DE10219878A1 - Gerät und Verfahren zum Einsetzen eines Befestigungselements - Google Patents
Gerät und Verfahren zum Einsetzen eines BefestigungselementsInfo
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Abstract
Ein Niet (5) wid in ein Werkstück durch ein Gerät eingesetzt, das ein lineares Stellglied mit einer Innenwälzschraube umfasst, bei dem eine Drehbewegung eines mit einem Innengewinde versehenen Zylinders (30) in eine lineare Bewegung einer Stellgliedgruppe (15, 16, 24) zum Einsetzen des Befestigungselements umgesetzt wird. Der Zylinder wird durch einen servogesteuerten Motor (10) in Drehung versetzt. Die Winkelgeschwindigkeit des Zylinders (30), die erforderlich ist, um die zur Durchführung des Einsetzens des Befestigungselements benötigte Energie zu liefern, wird berechnet, und der Motor (10) wird zunächst so gesteuert, dass er den Zylinder (30) bis auf die berechnete Winkelgeschwindigkeit beschleunigt, wobei die Stellgliedgruppe (15, 16, 24) dabei gleichzeitig durch den Zylinder (30) zum Werkstück hinbewegt wird. Der Motor (10) wird dann so gesteuert, dass die Winkelgeschwindigkeit des Zylinders (30) zumindest bis zum Einsetzen des Befestigungselements in nicht weniger als der berechneten Größe aufrechterhalten wird. Aufgrund seiner Trägheit speichert der Zylinder kinetische Energie. Die Verwendung dieser Trägheit zum Einsetzen von Befestigungselementen schafft den Bedarf nach Positions- oder Kraftrückkopplungssteuerung aus der Welt. Das Verfahren ermöglicht eine schnelle Zykluszeit, und das Gerät ist kompakt.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Einsetzen eines Befestigungs
elements und insbesondere auf ein Verfahren und Gerät zum Einsetzen von
Befestigungselementen in ein Werkstück (z. B. ein Blechmaterial), ohne dass das
Werkstück vorgebohrt oder gestanzt ist. Es kann beispielsweise bei selbstlochender
Vernietung angewandt werden, wodurch ein Niet in ein Werkstück eingesetzt wird, ohne
es voll zu durchdringen, so dass verformte Ende des Niets von einem gestauchten
Kreisring des Blechmaterials eingekapselt bleiben oder festgepresst werden. Der Begriff
"Festpressen" ist auch als "Pressverbinden" oder "Integralbefestigung" bekannt.
Verfahren und Maschinen zum selbstlochenden Nieten sind im US-Patent Nr.
4,615,475 (Nietek Pty. Ltd.) und dem US-Patent Nr. 5,752,302 (Henrob Ltd.)
beschrieben. Das letztere Dokument beschreibt eine hydraulisch betriebene Niet
maschine, beider eine Pumpe unter Druck gesetztes hydraulisches Fluid an einen
hydraulischen Hauptzylinder liefert. Ein Werkstück (im allgemeinen zwei oder mehr zu
verbindenden Materialflächenkörper) wird unter der Nietmaschine auf einem Werkzeug
gehaltert. Das hydraulische Fluid treibt einen Kolben längs in den Hauptzylinder, um
einen Klemmzylinder vorzurücken und ihn in Kontakt mit dem zu nietenden Werkstück
zu bringen, so dass dieses am Werkzeug festgehalten wird. Der Druck des hydraulischen
Fluids wird so verstärkt, dass der Klemmzylinder eine vorbestimmte Klemmkraft am
Werkstück anlegt. Dann treibt der Kolben einen Stanzstempel längs in den Klemm
zylinder, so dass dieser zu einem in einem Magazin befindlichen Niet hin vorrückt. Wenn
der Stanzstempel erst einmal am Niet in Angriff ist, wird er weiter vorgerückt, um diesen
in das Werkstück zu treiben. Der Niet durchdringt die obere Fläche des Werkstücks und
sein Schaft verformt sich während des Eintretens in das Werkstückmaterial. Wenn es
sich bei dem Werkstück um ein Blechmaterial handelt, durchdringt der verformte Niet
die oberen Bleche, aber nicht das untere Blech, und wird innerhalb eines gestauchten
Kreisrings des Blechmaterials eingeschlossen.
Verfahren und ein Gerät zum Festpressen sind in unserem europäischen Patent
Nr. 0 614 405 beschrieben.
Selbstlochendes Nieten erfordert eine sehr genaue Steuerung der Kraft und
Energie, die während des Eintreibens des Niets angelegt wird. Bei dem oben erwähnten
Hydrauliksystem wird die Eintreibkraft unter Verwendung von Druckentlastungsventilen
gesteuert, die so ausgelegt sind, dass sie den am Stanzstempel angelegten Druck
beschränken. Solche Ventile neigen aber zu Schwankungen bei der Leistung als Ergebnis
von Verschleiß oder Temperaturschwankung, und müssen deshalb regelmäßig überprüft
und neu kalibriert werden. Im allgemeinen sind hydraulische Nietsetzer schwerlich
genauso wirksam und effizient zu steuern wie andere Typen von Nietsetzern.
Es ist auch bekannt, elektrische Nietsetzer zu verwenden, bei denen die
Drehbewegung eines Servomotors in Längsbewegung eines Kolbens und/oder einer
Klemmvorrichtung übersetzt wird. Die europäische Patentanmeldung Nr. EP 0 893 172
(Emhart) beschreibt einen solcher Nietensetzer, bei dem eine elektrische Motorantriebs
einheit an eine Übertragungseinheit angeschlossen ist, die wiederum einen Kolben und
eine Klemmvorrichtung antreibt.
Die Verwendung von Wälzschrauben in linearen Stellgliedern zur Umsetzung von
Drehbewegung in Längsbewegung ist hinlänglich dokumentiert. Sie nehmen im
allgemeinen eine von zwei Formen an: Außen- und Innenwälzschrauben. Eine
Außenwälzschraube besitzt ein zentrales längliches Schraubenelement, das über mit
Gewinde versehene Wälzelemente mit einer konzentrischen Außenmutter verbunden ist.
Die Mutter wird an der Drehbewegung gehindert, so dass die Drehbewegung der
zentralen Schraube zu einer linearen Bewegung der Mutter führt. Eine Innenwälz
schraube besitzt einen rotierenden Hohlzylinder, der mit einem Innengewinde versehen
ist, und eine mit Außennuten versehene Antriebswelle, die zumindest teilweise in der
Bohrung des Zylinders aufgenommen und von mit Gewinde versehenen Wälzüber
tragungselementen der Antriebswelle in Eingriff genommen ist. Die Antriebswelle wird
an der Drehbewegung gehindert, so dass eine Drehung des Zylinders zu einer linearen
Bewegung der Welle führt. Beispiele von Innenwälzschrauben sind in den US-Patenten
Nr. 5,491,372 und 5,557,154 beschrieben. Diese Arten von Wälzschrauben sind in der
Industrie bislang nicht in nennenswertem Ausmaß verwendet worden, da sie im
Vergleich mit Außenwälzschrauben teuer in der Herstellung sind und wenig oder gar
keine Vorteile bei Leistung und Belastungsvermögen bieten.
Lineare Stellglieder der oben beschriebenen Art sind oftmals großvolumig. Wenn
sie in Nietsetzern verwendet werden sollen, wäre es notwendig, über einen Motor mit
um die 5 PS zu verfügen, um denselben Leistungsgrad und dieselbe Kraft und
Geschwindigkeit wie ein hydraulischer Nietensetzer zu erzielen. Ein kleinerer Motor mit
Untersetzungsgetriebe kann verwendet werden, führt aber zu einer Verlangsamung bei
der Nieteintriebszykluszeit.
Das US-Patent 5,557,154 (Exclar Corporation) beschreibt ein elektrisch
betriebenes lineares Stellglied. Eine Antriebswelle des Stellglieds wird durch einen
Elektromotor und Übertragungswalzen zwischen ein- und ausgefahrenen Positionen
bewegt. Einer Ständerwicklung des Motors wird selektiv Energie zugeführt, um einen
Anker aus einem länglichen Zylinder aus magnetischem Material zu drehen. Die
Übertragungswalzen greifen an einem Gewinde an der Innenseite des Zylinders und mit
kreisförmigen Ringen an einem Ende der Antriebswelle an. Unter der Steuerung einer
Positionsrückkopplungsschaltung dreht der Motor den Anker, um die Antriebswelle um
einen vorbestimmten Abstand ein- oder auszufahren.
Elektrische Nietensetzer verwenden für gewöhnlich Lastmessfühler, um die Last
zu überprüfen und anzuzeigen, wenn die gewünschte Kraft erreicht wurde. Alternativ
wird eine Stromüberwachung oder -begrenzung für den Elektromotor verwendet. Solche
Fühlervorrichtungen können unzuverlässig sein, da sich das Nietensetzstellglied langsam
genug vorwärtsbewegen muss, um zu verhindern, dass das Stellglied während der Zeit,
die es vom Erfassen der gewünschten Kraft bis zum Abschalten der Antriebskraft
benötigt, überschwingt. Ohne genaue Steuerung der vom Stellglied zurückgelegten
Wegstrecke, variiert die Nieteintriebstiefe von Zyklus zu Zyklus und führt zu
Nietverbindungen mit unvorhersagbarer und schwankender Qualität.
