DE3715905C2

DE3715905C2 -

Info

Publication number: DE3715905C2
Application number: DE19873715905
Authority: DE
Inventors: Oskar 7064 Remshalden De Deglmann
Original assignee: Maschinen- und Werkzeugbau D Friedrich & Co Kg 7064 Remshalden De GmbH
Current assignee: Maschinen- und Werkzeugbau D Friedrich & Co Kg 7064 Remshalden De GmbH
Priority date: 1987-05-13
Filing date: 1987-05-13
Publication date: 1993-04-15
Also published as: DE8718049U1; DE3715905A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur maschinellen Herstellung von Nietverbindungen an einem Werkstück mittels eines Döppers, das die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruches 1 aufweist, sowie eine Nietmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US 36 65 742) wird die Höhe des Druckes, welcher beim Nietvorgang auf den Tisch der Nietmaschine ausgeübt wird, gemessen und dann, wenn dieser Druck unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes bleibt, die Nietmaschine gesperrt, um zu verhindern, daß ohne weiteres der nächste Nietvorgang ausgeführt werden kann. Ein unter dem Grenzwert bleibender Druck auf den Tisch bedeutet nämlich, daß kein Niet in das Werk stück eingesetzt war oder der eingesetzte Niet zu kurz war. In beiden Fällen ist es notwendig, zunächst unter Verwendung eines neuen Nietes den Nietvorgang zu wiederholen, ehe der nächste Nietvorgang ausgeführt werden kann. Eine Nietung mit einem zu langen Niet wird hierbei nicht erkannt und verhindert. Außerdem wird ein zu kurzer Niet, der eine über dem üblichen Wert liegende Härte hat und deshalb trotz zu geringer Länge zu einem normalen Wert des Druckes führt, nicht erkannt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur maschinellen Herstellung von Nietverbindungen an einem Werkstück zu schaffen, bei dem in möglichst einfacher Weise nicht nur eine fehlende, sondern auch jede mangelhafte Nietung erkannt und verhindert wird, so daß es sich insbesondere auch für eine automatisierte Herstellung von Nietverbindungen eignet. Diese Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Durch die Bewegung des Döppers aus einer vorgegebenen Nullage heraus mit einer relativ geringen Meßkraft bis zur Anlage am Niet oder am Werkstück und durch den Vergleich der Größe dieser Bewegung mit einem Sollwert wird vor Beginn des Nietvorganges festgestellt, ob ein Niet da ist und, wenn ein Niet vorhanden ist, seine Länge innerhalb des zulässigen Toleranzbereiches liegt. Sofern das Fehlen des Nietes fest gestellt wird, kann das Einsetzen eines Nietes veranlaßt werden. Im Falle einer außerhalb des Toleranzbereiches liegenden Länge des Nietes kann dieser Niet durch einen anderen Niet ersetzt werden. Von besonderem Vorteil ist hierbei, daß für diese Prüfung kein separates Meßgerät mit Meßfühler erforderlich ist, sondern der Döpper selbst den Meßfühler bildet. Dies erspart nicht nur den Aufwand für eine separate Meßeinrichtung, sondern ermöglicht auch das Erkennen eines Döpperbruches und trägt zu einer erheblichen Zeiteinsparung bei, weil beim Erkennen eines innerhalb des Toleranzbereiches liegenden Nietes sich ohne weiteren Zeitverlust an diesen Prüfvorgang der Arbeitsvor gang des Nietens anschließen kann. Hierzu braucht nämlich nur der den Vorschub des Döppers bewirkende Druck auf den für den Nietvorgang erforderlichen Wert erhöht und, sofern der Döpper beim Nietvorgang eine Taumelbewegung ausführt, der hierfür erforderliche Motor eingeschaltet zu werden.

Um auch zu prüfen, ob die Härte des Nietes innerhalb des Toleranzbereiches liegt, braucht nur die Zeit vom Beginn der Verformung des Nietes bis zur Beendigung des Nietvorganges gemessen und mit einem Sollwert verglichen zu werden. Bei einem zu weichen Niet ist diese Zeit kleiner, bei einem zu harten Niet größer als der Sollwert. Im Bedarfsfalle kann aufgrund dieser Messung der Niet wieder entfernt und durch einen neuen Niet ersetzt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit einer Niet maschine durchführen, welche die Merkmale des Anspruches 3 aufweist. Ein besonderer Vorteil dieser Maschine besteht darin, daß sie gegenüber den bekannten Nietmaschinen dieser Art zusätzlich nur einen Weggeber für den Vorschub des Döppers sowie eine Signalauswerteeinrichtung benötigt. Es können deshalb auch bereits im Einsatz befindliche Ma schinen ohne Schwierigkeiten nachgerüstet werden. Der zu sätzliche Aufwand für die erfindungsgemäße Qualitätssicherung ist deshalb sehr gering.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt eine unvollständig, teilweise aufge brochen dargestellte Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Maschine und ein unvollständig dargestelltes Blockschalt bild der zugehörigen Signalauswerteeinrichtung und Maschinen steuerung.