Es ist bekannt, die in einem Schwungrad mit Rotationsträgheit gespeicherte
Energie zu verwenden, um einen elektrischen Nietensetzer anzutreiben. Die Trägheit
eines Schwungrades lässt zu, dass Energie über eine Zeit vor dem Einsetzen des Niets
gespeichert werden kann. Die Energie wird dann hergenommen, um den Niet in einer
kurzen Zeit einzusetzen. Herkömmlicher Weise besitzen solche Nietensetzer ein oder
zwei große Schwungräder, die durch einen Elektromotor in einer konstanten Winkel
geschwindigkeit gehalten werden. Wenn ein Niet in ein Werkstück eingesetzt werden
soll, wird eine Kupplung verwendet, um das Schwungrad an einen Stanzstempel
anzuschließen, und ein Teil der im Schwungrad gespeicherten Energie wird in eine
lineare Bewegung des Stanzstempels übertragen, wenn er vorrückt und den Niet
eintreibt. Das Schwungrad hat eine zu große Größe im Verhältnis zu der Energie, die
erforderlich ist, um einen Niet einzutreiben, und die Anordnung ist ineffizient.
Typischerweise werden nur ca. 10% der Schwungradenergie gebraucht, um den
Stanzstempel anzutreiben. Ist der Nieteinsetzzyklus beendet, löst sich die Kupplung vom
Schwungrad, und der Motor wird verwendet, um seine ursprüngliche
Winkelgeschwindigkeit wieder herzustellen. Die Einsetzkraft, die durch solche
Nietensetzer angelegt wird, kann nur schwerlich genau gesteuert werden und
berücksichtigt keine solche Faktoren wie Reaktionskräfte, die der Niet während des
Einsetzens erfährt.
Ein Beispiel einer von einem Schwungrad angetriebenen Vorrichtung zum
Einsetzen von Befestigungselementen wie Niete ist in der UK 1487098 beschrieben. Ein
Stößel zum Eintreiben von Befestigungselementen wird durch ein Paar Schwungräder in
einem Gehäuse längs zwischen aus- und eingefahrenen Positionen angetrieben. Ein Paar
Elektromotoren treiben die Drehung der Schwungräder an, bis sie eine vorbestimmte
Geschwindigkeit erreichen. Wenn ein Befestigungselement eingesetzt werden soll, bringt
ein Kupplungsmechanismus den Umfang der Schwungräder in Reibungskontakt mit dem
Stößel, um ihn in der Längsrichtung zu beschleunigen. Ein Wegbegrenzungsanschlag
hindert den Stößel daran, sich zu weit vom Gehäuse weg zu erstrecken. Die Vorrichtung
ist infolge der großen Abmessung der Schwungräder und des Motors auch wieder
großvolumig.
Viele hydraulische und elektrische Nietensetzer verfügen über einen Innen
anschlag, um den Weg des Stanzstempels auf einen Punkt zu begrenzen, wo er im
wesentlichen bündig mit der Nase des Nietensetzers ist. In Versuchen, die von den
Erfindern durchgeführt wurden, wurde jedoch festgestellt, dass deutliche Reduzierungen
bei den Ermüdungseigenschaften der Nietverbindung von der Verwendung solcher
Anschläge herrühren. Die beste Qualität von Nietverbindungen wird dann erzielt, wenn
die von der Nase angelegte Nieteinsetzkraft und die Klemmkraft unabhängig
voneinander gesteuert werden und nicht über einen Innenanschlag beim Abschluss des
Nieteinsetzens miteinander verbunden sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorgenannten Nachteile zu
verhindern oder abzuschwächen.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Einsetzen eines
Befestigungselements in ein Werkstück bereitgestellt, bei dem eine Drehbewegung eines
sich längs erstreckenden Schraubenelements in eine lineare Bewegung einer Stellglied
gruppe für das Einsetzen des Befestigungselements durch dazwischen geschaltete
Wälzübertragungselemente umgesetzt wird, wobei das Schraubenelement durch ein
Antriebselement in Drehung versetzt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte
umfasst:
- a) Bestimmung der Energie, die für das Einsetzen des Befestigungselements in das Werkstück erforderlich ist;
- b) Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit des Schraubenelements, die erforderlich ist, um diese Energie an die Stellgliedgruppe für das Einsetzen des Befestigungselements zu liefern;
- c) Positionieren eines Befestigungselements zum Einsetzen;
- d) Steuern des Antriebselements, um das Schraubenelement bis zu der bestimmten Winkelgeschwindigkeit zu beschleunigen, wobei die Stellglied gruppe gleichzeitig durch das Schraubenelement zum Werkstück hin bewegt wird;
- e) darauffolgendes Steuern des Antriebselements, um die Winkelgeschwindigkeit des Schraubenelements im wesentlichen in nicht weniger als der bestimmten Größe zumindest bis zum Einsetzen des Befestigungselements aufrechtzuerhalten;
- f) die Stellgliedgruppe in Kontakt mit dem Befestigungselement bringen, um die Energie des sich drehenden Schraubenelements in Arbeit zu übertragen, die beim Einsetzen des Befestigungselements in das Werkstück verrichtet wird.
Dieses Verfahren nutzt die Fähigkeit des Schraubenelements aus, dank seiner
Trägheit in der Art eines Schwungrades große Mengen an kinetischer Energie zu
speichern. Die Verwendung dieser Trägheit zum Einsetzen von Befestigungselementen,
schafft die Notwendigkeit einer sorgfältigen Rückkopplungsregelung durch Rückgriff auf
die Position der Stellgliedgruppe oder die von ihr angelegte Kraft aus der Welt. Die
Energie, die erforderlich ist, um die feste Verbindung herzustellen, wird vor dem Beginn
des Einsetzvorgangs bestimmt, und das Schraubenelement wird mit der bestimmtem
Winkelgeschwindigkeit gedreht, um die Energie an den Nietensetzprozess zu liefern und
berücksichtigt jegliche Verluste zwischen der Drehung des Schraubenelements und der
linearen Bewegung der Stellgliedgruppe. Deshalb bestehen keine Einschränkungen für
die Zykluszeit des Befestigungsprozesses, die durch Positions- oder Kraftüberwachung
auferlegt werden. Die Verwendung des Schraubenelements schafft auf diese Weise die
Notwendigkeit für separate großvolumige Schwungräder und Antriebe mit groß
ausgelegter Kapazität aus der Welt. Die Einsetzvorrichtung ist daher relativ klein und
kompakt. Da darüber hinaus die Stellgliedgruppe zum Stillstand gebracht wird, wenn die
vom Schraubenelement übertragene Kraft in Arbeit umgesetzt wird, die beim Einsetzen
des Niets verrichtet wird, besteht keine Erfordernis nach Wegbegrenzungsanschlägen für
das Stellglied.
Das Antriebselement ist idealer Weise ein Motor mit einer Servosteuerung, wobei
die Winkelgeschwindigkeit einer Antriebswelle des Motors erfasst wird, wenn er im
Einsatz ist. Codiervorrichtungen, die zur Erfassung von Winkelgeschwindigkeit verwendet
werden, sind stabiler als Kraft- oder Positionssensoren, und schaffen damit den Bedarf
nach regelmäßiger Neukalibrierung aus der Welt. Die Winkelgeschwindigkeit der
Antriebswelle des Motors, die erforderlich ist, um das Schraubenelement mit der
bestimmten Winkelgeschwindigkeit anzutreiben, wird unter Berücksichtigung des
Übersetzungsverhältnisses und der Übersetzungseffizienz zwischen dem Antriebselement
und dem Schraubenelement bestimmt.
Die Winkelgeschwindigkeit kann aus dem polaren Trägheitsmoment des
Schraubenelements und anderer damit drehender Teile bestimmt werden, wobei das
Schraubenelement so ausgewählt wurde, dass es ein Trägheitsmoment innerhalb einer
Spanne hat, die durch die Energie, die für das Einsetzen des Befestigungselements
benötigt wird, und die Kapazität des Motors bestimmt ist.
Die Winkelgeschwindigkeit des Schraubenelements kann durch das Antriebs
element auf einem Wert aufrechtgehalten werden, der den bestimmten Wert
überschreitet, und das Antriebselement kann vor oder während des Nietensetzens als
Bremse verwendet werden, um sicherzustellen, dass die bestimmte Energiemenge als
Arbeit in die befestigte Verbindung geschickt wird. Der Motor kann dazu umgekehrt als
Generator betrieben werden. Die aus dem Bremsvorgang erzeugte Elektrizität kann für
eine spätere Verwendung durch den Motor in einem Kondensator oder dergleichen
gespeichert werden. Derselbe regenerative Bremsvorgang kann verwendet werden,
wenn die Stellgliedgruppe nach dem Einsetzen des Befestigungselements eingefahren
wird.
Die zur Lieferung dieser Energie benötigte Winkelgeschwindigkeit des
Schraubenelements wird vorzugsweise auch durch Bezug auf die Gewindesteigung des
Schraubenelements, die Hublänge der Stellgliedgruppe, die zum Erreichen des
Befestigungselements benötigt wird, und die Länge des Befestigungselements sowie das
Massenträgheitsmoment des Schraubenelements bestimmt. Diese Parameter können
deshalb auch dem Steuersystem zur Verfügung gestellt werden, um sicherzustellen, dass
das Schraubenelement beschleunigt werden kann, um über die erforderliche kinetische
Energie zu verfügen, bevor die Stellgliedgruppe mit dem Befestigungselement in Kontakt
gebracht wird. Die Geschwindigkeit kann auch mit Bezug auf die Federkonstante eines
Rahmens berechnet werden, der zum Einspannen des zu befestigenden Werkstücks
verwendet wird. Die Federkonstante des Rahmens bestimmt das Ausmaß, in dem er sich
während des Einsetzens des Befestigungselements von der Stellgliedgruppe weg
durchbiegt.
Die Stellgliedgruppe kann so konstruiert sein, dass sie das Werkstück vor,
während und/oder nach dem Nietensetzen mit einer Klemmkraft beaufschlagt.
Nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein
Befestigungselementeinsetzgerät zum Einsetzen des Befestigungselements in ein
Werkstück bereitgestellt, das ein sich längs erstreckendes Schraubenelement umfasst,
das durch ein Antriebselement um eine Achse drehbar ist, eine Stellgliedgruppe zum
Einsetzen eines Befestigungselements, von der zumindest ein Teil dem Schrauben
element benachbart und mit einem Gewinde davon durch dazwischengeschaltete
Wälzübertragungselemente verbunden ist, derart, dass eine Drehung des Schrauben
elements in eine lineare Bewegung des Stellglieds umgesetzt wird, wobei ein
Steuersystem eine Servosteuerung umfasst, um den Betrieb des Antriebselements und
damit die Drehung des Schraubenelements zu steuern, und wobei ein Prozessor so
ausgelegt ist, dass er die Winkelgeschwindigkeit der Drehung des Schraubenelements
bestimmt, die erforderlich ist, um eine vorbestimmte Energiemenge an die
Stellgliedgruppe zum Nietensetzen zu liefern, um das Befestigungselement einzusetzen,
und den Motor mit Servosteuerung anzuweisen, die Antriebseinrichtungen anzusteuern,
um das Schraubenelement bis auf die bestimmte Winkelgeschwindigkeit zu
beschleunigen, wobei die Stellgliedgruppe gleichzeitig durch das Schraubenelement auf
das Werkstück zu bewegt wird, wobei die bestimmte Winkelgeschwindigkeit des
Schraubenelements im wesentlichen in nicht weniger als der bestimmten Größe
zumindest bis zum Einsetzen des Befestigungselements aufrechterhalten wird.
Das Antriebselement ist idealer Weise ein Motor mit einer Servosteuerung und
einem Geschwindigkeitssensor zur Messung der Winkelgeschwindigkeit einer
Antriebswelle des Motors. Dieser kann die Form eines Rotationssensors zum Messen der
Winkelposition mit Einrichtungen zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit aus der
Häufigkeit der Positionswechsel sein.
Der Motor wird vorzugsweise als Rückgewinnungsbremse betrieben, um die
Winkelgeschwindigkeit des Schraubenelements zu reduzieren, sollte sie einen
bestimmten Wert überschreiten, und kann mit einer elektrischen Speichervorrichtung
versehen sein, um elektrische Energie zu speichern, wenn er als Generator betrieben
wird.
Die Stellgliedgruppe umfasst vorzugsweise eine Antriebswelle, die mit dem
Schraubenelement und den Übertragungselementen ein lineares Stellglied bildet, und
einen Kolben zum Einsetzen von Befestigungselementen.
Der Kolben wird vorzugsweise mittels einer linearen Lagerung am Drehen
gehindert, die einen am Kolben befestigten Keil umfasst, der in einer Keilnut eines
Gehäuses gleitbar ist, in dem der Kolben untergebracht ist.
Die Antriebswelle der Stellgliedgruppe ist vorzugsweise mittels einer Kupplungs
vorrichtung mit dem Kolben verbunden, die so betrieben werden kann, dass sich die
Verbindung der Antriebswelle mit dem Kolben löst, wenn das Drehmoment in der
Antriebswelle über einer vorbestimmten Größe liegt. Diese Anordnung trennt das
Antriebselement vom Kolben und verhindert, dass das Drehmoment auf die lineare
Lagerung übertragen wird.
Die Kupplungsvorrichtung kann eine Kupplung mit einer Sollbruchstelle zwischen
der Antriebswelle und dem Kolben umfassen. Die Sollbruchstelle ist vorzugsweise ein
Abscherbolzen, der so ausgelegt ist, dass er bei der vorbestimmten Drehmomentgröße
nicht abschert. Die Kupplung umfasst vorzugsweise ein Kupplungsglied mit im
wesentlichen koaxialen Muffen zur Aufnahme der Antriebswelle und des Kolbens, wobei
das Glied durch den Abscherbolzen mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei der
Bolzen in Queröffnungen im Kupplungsglied und der Antriebswelle aufgenommen ist.
Das Gerät ist vorzugsweise mit einer Klemmvorrichtung versehen, die von der
Stellgliedgruppe angetrieben wird, um das Werkstück vor, während und/oder nach dem
Nietensetzen mit einer Klemmkraft zu beaufschlagen.
Das Schraubenelement kann Teil eines linearen Stellglieds mit Innen- oder
Außenwälzschrauben sein, umfasst aber in einer bevorzugten Ausführungsform einen
Zylinder mit einer mit Innengewinde versehenen Bohrung, in der zumindest ein Teil der
Nieteinsetzservomotorgruppe aufgenommen ist.
Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Platten
festklemmverfahren bereitgestellt, bei dem zwei oder mehr Materialflächenkörper in
verriegelnden Eingriff verformt werden, wobei das Flächenkörpermaterial zwischen einer
Nase und einem Werkzeug einer Befestigungsvorrichtung angeordnet ist, bei der eine
Drehbewegung eines sich längs erstreckenden Schraubenelements durch dazwischen
geschaltete Wälzübertragungselemente in eine lineare Bewegung einer
Stellgliedbaugruppe umgesetzt wird, wobei das Schraubenelement durch ein
Antriebselement in Drehung versetzt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte
umfasst:
- a) Bestimmung der Energie, die für das Verformen des Material erforderlich ist;
- b) Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit des Schraubenelements, die erforderlich ist, um diese Energie an die Stellgliedgruppe zu liefern;
- c) Steuern des Antriebselements, um das Schraubenelement bis zu der bestimmten Winkelgeschwindigkeit zu beschleunigen, wobei die Stellgliedgruppe gleichzeitig durch das Schraubenelement zum Werkstück hin bewegt wird;
- d) darauffolgendes Steuern des Antriebselements, um die Winkelgeschwindigkeit des Schraubenelements im wesentlichen in nicht weniger als der bestimmten Größe zumindest bis zur Verformung des Materials aufrechtzuerhalten;
- e) die Stellgliedgruppe in Kontakt mit dem Material zu bringen, um die Energie des sich drehenden Schraubenelements in Arbeit zu übertragen, die beim Verformen des Materials verrichtet wird.
Eine spezielle Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun
ausschließlich beispielhaft mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben,
darin ist:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer Befestigungselementsetzvorrichtung der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht der in Fig. 3 gezeigten Verbindung; und
Fig. 3 eine in ihre Einzelteile zerlegte perspektivische Ansicht einer Verbindung
zwischen einer Antriebswelle und einem Kolben eines linearen Stellglieds, die Teil der
Vorrichtung von Fig. 1 sind.
Mit Bezug nun auf Fig. 1 der Zeichnungen besitzt die beispielhafte
Befestigungselementsetzvorrichtung, die auf einem herkömmlichen C-Rahmen 1
montiert dargestellt ist, ein Nietsetzwerkzeug 2, das durch eine lineare Stellgliedgruppe
3 angetrieben ist, die wiederum von einer Antriebseinheit 4 angetrieben ist. Die
Vorrichtung wird dazu verwendet, Niete 5 in ein Werkstück zu setzen (das nicht gezeigt
ist, aber typischerweise aus zwei oder mehr Flächenkörpern eines Materials besteht, die
zusammengefügt werden sollen), das zwischen dem Setzwerkzeug 2 und einem
Werkzeug 6 auf dem C-Rahmen 1 angeordnet ist.
Die Antriebseinheit 4 umfasst einen Elektromotor 10 mit einem Servosteuerungs
system. Die Antriebswelle 11 des Motors 10 ist über einen Endloszahnriemen 12 und
Antriebsriemenscheiben 13, 14 parallel an die lineare Stellgliedgruppe 3 angeschlossen.
Die lineare Stellgliedgruppe 3 setzt die Drehbewegung der Motorantriebswelle 11 und
der Antriebsriemenscheiben 13, 14 in eine hin- und hergehende lineare Bewegung einer
gereckten Antriebswelle 15 um, die an einen Kolben 16 des Nietsetzwerkzeugs 2
angeschlossen ist.
Das Setzwerkzeug 2 umfasst ein zylindrisches Gehäuse 20, in dem eine
Klemmröhre 21 konzentrisch und gleitbar angeordnet ist. Ein koaxialer Nasenabschnitt
22 ist am Ende der Klemmröhre 21 befestigt und weist einen Nietzufuhrdurchgang 23
auf, durch den ein Niet 5 zum Werkstück geleitet wird. Der Niet wird von einem
Stanzstempel, der vom Kolben 16 getragen ist, durch den Nietzufuhrdurchgang 23
bewegt. Der Stanzstempel 24 und der Kolben 16 sind für eine hin- und hergehende
Axialbewegung innerhalb der Klemmröhre 21 und dem Zufuhrdurchgang 23 angeordnet
und werden von der Antriebswelle 15 der linearen Stellgliedgruppe 3 angetrieben.