Eine pneumatische Nietmaschine, die von einer an einer nicht dargestellten Tragkonstruktion befestigbaren Grund platte 1 getragen wird, weist am einen, im Ausführungsbei spiel unteren Ende einer Arbeitsspindel 2, die in einem Gehäuse drehbar und längs verschiebbar gelagert ist, einen Nietkopf 4 auf. In diesen Nietkopf 4 ist auswechselbar ein Döpper 5 eingesetzt, der, wenn sich die Arbeitsspindel 2 dreht, eine Taumelbewegung ausführt. Der Drehantrieb der Arbeitsspindel 2 erfolgt mittels eines an das Gehäuse 3 angeflanschten Elektromotors 6.

Für den Vorschub der Arbeitsspindel 2 ist im Gehäuse 3 ein pneumatischer Arbeitszylinder 7 angeordnet. Das freie Ende seiner Kolbenstange 8 ist schwenkbar mit dem Ende einer Gabel 9 verbunden, deren beide Zinken die Arbeits spindel 2 zwischen sich aufnehmen und an ihrem freien Ende schwenkbar auf einer gehäusefesten Schwenkachse 10 gelagert sind. Diese Schwenkachse 10 und die parallel zu ihr liegende Verbindungsachse zwischen der Gabel 9 und der Kolbenstange 8 erstrecken sich im rechten Winkel zur Arbeitsspindel 2. Je eine fliegend an jedem Zinken der Gabel 9 gelagerte Rolle 11 greift in eine Quernut einer längsverschiebbar im Gehäuse 3 angeordneten Hülse 12 ein, in welcher die Arbeitsspindel 2 drehbar, aber axial unverschiebbar gelagert ist. Mit dem unteren Ende dieser Hülse 12 ist der Nietkopf 4 lösbar verbunden. Dieser führt deshalb nur eine Translations bewegung aus, jedoch keine Rotationsbewegung.

Sowohl der Elektromotor 6 als auch die Steuerventile 13, welche an den mit dem Arbeitszylinder 7 verbundenen Leitungen 14 liegen, sind an eine Maschinensteuerung 15 angeschlossen, über welche der Elektromotor 6 ein- und ausgeschaltet und der Druck, mit dem der in beiden Richtungen wirksame Arbeits zylinder 7 beaufschlagt ist, vorgegeben wird.

Im Gehäuse 3 ist neben der Arbeitsspindel 2 ein Weggeber 16 angeordnet, dessen parallel zur Arbeitsspindel 2 liegender und ent sprechend dem Hub der Arbeitsspindel 2 längsverschiebbarer Sensorstift 16′ axial unverschiebbar mit der Hülse 12, im Ausführungsbeispiel mittels einer Klemmvorrichtung 17, verbunden ist. Der Weggeber 16 erzeugt ein elektrisches Signal, das die Verschiebung der Hülse 12 und damit auch der Arbeitsspindel 2 und des Döppers 5 aus einer Nullstellung heraus kennzeichnet. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein analoges Signal. Der Weggeber 16 könnte aber auch ein Inkrementalgeber sein. Sein Signal würde dann in digitaler Form vorliegen.

Die Nietmaschine weist ferner eine elektronische Informationsauswerteeinrichtung 18 auf, welcher das Signal des Weggebers 16 zugeführt wird. Die Informationsauswerteeinrichtung 18 enthält eine Vergleicher stufe, welche die Größe des Vorschubes der Hülse 12 und damit auch der Arbeitsspindel 2 von der Nullage aus bis zur Beendigung der Vorschubbewegung bei einer Vorschubkraft, die wesentlich unter der für eine Verformung eines Nietes erforderlichen Kraft liegt, mit einem eingebbaren Sollwert vergleicht. Sofern der Döpper 5 nicht gebrochen ist und sich ein Niet 19 in den miteinander zu vernietenden Werk stücken 20 befindet, trifft bei dieser Vorschubbewegung der Döpper 5 auf das freie Ende des Nietes 19. Aufgrund des von der Vergleicherstufe durchgeführten Vergleiches läßt sich aussagen, ob der Niet 19 die richtige Länge hat. Ist dies nicht der Fall, dann wird eine Auswechslung des Nietes 19 und eine anschließend erneute Messung veranlaßt. Ist der Döpper 5 gebrochen oder fehlt der Niet 19, dann ist die Verschiebung der Hülse 12 aus der Nullage heraus entsprechend groß. Für diesen Fall erzeugt die Vergleicher stufe ein diesen Fehler kennzeichnendes Signal.