Ein Stapel Tellerfedern 26 ist in einem ringförmigen Zwischenraum zwischen dem
Kolben 16 und der Klemmröhre 21 vorgesehen. Diese Federn 26 bestimmen die Größe
der Klemmkraft, die durch die Nase 22 während des Nietsetzvorgangs an das Werkstück
angelegt wird. Oben an dem Federstapel befindet sich, konzentrisch mit dem Kolben 16,
ein Federnhalterungsrohr 27, das innerhalb der Wendeln an einem Ende einer
Druckfeder 28 aufgenommen ist. Das andere Ende der Feder 28 ist durch eine
ringförmige Fläche gehaltert, die auf einer Kupplung 29 zwischen der Antriebswelle 15
des linearen Stellglieds und dem Kolben 16 definiert ist.
Die lineare Stellgliedgruppe 3 präsentiert sich in der Form einer Innenwälz
schraube, die einen langgestreckten Drehzylinder 30 mit einer Bohrung 31 mit
Innengewinde entlang des größten Teils seiner Länge umfasst. Eine Eingangswelle 32 an
einem Ende des Zylinders 30 ist durch eine Antriebsriemenscheibe 14 antreibend an den
Zahnriemen 12 angeschlossen und drehbeweglich in Lagern 33, 34 gehaltert. Das
andere Ende des Zylinders ist ebenfalls drehbeweglich durch Lager 36 gehaltert.
Die Antriebswelle 15 der linearen Stellgliedgruppe 3 erstreckt sich koaxial in der
Bohrung 31 des Zylinders 30, und das Ende, das sich distal vom Kolben 16 befindet,
weist mehrere Ringnuten 35 auf. Zwischen der Gewindebohrung 31 des Zylinders 30
und dem mit Nuten versehenen Ende der Antriebswelle 15 befinden sich um den
Umfang des mit Nuten versehenen Endes mehrere mit Gewinde versehene
Übertragungswalzen 36. Diese koppeln den Zylinder 30 an die Antriebswelle 15 an und
dienen dazu, die Drehbewegung des Zylinders in eine lineare Bewegung der
Antriebswelle umzusetzen. Die Antriebswelle 15 ist somit für eine in Bezug auf den
Zylinder 30 hin- und hergehenden Bewegung angeordnet, und jede solche Bewegung
wird direkt auf den Kolben 16 des Nietsetzwerkzeugs 2 übertragen. Der Einfachheit
halber wird auf die Kombination aus Antriebswelle 15, Kolben 16 und Stanzstempel 24
im Folgenden als Stellgliedgruppe Bezug genommen.
Nun mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 ist die Antriebswelle 15 am Kolben 16
mittels der Kupplung 29 angeschlossen, die ein im wesentlichen ringförmiges Element
mit koaxialen Bohrungen an jedem Ende umfasst, das so konstruiert ist, dass es die
Enden der Antriebswelle 15 bzw. des Kolbens 16 aufnimmt. Die hin- und hergehende
Bewegung der Antriebswelle 15 und des Kolbens 16 wird durch ein lineares Lager in der
Form von zwei Keilen 41 unterstützt, die durch Schrauben 42 an diametral
entgegengesetzten Stellen des ringförmigen Elements mit der Kupplung 40 verbunden
sind. Die Keile 41 sind gleitbar in jeweiligen Keilnuten 43 aufgenommen, die im Gehäuse
des Nietsetzwerkzeugs 2 ausgebildet sind. Das lineare Lager dient dazu, die
Stellgliedgruppe am Drehen zu hindern. Das Ende der Antriebswelle 15 ist durch einen
Querabscherbolzen 44 in seiner Bohrung in der Kupplung 29 festgehalten, wobei dieser
Querabscherbolzen durch Öffnungen in beiden hindurchgeht. Unter normalen
Betriebsbedingungen wird jegliche Wahrscheinlichkeit, dass sich die Antriebswelle 15
dreht, während sie im Zylinder 30 und dem Gehäuse 20 des Nietsetzwerkzeugs hin- und
hergeht, durch die Reaktionskräfte der Keile 41 und Keilnuten 43 verhindert. Da diese
Drehwahrscheinlichkeit durch die Reibungskräfte zwischen den Übertragungswalzen 36
und den Ringnuten 35 in der Antriebswelle 15 hervorgerufen werden, ist die damit
zusammenhängende Kraftgröße relativ klein. Sollte jedoch die Antriebswelle 15 das Ende
ihrer Wegstrecke in einer Richtung erreichen, so dass die Übertragungswalzen 36 an
einem Ende des Zylinders 30 anstoßen, werden die Torsionskräfte schnell ansteigen,
wenn sich der Zylinder 30 weiterdreht. Der Abscherbolzen 44 ist so ausgelegt, dass er
bei einem bestimmten Drehmoment abschert, um dadurch die Verbindung zwischen der
Antriebswelle 15 und dem Kolben 16 zu unterbrechen, wodurch eine Beschädigung der
Vorrichtung verhindert wird. Der Zylinder besitzt an jedem Ende integrale Endanschläge
45, 46, um sicherzustellen, dass das Drehmoment von den Übertragungswalzen 36 und
der Antriebswelle 15 an die Kupplung 29 übertragen wird, wenn die Antriebswelle 15 das
Ende ihrer Wegstrecke erreicht.
Eine Linearbewegung der Antriebswelle 15 aus dem Zylinder 30 heraus zwingt
den Kolben 16 dazu, sich bezüglich des Gehäuses 20 des Nietsetzwerkzeugs 2 und zum
Werkstück hin zu bewegen. Diese Bewegung wird über die Schraubenfeder 28 auf die
Klemmröhre 21 und die Nase 22 übertragen, die relativ zum Gehäuse in derselben
Richtung vorrücken, bis die Endfläche der Nase das Werkstück berührt, woraufhin die
Klemmröhre 21 am weiteren Vorrücken gehindert wird. Fortgesetztes Ausfahren der
Antriebswelle 15 bewegt dann die Kupplung 29, den Kolben 16 und den Stanzstempel 24
in Bezug auf die Klemmröhre 21 und die Nase 22 und führt zum Zusammendrücken der
Schraubenfedern 28. Die Kraft, mit der die Klemmröhre 21 von der Feder 28 beauf
schlagt wird, soll das Werkstück schlichtweg während des Nietsetzvorgangs in der
richtigen Ausrichtung halten. Der zu setzende Niet 5 wird durch den Zufuhrdurchgang 23
getrieben und mit dem Werkstück in Kontakt gebracht. Weiteres Vorrücken der
Stellgliedgruppe treibt den Niet 5 in das Werkstück. Während des Nietensetzens wird der
Stapel Tellerfedern 26 zusammengedrückt und legt dadurch über die Klemmröhre 21
und die Nase 22 eine signifikante Klemmkraft an das Werkstück an. Auf diese Weise
wird die Klemmkraft während des Nietensetzens schnell vergrößert, bis sie, wenn der
Nietkopf bündig mit der Oberfläche des Werkstücks ist, ein Maximum erreicht. Wenn der
Niet erst einmal gesetzt ist, wird die Drehbewegung der Motorantriebswelle umgekehrt,
um so auch die Drehbewegung des Zylinders 30 umzudrehen und die Stellgliedgruppe
bereit für den nächsten zu setzenden Niet einzufahren.
Wie nachstehend noch beschrieben wird, ermöglicht es die Verwendung eines
Innenwälzschraubenstellglieds in Kombination mit einem geeigneten Servosteuerungs
system, beim Setzen eines Niets eine gezielte Energiemenge zur Verfügung zu stellen.
Und zwar besitzt eine Innenwälzschraube einen Drehzylinder, der im Vergleich zu einer
Außenwälzschraube ein deutlich größeres polares Trägheitsmoment aufweist, und somit
in der Art eines Schwungrades gedreht werden kann, um eine hohe Energie in eine
Nietverbindung abzugeben, ohne dass dabei ein großer Antriebsmotor benötigt würde.
Als ein Beispiel haben Versuche ergeben, dass das Verfahren und die Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung verwendet werden können, um herkömmliche Niete mit einem
Motor mit einer Kapazität von 1,6 PS einzusetzen und bei einer Einsetzgeschwindigkeit,
die schneller ist als bei Nieten, die mit einer herkömmlichen Vorrichtung unter
Verwendung eines auf 5 PS ausgelegten Motors der Fall wäre.
Das Servosteuerungssystem umfasst die Servosteuerung für den Motor 10, einen
optischen Codierer zur Messung der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle (es können
auch andere Formen von Winkelgeschwindigkeitssensoren verwendet werden), und
einen Prozessor mit Speicher, der unter der Steuerung eines geeigneten
Computerprogramms arbeitet. Das Programm arbeitet so, dass es Befehle an die
Servosteuerung ausgibt, um die Drehgeschwindigkeit des Motorankers im Ansprechen
auf Geschwindigkeitsrückkopplungssignale, die vom optischen Codierer eingehen, und
anfänglichen, vom Benutzer eingegebenen Steuerparametern zu steuern. Zuerst gibt
der Benutzer Daten ein bezüglich des Niets und Werkstücks (Größe, Material, Niettyp,
Verbindungstyp, etc.), Daten bezüglich der Federkraft im C-Rahmen (die für den Betrag
des Durchbiegens des C-Rahmens während des Nietensetzens stehen), und Daten
bezüglich des linearen Stellglieds und des Motors, die verwendet werden. Das
Computerprogramm ist so konfiguriert, dass es aus den eingegebenen Daten die Energie
berechnet, die benötigt wird, um zur Ausbildung der gewünschten Verbindung den Niet
in das Werkstück einzusetzen, und die Winkelgeschwindigkeit der Motorantriebswelle,
die benötigt wird, um sicherzustellen, dass vor Beginn des Nietensetzens der Zylinder 30
auf eine Geschwindigkeit gebracht wird, die die berechnete Energie zur Nietverbindung
bringen wird. Die Daten bezüglich des linearen Stellglieds werden durch eine spezielle
Teilenummer gekennzeichnet, deren physikalische Parameter in einer
Nachschlagetabelle im Speicher des Steuersystems hinterlegt sind. Die Parameter
umfassen beispielsweise das polare Trägheitsmoment des Zylinders, die
Gewindesteigung und die maximal mögliche Hublänge. Die Daten bezüglich des Niets
und Werkstücks umfassen die für das Einsetzen erforderliche Hubdistanz und die Länge
des Niets. Die Berechnung der erforderlichen Winkelgeschwindigkeit des Zylinders
basiert auf der folgenden Gleichung:
E = w2I/2
worin:
E die zum Einsetzen des Niets erforderliche Energie ist,
w die Winkelgeschwindigkeit des Zylinders ist; und
I das polare Massenträgheitsmoment des Zylinders ist (einschließlich der inneren Laufringe der Traglager, der Antriebswelle, der Antriebsriemenscheiben und des Antriebsmotors).
E die zum Einsetzen des Niets erforderliche Energie ist,
w die Winkelgeschwindigkeit des Zylinders ist; und
I das polare Massenträgheitsmoment des Zylinders ist (einschließlich der inneren Laufringe der Traglager, der Antriebswelle, der Antriebsriemenscheiben und des Antriebsmotors).
In die Kalkulation fließt ein Kompensationsfaktor mit ein, um den Wirkungsgrad
zu berücksichtigen, mit der die Energie vom Zylinder 30 zum Stanzstempel 24
übertragen wird (Energie geht bei Reibung und Wärme, etc. verloren).
Unter der Annahme, dass der Antriebsübertragungsriemen 12 und die Riemen
scheiben 13, 14 zwischen dem Motor 10 und der Zylindereingangswelle 32 ein
Übertragungsverhältnis von 1 : 1 bereitstellen ohne Verluste beim Wirkungsgrad, ist der
berechnete Wert von w die Winkelgeschwindigkeit der Motorantriebswelle 11, die
notwendig ist, um die gewünschte Energie zu liefern. So gibt die Servosteuerung Signale
aus, um die Motorantriebswelle 11 auf diese Geschwindigkeit zu beschleunigen und sie
auf diesem Tempo zu halten. Die Verwendung eines 1 : 1-Übertragungsverhältnisses mit
Zahnriemenscheiben 13, 14 und Antriebszahnriemen 12 resultiert in beinahe 100%
Wirkungsgrad, aber falls Verluste bei der Übertragung zu erwarten sind, können diese
bei der Berechnung berücksichtigt werden.
Es wird klar, dass die Energie, die zum Einsetzen des Befestigungselements
notwendig ist, und die Winkelgeschwindigkeit des Zylinders anstelle von oder zusätzlich
zur Berechnung empirisch bestimmt werden können.
Die anfänglichen Umdrehungen der Motorantriebswelle 11 dienen dazu, den
Zylinder 30 bis auf die gewünschte Winkelgeschwindigkeit zu beschleunigen, während
die Stellgliedgruppe vorgerückt wird. Die Trägheit des Zylinders 30 ist dergestalt, dass
die Winkelgeschwindigkeit langsam abnehmen würde, wenn man ihn weiter drehen
ließe, aber die Winkelgeschwindigkeit wird vom servogesteuerten Motor
aufrechterhalten, so dass der Zylinder 30 immer über die erforderliche Energiemenge
verfügt, um das Einsetzen des Niets sicherzustellen, wenn er vom Stanzstempel 24
berührt wird. Die Daten bezüglich der erforderlichen Hublänge der Stellgliedgruppe, der
Nietlänge und der Gewindesteigung des Zylinders 30 machen es dem Prozessor möglich,
die Anzahl an Drehungen des Zylinders 30 (und somit der Motorantriebswelle 11) zu
bestimmen, die zur Verfügung stehen, um ihn auf die berechnete Winkelgeschwindigkeit
zu bringen, bevor die Stellgliedgruppe mit dem Nietensetzen beginnt. Das Nietverfahren
macht somit keinen Gebrauch von Positionsrückkopplung, um das Nietensetzen zu
steuern, sondern ist vielmehr so ausgelegt, dass die Winkelgeschwindigkeit des
Antriebsmotors und somit des Zylinders 30 bis zum Beginn des Nietensetzens
aufrechterhalten wird. Bei herkömmlichen elektrischen Nietsetzern ist ein Stellglied mit
einem großen polaren Massenträgheitsmoment schwerlich zu steuern, was
Positionsgenauigkeit anbelangt, insbesondere, wenn ein großer Unterschied zwischen
den polaren Trägheitsmomenten des Stellglieds und des Antriebsmotors besteht. Der
Versuch, ein Stellglied, das beim Gebrauch eine große Trägheit hat, präzise zu
positionieren, stellt breitgefächerte Anforderungen an das Steuersystem. Das
vorliegende Verfahren zur Aufrechterhaltung der Geschwindigkeit des Zylinderteils des
linearen Stellglieds, um dem Nietensetzprozess eine vorbestimmte Energiemenge zu
liefern, ohne auf Positions- oder Kraftsensoren zurückzugreifen, schafft diese
Steuerprobleme aus der Welt.
Die Verschiebung der Stellgliedgruppe kann aus dem Geschwindigkeitscodierer
bestimmt werden (wobei die Verschiebung die Geschwindigkeit multipliziert mit der Zeit
ist) und kann mit den angezeigten Geschwindigkeitswerten aus demselben Codierer
ausgewertet werden. Das Tempo der Geschwindigkeitsabnahme der Motorantriebswelle
bis zur Verschiebung liefert Prozessdaten, die mit Bezugsdaten verglichen werden
können, um zu bestimmen, ob die sich ergebende Verbindung die gewünschte Qualität
hat. Das steht im Gegensatz zu herkömmlichen Nietvorrichtungen, wo Kraftsensoren
erforderlich sind, um dasselbe Ergebnis zu erzielen.
Wenn der Stanzstempel 24 den Niet gegen das Werkstück bewegt, wird die im
Drehzylinder 30 gespeicherte kinetische Energie über die Antriebswelle 15 und den
Kolben 16 übertragen, um das Nietensetzen zu vollziehen. Der Einsetzprozess wirkt als
Bremse und bringt den Zylinder 30 zum Stillstand, wobei seine Energie als Arbeit beim
Einsetzen des Niets verbraucht wird. Falls die Servosteuerung versucht, die Winkel
geschwindigkeit der Motorantriebswelle 11 während des Nietensetzens aufrecht
zuerhalten, wird das Drehmoment auch auf den Nietensetzprozess übertragen, obwohl
es sich dabei um einen relativ kleinen Anteil der angelegten Gesamtkraft handelt. Dieses
Drehmoment wird in eine ansatzweise lineare Bewegung des Kolbens umgesetzt, und
die sich ergebende Kraft dient dazu, für einen begrenzten Zeitraum am Ende des
Nietensetzvorgangs eine Klemmkraft aufrechtzuerhalten (die von der Klemmröhre und
den Tellerfedern bereitgestellt wird). Während des Nietensetzvorgangs biegt sich der
Schenkel des C-Rahmens 1, der das Werkzeug 6 trägt, vom Nietsetzwerkzeug im
Ansprechen auf die Einsetzkräfte weg. Sofort nach dem Nietensetzen sucht der C-
Rahmen in seine Gleichgewichtsposition zurückzukehren, und würde, wenn man dieses
zuließe, mit dem Nietsetzwerkzeug kollidieren. Die Klemmkraft am Ende des
Nietensetzens wirkt gegen diese Reaktionskraft des C-Rahmens und hindert die
Stellgliedgruppe daran, zum unpassenden Moment zurückgestoßen zu werden. Das
Servosteuerungssystem jedoch ist so programmiert, dass der Motor während der
Reaktion des C-Rahmens umgekehrt wird, so dass die Federenergie in einer gedämpften
Bewegung frei wird, ohne dass dabei eine große Menge Motorstrom zum Zurückhalten
des C-Rahmens verwendet würde.
In bestimmten Anwendungen kann der Motor so gesteuert werden, dass er mit
einer Winkelgeschwindigkeit dreht, die größer ist als diejenige, die zum Einsetzen des
Niets notwendig ist. Dies kann erforderlich sein, wenn die Stellgliedgruppe (d. h. die
Antriebswelle 15, der Kolben 16 und der Stanzstempel 24) schnell einen langen Leerhub
durchlaufen müssen, um die Zykluszeit zu reduzieren. Unter solchen Umständen betreibt
das Servosteuerungssystem den Motor als Bremse, um die Geschwindigkeit des
Zylinders kurz vor oder auch während des Nietensetzprozesses auf die erforderliche
Winkelgeschwindigkeit herabzusetzen. Dieselbe Aktion kann während schnellen
Einfahrens der Stellgliedgruppe über eine große Entfernung notwendig werden. Wenn er
als Bremse agiert, dient der Motor als Generator, und das Steuersystem kann so
ausgelegt sein, dass es die erzeugte Elektrizität in einem oder mehr Kondensatoren
speichert, um sie zu verwenden, wenn der Motor das nächste Mal beschleunigt wird.