Ergibt hingegen der Vergleich, daß der Niet 19 die richtige Länge hat, dann bewirkt die Informationsauswerteeinrichtung 18 selbsttätig das Einschalten des Elektromotors 6 und die Erhöhung des auf den Arbeitszylinder 7 einwirkenden Druckes auf den für die Deformation des Nietes 19 erforder lichen Wert. Mit dem nun beginnenden, weiteren Vorschub der Hülse 12 wird in der Signalauswerteeinrichtung 18 eine Zeitmessung begonnen, die beendet wird, sobald der Nietvorgang beendet ist. Eine zweite Vergleicherstufe vergleicht diese Zeit mit einem vorgebbaren Sollwert. Liegt die Nietzeit unterhalb des Sollwertes, war der Niet 19 zu weich. Liegt sie über dem Sollwert, so war er zu hart. Durch entsprechende Signale der Informationsauswerteeinrichtung 18 kann veranlaßt werden, daß der nicht den Vorschriften entsprechende Niet entfernt und die Nietung mit einem neuen Niet nochmals vorgenommen wird.

Claims

1. Verfahren zur maschinellen Herstellung von Nietverbindungen an einem Werkstück mittels eines Döppers, bei dem

a) der Döpper aus einer vorgegebenen Null-Lage gegen das Werkstück verschoben wird,
b) mit Hilfe einer vom Döpper dabei ausgeübten Kraft festgestellt wird, ob eine Nietung durchführbar ist oder nicht, und
c) bei der Feststellung einer Nichtdurchführbarkeit ein Einsetzen eines neuen Nietes oder, im Falle eines Döpperbruches, das Einsetzen eines neuen Döppers veranlaßt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

d) der Vorschub des Döppers (5) bis zur Anlage am Niet (19) oder Werkstück (20) mit einer Meßkraft erfolgt, die kleiner ist als die für die Verformung des Nietes (19) erforderliche Kraft,
e) die durch die Meßkraft bewirkte Vorschubstrecke des Döppers gemessen und als Istwert mit einem Sollwert verglichen wird, und
f) bei innerhalb der zulässigen Toleranz liegendem Istwert der Vorschubstrecke der auf den Döpper (5) ausgeübte Druck auf den für den Nietvorgang erforderlichen Wert erhöht und bei außerhalb der zulässigen Toleranz liegendem, aber innerhalb möglicher Längenwerte der Niete liegendem Istwert, die Einsetzung des neuen Nietes veranlaßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit vom Beginn der Verformung des Nietes (19) bis zur Beendigung des Nietvorganges gemessen und mit einem vorgebbaren Sollwert verglichen wird und bei zu kurzer Nietzeit der Niet als zu weich, bei zu langer Nietzeit der Niet als zu hart erkannt wird.

3. Nietmaschine zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 oder 2, mit einer von einem Motor (6) drehbaren, einen Döpper (5), der in einem Nietkopf (4) angeordnet ist, antreibenden Arbeitsspindel (2), die zusammen mit einer sie umgebenden Hülse (12) in ihrer Längsrichtung mittels eines Arbeitszylinders (7) verschiebbar ist, und mit einer Maschinensteuerung (15) dadurch gekennzeichnet, daß

a) mit der Arbeitsspindel (2) und/oder der Hülse (12) ein Weggeber (16, 16′) gekoppelt ist, dessen Ausgangssignale ein Maß für den Vorschub des Döppers (5) aus einer Null stellung heraus sind, und
b) der Weggeber (16, 16′) an eine Informationsauswerteein richtung (18) angeschlossen ist, der die Maschinensteuerung (15) nachgeschaltet ist.

4. Nietmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Informationsauswerteeinrichtung (18) je eine Ver gleicherstufe für den Döppervorschub und die Nietzeit enthält.