Es wird deutlich, dass die Zylinderkonstruktion von höchster Bedeutung in der
vorliegenden Erfindung ist, und es ist notwendig, die richtige Konstruktion des
Innenwälzschraubenstellglieds für die speziell in Frage kommende Befestigungs
anwendung zu wählen, da die Energie, die durch die Vorrichtung zum Nieteinsetzprozess
geliefert werden kann, hauptsächlich vom Trägheitsmoment des Zylinders und der
Motorkapazität abhängt. Es wird deshalb vorausgesetzt, dass ein oder mehr kleine
Schwungräder (eines ist bei 50 in Fig. 1 gezeigt) vorgesehen werden können, um
optional an die Antriebsriemenscheiben oder die Antriebswelle des Zylinders
angeschlossen zu werden, um die Vorrichtung gegebenenfalls zu "tunen".
In einer Abwandlung des oben beschriebenen Verfahrens kann eine Klemmkraft
angelegt werden, nachdem der Niet gemäß den in unserer internationalen
Patentanmeldung WO 00/29145 beschriebenen Verfahren eingesetzt wurde.
Es wird klar, dass zahlreiche Modifikationen an dem oben beschriebenen
Verfahren und der oben beschriebenen Vorrichtung vorgenommen werden können, ohne
dass dabei der Rahmen der vorliegenden Erfindung, wie er in den beigefügten
Ansprüchen beschrieben ist, verlassen würde. Beispielsweise kann das Verfahren und die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um jede geeignete Form von
Befestigungselement in ein Werkstück einzusetzen, wo ein Widerstand gegen Einsetzen
besteht. Zusätzlich kann das Verfahren und die Vorrichtung in einem Festklemmvorgang
verwendet werden, bei dem zwei Materialflächenkörper in verriegelndem Eingriff
verformt werden, um eine Pressverbindung zu bilden. Darüber hinaus kann die Kupplung
zwischen der Antriebswelle 15 und dem Kolben 16 jede Form automatischer
Kupplungsvorrichtung umfassen, die dazu ausgelegt ist, die Verbindung zu trennen,
wenn das Drehmoment in der Antriebswelle eine vorbestimmte Größe überschreitet.
Schließlich ist es noch selbstverständlich, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung
auf ein lineares Stellglied mit Außenwälzschraube sowie Innenwälzschraube angewandt
werden kann. Falls eine Außenwälzschraube verwendet wird, ist es notwendig, ein
Schwungrad mit wesentlicher Größe an einem Schraubenelement der Wälzschraube zu
befestigen.
Claims (28)
1. Verfahren zum Einsetzen eines Befestigungselements (5) in ein Werkstück, bei
dem eine Drehbewegung eines sich längs erstreckenden Schraubenelements (30, 31) in
eine lineare Bewegung einer Stellgliedgruppe (15, 16, 24) für das Einsetzen des
Befestigungselements durch dazwischen geschaltete Wälzübertragungselemente
umgesetzt wird, wobei das Schraubenelement durch ein Antriebselement (4) in Drehung
versetzt wird, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- a) Bestimmung der Energie, die für das Einsetzen des Befestigungselements (5) in das Werkstück erforderlich ist;
- b) Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit des Schraubenelements (30, 31), die erforderlich ist, um diese Energie an die Stellgliedgruppe (15, 16, 24) für das Einsetzen des Befestigungselements zu liefern;
- c) Positionieren eines Befestigungselements (5) zum Einsetzen;
- d) Steuern des Antriebselements (4), um das Schraubenelement (30, 31) bis zu der bestimmten Winkelgeschwindigkeit zu beschleunigen, wobei die Stellgliedgruppe (15, 16, 24) gleichzeitig durch das Schraubenelement (30, 31) zum Werkstück hin bewegt wird;
- e) darauffolgendes Steuern des Antriebselements (4), um die Winkelgeschwin digkeit des Schraubenelements (30, 31)im wesentlichen in nicht weniger als der bestimmten Größe zumindest bis zum Einsetzen des Befestigungselements (5) aufrechtzuerhalten;
- f) die Stellgliedgruppe (15, 16, 24) in Kontakt mit dem Befestigungselement (5) zu bringen, um die Energie des sich drehenden Schraubenelements in Arbeit zu übertragen, die beim Einsetzen des Befestigungselements in das Werkstück verrichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Winkelgeschwindigkeit aus dem polaren
Trägheitsmoment des Schraubenelements (30, 31) und anderer damit drehender
Teile bestimmt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, den ersten Schritt
umfassend, eine Schraubenelementkonstruktion zu wählen, die ein polares
Trägheitsmoment innerhalb eines bestimmten Bereichs aufweist, der durch die für
das Einsetzen des Befestigungselements (5) erforderliche Energie und die Kapazität
des Antriebselements (4) bestimmt ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Winkelge
schwindigkeit des Schraubenelements (30, 31) durch das Antriebselement (4) auf
einem Wert aufrechterhalten wird, der den bestimmten Wert überschreitet, und das
Antriebselement (4) vor oder während des Nietensetzens als Bremse verwendet
wird, um sicherzustellen, dass die bestimmte Energiemenge als Arbeit in die
befestigte Verbindung geliefert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Antriebselement
(4) ein Motor (10) mit einer Servosteuerung ist, wobei die Winkelgeschwindigkeit
einer Antriebswelle (11) des Motors während des Gebrauchs erfasst wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Motor (10) umkehrbar ist, um als Generator
zu wirken, um eine Bremswirkung bereitzustellen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Elektrizität, die vom Motor (10) aus dem
Bremsvorgang erzeugt wird, für eine spätere Verwendung durch den Motor
gespeichert werden kann.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Motor als Generator wirkt, um eine
Bremswirkung bereitzustellen, wenn die Stellgliedgruppe (15, 16, 24) nach dem
Einsetzen des Befestigungselements (5) eingefahren wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, bei dem die Winkelgeschwindigkeit des
Schraubenelements (30, 31), die erforderlich ist, um die Energie zu liefern, auch aus
der Gewindesteigung des Schraubenelements, der zum Erreichen des Befestigungs
elements erforderlichen Hublänge der Stellgliedgruppe (15, 16, 24), und der Länge
des Befestigungselements (5) sowie dem Massenträgheitsmoment des
Schraubenelements (30, 31) bestimmt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Stellgliedgruppe
(15, 16, 24) so ausgelegt ist, dass sie vor, während und/oder nach dem
Nietensetzen das Werkstück mit einer Klemmkraft beaufschlagt.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem, wenn das
Drehmoment im drehenden Schraubenelement (30, 31) eine vorbestimmt Größe
überschreitet, eine Sollbruchstelle aufgebrochen wird, um zu verhindern, dass das
Stellglied die Energie an das Befestigungselement liefert.
12. Befestigungselementeinsetzgerät zum Einsetzen eines Befestigungselements (5) in
ein Werkstück, das ein sich längs erstreckendes Schraubenelement (30, 31) umfasst,
das durch ein Antriebselement (4) um eine Achse drehbar ist, eine Stellgliedgruppe
(15, 16, 24) zum Einsetzen des Befestigungselements, von der zumindest ein Teil
dem Schraubenelement (30, 31) benachbart und mit einem Gewinde davon durch
dazwischengeschaltete Wälzübertragungselemente verbunden ist, derart, dass eine
Drehung des Schraubenelements (30, 31) in eine lineare Bewegung des Stellglieds
umgesetzt wird, wobei ein Steuersystem eine Servosteuerung umfasst, um den
Betrieb des Antriebselements (4) und damit die Drehung des Schraubenelements
(30, 31) zu steuern, und wobei ein Prozessor so ausgelegt ist, dass er die Winkelge
schwindigkeit der Drehung des Schraubenelements (30, 31) bestimmt, die
erforderlich ist, um eine vorbestimmte Energiemenge an die Stellgliedgruppe (15,
16, 24) zum Nietensetzen zu liefern, um das Befestigungselement (5) einzusetzen,
und den Motor (10) mit Servosteuerung anzuweisen, die Antriebseinrichtungen
anzusteuern, um das Schraubenelement (30, 31) bis auf die bestimmte
Winkelgeschwindigkeit zu beschleunigen, wobei die Stellgliedgruppe (15, 16, 24)
gleichzeitig durch das Schraubenelement (30, 31) auf das Werkstück zu bewegt
wird, wobei die bestimmte Winkelgeschwindigkeit des Schraubenelements (30, 31)
im wesentlichen in nicht weniger als der bestimmten Größe zumindest bis zum
Einsetzen des Befestigungselements (5) aufrechterhalten wird.
13. Befestigungselementeinsetzgerät nach Anspruch 12, bei dem das Antriebselement
(4) ein Motor (10) ist mit einer Servosteuerung und einem Geschwindigkeitssensor
zur Messung der Winkelgeschwindigkeit einer Antriebswelle (11) des Motors (10).
14. Befestigungselementeinsetzgerät nach Anspruch 13, bei dem der Motor (10) als
Rückgewinnungsbremse betrieben wird, um die Winkelgeschwindigkeit des
Schraubenelements (30, 31) zu reduzieren, sollte sie einen bestimmten Wert
überschreiten.
15. Befestigungselementeinsetzgerät nach Anspruch 14, bei dem der Motor (10) mit
einer elektrischen Speichervorrichtung versehen ist, um elektrische Energie zu
speichern, wenn er als Generator betrieben wird.
16. Befestigungselementeinsetzgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem die
Stellgliedgruppe (15, 16, 24) eine Antriebswelle (15), die ein lineares Stellglied mit
dem Schraubenelement und den Übertragungselementen bildet, und einen Kolben
(16) zum Einsetzen des Befestigungselements (5) umfasst.
17. Befestigungselementeinsetzgerät nach Anspruch 16, bei dem der Kolben (16) mittels
eines linearen Lagers am Drehen gehindert wird.
18. Befestigungselementeinsetzgerät nach Anspruch 17, bei dem das lineare Lager einen
am Kolben (16) befestigten Keil (41) umfasst, wobei der Keil in einer Keilnut (43)
eines Gehäuses(20) gleitbar ist, in dem der Kolben untergebracht ist.
19. Befestigungselementeinsetzgerät nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei dem die
Antriebswelle (15) der Stellgliedgruppe (15, 16, 24) mittels einer
Kupplungsvorrichtung mit dem Kolben (16)verbunden ist, die so betrieben werden
kann, dass sich die Verbindung der Antriebswelle (15) mit dem Kolben (16) löst,
wenn das Drehmoment in der Antriebswelle über einer vorbestimmten Größe liegt.
20. Befestigungselementeinsetzgerät nach Anspruch 19, bei dem die Kupplungsvor
richtung eine Kupplung (29) mit einer Sollbruchstelle zwischen der Antriebswelle (15)
und dem Kolben (16) umfasst.
21. Befestigungselementeinsetzgerät nach Anspruch 20, bei dem die Sollbruchstelle ein
Abscherbolzen (44) ist, der so ausgelegt ist, dass er bei der vorbestimmten
Drehmomentgröße nicht abschert.
22. Befestigungselementeinsetzgerät nach Anspruch 21, bei dem die Kupplung (29) ein
Kupplungsglied mit im wesentlichen koaxialen Muffen zur Aufnahme der
Antriebswelle (15) und des Kolbens (16) umfasst, wobei das Glied durch den
Abscherbolzen (44) mit der Antriebswelle (15) verbunden ist, wobei der Bolzen in
Queröffnungen im Kupplungsglied und der Antriebswelle aufgenommen ist.
23. Befestigungselementeinsetzgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 22, bei dem das
Gerät mit einer Klemmvorrichtung versehen ist, die von der Stellgliedgruppe (15, 16,
24) angetrieben ist, um das Werkstück vor, während und/oder nach dem
Nietensetzen mit einer Klemmkraft zu beaufschlagen.
24. Befestigungselementeinsetzgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 23, das darüber
hinaus mindestens ein lösbar verbindbares Schwungrad (50) umfasst, das am
Schraubenelement befestigt ist.
25. Befestigungselementeinsetzgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 24, bei dem das
Schraubenelement einen Zylinder (30) mit einer mit Innengewinde versehenen
Bohrung (31) umfasst, in der zumindest ein Teil der Stellgliedgruppe für das
Einsetzen des Befestigungselements (5) aufgenommen ist.
26. Plattenfestklemmverfahren, bei dem zwei oder mehr Materialflächenkörper in
verriegelnden Eingriff verformt werden, wobei das Flächenkörpermaterial zwischen
einer Nase (22) und einem Werkzeug (6) einer Befestigungsvorrichtung angeordnet
ist, bei der eine Drehbewegung eines sich längs erstreckenden Schraubenelements
(30, 31) durch dazwischengeschaltete Wälzübertragungselemente in eine lineare
Bewegung einer Stellgliedgruppe (15, 16, 24) umgesetzt wird, wobei das
Schraubenelement (30, 31) durch ein Antriebselement in Drehung versetzt wird,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- a) Bestimmung der Energie, die für das Verformen des Material erforderlich ist;
- b) Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit des Schraubenelements (30, 31), die erforderlich ist, um diese Energie an die Stellgliedgruppe (15, 16, 24) zu liefern;
- c) Steuern des Antriebselements (4), um das Schraubenelement (30, 31) bis zu der bestimmten Winkelgeschwindigkeit zu beschleunigen, wobei die Stellgliedgruppe gleichzeitig durch das Schraubenelement zum Werkstück hin bewegt wird;
- d) darauffolgendes Steuern des Antriebselements(4), um die Winkelge schwindigkeit des Schraubenelements im wesentlichen in nicht weniger als der bestimmten Größe zumindest bis zur Verformung des Materials aufrechtzuerhalten;
- e) die Stellgliedgruppe (15, 16, 24) in Kontakt mit dem Material zu bringen, um die Energie des sich drehenden Schraubenelements (30, 31) in Arbeit zu übertragen, die beim Verformen des Materials verrichtet wird.
27. Verfahren zum Einsetzen eines Befestigungselements (5), das im
wesentlichen so ist, wie es vorstehend mit Bezug auf die begleitenden
Figuren beschrieben wurde.
28. Befestigungselementeinsetzgerät, das im wesentlichen so ist, wie es
vorstehend mit Bezug auf die begleitenden Figuren beschrieben wurde.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB0111265.5A GB0111265D0 (en) | 2001-05-05 | 2001-05-05 | Fastener insertion apparatus and method |
GB01112655 | 2001-05-05 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10219878A1 true DE10219878A1 (de) | 2002-12-19 |
DE10219878B4 DE10219878B4 (de) | 2013-09-26 |
Family
ID=9914250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10219878A Expired - Lifetime DE10219878B4 (de) | 2001-05-05 | 2002-05-03 | Gerät und Verfahren zum Einsetzen eines Befestigungselements |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US6951052B2 (de) |
DE (1) | DE10219878B4 (de) |
GB (2) | GB0111265D0 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012019809B4 (de) | 2012-10-10 | 2023-05-11 | Atlas Copco IAS UK Ltd. | Verfahren zum Stanznieten von Blechen |
Families Citing this family (51)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9015920B2 (en) | 1997-07-21 | 2015-04-28 | Newfrey Llc | Riveting system and process for forming a riveted joint |
US6276050B1 (en) * | 1998-07-20 | 2001-08-21 | Emhart Inc. | Riveting system and process for forming a riveted joint |
GB0111265D0 (en) * | 2001-05-05 | 2001-06-27 | Henrob Ltd | Fastener insertion apparatus and method |
US20030089826A1 (en) * | 2001-11-13 | 2003-05-15 | Barba Valentin G. | Flight lock actuator with dual energy sources |
US6910263B2 (en) | 2001-12-25 | 2005-06-28 | Newfrey Llc | Self-piercing rivet setting apparatus and system |
GB2390833B (en) * | 2002-07-18 | 2005-09-14 | Emhart Llc | Method and apparatus for monitoring blind fastener setting |
US7658089B2 (en) * | 2003-02-14 | 2010-02-09 | Newfrey Llc | Automated monitoring for clinching joints |
WO2005002920A2 (en) | 2003-06-30 | 2005-01-13 | Progressive Tool & Industries, Co. | Framing station having self piercing rivets |
US7032296B2 (en) * | 2003-11-21 | 2006-04-25 | Newfrey Llc | Self-piercing fastening system |
US7305755B2 (en) * | 2003-12-18 | 2007-12-11 | Heiko Schmidt | Processing tong |
DE102004005859A1 (de) * | 2004-02-05 | 2005-08-25 | Claas Fertigungstechnik Gmbh | Vorrichtung zur Fixierung von Nietelementen in Bauteilen |
JP4842250B2 (ja) * | 2004-03-24 | 2011-12-21 | ニューフレイ リミテッド ライアビリティ カンパニー | リベット監視システム |
WO2005095019A1 (en) * | 2004-03-24 | 2005-10-13 | Newfrey Llc | Riveting system and process for forming a riveted joint |
US7802352B2 (en) * | 2005-04-13 | 2010-09-28 | Newfrey Llc | Monitoring system for fastener setting tool |
DE102005026219B4 (de) * | 2005-06-07 | 2007-12-13 | Poly-Clip System Gmbh & Co. Kg | Clipmaschine und Verfahren zum Einrichten einer Clipmaschine |
US7748308B2 (en) * | 2005-09-26 | 2010-07-06 | Unico, Inc. | Pneumatic biasing of a linear actuator and implementations thereof |
DE102005048278B4 (de) * | 2005-10-08 | 2013-11-21 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Automatische Schraubeinrichtung für ein Chassis eines Kraftfahrzeugs |
US7380326B2 (en) * | 2005-11-02 | 2008-06-03 | Whitesell International Corporation | Method of attaching a self-attaching fastener to a panel |
US8052816B2 (en) | 2006-05-08 | 2011-11-08 | Dukane Corporation | Ultrasonic press using servo motor with delayed motion |
US9914263B2 (en) | 2006-05-08 | 2018-03-13 | Dukane Ias, Llc | Ultrasonic press with automatic speed changes in advancing movement of welding stack |
US7819158B2 (en) | 2006-05-08 | 2010-10-26 | Dukane Corporation | Ultrasonic press using servo motor with integrated linear actuator |
US7509721B1 (en) * | 2007-02-19 | 2009-03-31 | Morn Sun Dev. Co., Ltd. | Punching and riveting tool |
US8549723B2 (en) * | 2007-05-11 | 2013-10-08 | The Boeing Company | Method and apparatus for squeezing parts such as fasteners |
US7997190B2 (en) * | 2007-09-14 | 2011-08-16 | Pem Management, Inc. | Dual force ram drive for a screw press |
US8434215B2 (en) * | 2008-08-05 | 2013-05-07 | Newfrey Llc | Self-piercing rivet setting machine |
FR2939057B1 (fr) * | 2008-11-28 | 2010-11-12 | Renault Sas | Dispositif de sertissage d'un element a sertir sur une piece |
DE102009052294A1 (de) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | Pfuderer Maschinenbau Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Herstellung einer Nietverbindung |
US20110223409A1 (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | Perez Ed B | Protective sheet assembly |
US20110219604A1 (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | Perez Ed B | Protective sheet assembly |
US8245748B2 (en) | 2010-07-14 | 2012-08-21 | Dukane Corporation | Vibration welding system |
US10695822B2 (en) * | 2012-07-13 | 2020-06-30 | Atlas Copco Ias Uk Limited | Blind riveting apparatus and methods |
US10005120B2 (en) | 2012-07-16 | 2018-06-26 | Henrob Limited | Method for forming a joint using a self-piercing rivet |
US9027220B2 (en) * | 2012-08-07 | 2015-05-12 | Newfrey Llc | Rivet setting machine |
CN103170570B (zh) * | 2013-03-27 | 2014-12-10 | 大连四达高技术发展有限公司 | 数字化机械自动压铆系统 |
US9688017B2 (en) | 2013-05-14 | 2017-06-27 | Dukan IAS, LLC | Vibration welders with high frequency vibration, position motion control, and delayed weld motion |
US10751789B2 (en) * | 2014-01-16 | 2020-08-25 | Atlas Copco Ias Uk Limited | Linear actuator assembly |
US10807248B2 (en) | 2014-01-31 | 2020-10-20 | Systems, Machines, Automation Components Corporation | Direct drive brushless motor for robotic finger |
US9689251B2 (en) | 2014-05-08 | 2017-06-27 | Unico, Inc. | Subterranean pump with pump cleaning mode |
DE102014007553B4 (de) * | 2014-05-22 | 2019-08-22 | Daimler Ag | Verfahren zum Verbinden von wenigstens zwei Bauteilen sowie Vorrichtung zum Durchführen eines solchen Verfahrens |
EP2985093B1 (de) * | 2014-08-15 | 2019-05-29 | GESIPA Blindniettechnik GmbH | Blindnietsetzgerät und Verfahren zum Setzen eines Blindniets |
US10281311B2 (en) | 2014-09-11 | 2019-05-07 | Dresser, Llc | Method of operating a liquid-level transmitter device and implementation thereof |
CN105665603B (zh) * | 2016-02-24 | 2018-01-09 | 浙江大学 | 具有双回转运动轴单驱动机构的五轴联动数控钻铆设备 |
US10865085B1 (en) | 2016-04-08 | 2020-12-15 | Systems, Machines, Automation Components Corporation | Methods and apparatus for applying a threaded cap using a linear rotary actuator |
US10675723B1 (en) * | 2016-04-08 | 2020-06-09 | Systems, Machines, Automation Components Corporation | Methods and apparatus for inserting a threaded fastener using a linear rotary actuator |
US10605342B2 (en) * | 2018-02-02 | 2020-03-31 | Aries Engineering Company, Inc. | Linear actuator with torque limiter mounted to a driven sprocket |
US10898943B2 (en) * | 2018-09-25 | 2021-01-26 | Ford Global Technologies, Llc | Self-piercing rivet device and method of operating a self-piercing rivet device to inhibit incorrect die usage |
US10549481B1 (en) | 2018-12-21 | 2020-02-04 | Dukane Ias, Llc | Systems and methods for low initial weld speed in ultrasonic welding |
WO2021126134A1 (en) * | 2019-12-19 | 2021-06-24 | Met İleri̇ Teknoloji̇ Si̇stemleri̇ Mühendi̇sli̇k İmalat İthalat Ve İhracat Ti̇caret Li̇mi̇ted Şi̇rketi̇ | New generation multi-axis assembly apparatus |
CN113905836B (zh) * | 2020-01-17 | 2024-05-07 | 第一电通株式会社 | 冲压装置 |
EP3988227B1 (de) * | 2020-10-22 | 2023-04-05 | GESIPA Blindniettechnik GmbH | Blindnietverbinder-setzeinrichtung |
CN112828562B (zh) * | 2021-03-15 | 2022-01-28 | 吉勒明(威海)智能科技有限公司 | 零部件自动组装装置 |
Family Cites Families (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1463919A (en) * | 1922-01-13 | 1923-08-07 | William H Clingman | Transmission mechanism |
US1483919A (en) | 1922-03-31 | 1924-02-19 | Charles J Walker | Electric riveter |
CA1030701A (en) * | 1973-10-04 | 1978-05-09 | James E. Smith | Electric impact tool |
IL71907A (en) * | 1983-05-27 | 1986-11-30 | Nietek Pty Ltd | Feeders for headed fasteners and riveting machine including it |
SE8800407D0 (sv) * | 1988-02-05 | 1988-02-05 | Cerac Sa | A method for joining two or several overlaying sheet formed members together, metal or non-metal, and an apparatus for carrying out said method |
US5196773A (en) * | 1991-03-05 | 1993-03-23 | Yoshikawa Iron Works Ltd. | Controller for rivetting machine |
US5491372A (en) * | 1991-10-11 | 1996-02-13 | Exlar Corporation | Electric linear actuator with planetary action |
US5557154A (en) | 1991-10-11 | 1996-09-17 | Exlar Corporation | Linear actuator with feedback position sensor device |
DE69230291T3 (de) * | 1991-11-27 | 2005-08-11 | Henrob Ltd., Flint | Verfahren zur verbindung von platten |
US5323946A (en) * | 1992-10-19 | 1994-06-28 | Emhart Inc. | Blind rivet setting tool |
GB9226517D0 (en) * | 1992-12-19 | 1993-02-10 | Henrob Ltd | Improvements in or relating to sefl-piercing riveting |
US5471865A (en) * | 1993-09-09 | 1995-12-05 | Gemcor Engineering Corp. | High energy impact riveting apparatus and method |
CN1049616C (zh) * | 1994-05-23 | 2000-02-23 | 王清泉 | 铸造制芯用粘结剂及合成工艺 |
DE19516345A1 (de) * | 1995-05-04 | 1996-11-07 | Prym William Gmbh & Co Kg | Vorrichtung bzw. Steuerung für eine Vorrichtung zum Ansetzen von Nieten |
US5829115A (en) * | 1996-09-09 | 1998-11-03 | General Electro Mechanical Corp | Apparatus and method for actuating tooling |
WO1998047658A2 (en) * | 1997-04-18 | 1998-10-29 | Huck International, Inc. | Control system for an assembly tool |
US5752302A (en) * | 1997-04-23 | 1998-05-19 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method and apparatus for sizing and separating warp yarns using acoustical energy |
DE19730481C1 (de) * | 1997-07-16 | 1998-07-09 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur Herstellung eines hohlprofilförmigen Bauteils |
DE19731222C5 (de) | 1997-07-21 | 2016-10-13 | Newfrey Llc | Verfahren zum Ausbilden einer Stanznietverbindung sowie eine Fügevorrichtung für Stanzniete |
US6276050B1 (en) * | 1998-07-20 | 2001-08-21 | Emhart Inc. | Riveting system and process for forming a riveted joint |
WO2000029145A1 (en) | 1998-11-17 | 2000-05-25 | Henrob Ltd. | Improvements in or relating to fastening of sheet material |
US6789309B2 (en) * | 2000-02-22 | 2004-09-14 | Newfrey Llc | Self-piercing robotic rivet setting system |
DE20106207U1 (de) * | 2001-04-09 | 2001-06-21 | Boellhoff Gmbh | Antriebseinrichtung für ein Einpresswerkzeug |
US6942134B2 (en) * | 2001-04-17 | 2005-09-13 | Newfrey Llc | Self-piercing rivet setting machine |
GB0111265D0 (en) * | 2001-05-05 | 2001-06-27 | Henrob Ltd | Fastener insertion apparatus and method |
US7032296B2 (en) * | 2003-11-21 | 2006-04-25 | Newfrey Llc | Self-piercing fastening system |
US8782878B2 (en) * | 2005-09-28 | 2014-07-22 | Nikon Metrology Nv | Fastener automation system |
-
2001
- 2001-05-05 GB GBGB0111265.5A patent/GB0111265D0/en not_active Ceased
-
2002
- 2002-05-03 US US10/138,679 patent/US6951052B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-03 DE DE10219878A patent/DE10219878B4/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-05-03 GB GB0210303A patent/GB2375727B/en not_active Expired - Lifetime
-
2005
- 2005-09-13 US US11/225,421 patent/US7673377B2/en active Active
-
2009
- 2009-07-14 US US12/502,711 patent/US7908727B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012019809B4 (de) | 2012-10-10 | 2023-05-11 | Atlas Copco IAS UK Ltd. | Verfahren zum Stanznieten von Blechen |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10219878B4 (de) | 2013-09-26 |
US20020166221A1 (en) | 2002-11-14 |
US20090320272A1 (en) | 2009-12-31 |
US6951052B2 (en) | 2005-10-04 |
GB0210303D0 (en) | 2002-06-12 |
US7908727B2 (en) | 2011-03-22 |
GB2375727B (en) | 2004-12-08 |
GB2375727A (en) | 2002-11-27 |
GB0111265D0 (en) | 2001-06-27 |
US7673377B2 (en) | 2010-03-09 |
US20060070222A1 (en) | 2006-04-06 |
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---|---|---|
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