DE60211691T2

DE60211691T2 - Nietvorrichtung

Info

Publication number: DE60211691T2
Application number: DE60211691T
Authority: DE
Inventors: David St. Thomas PECKHAM; Peter London GREENGRASS; G. Renee St. Thomas SCHEELE
Original assignee: Magna Structural Systems Inc
Current assignee: Magna Structural Systems Inc
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: EP1399281A1; WO2003000446A1; US7200909B2; DE60211691D1; CA2450765A1; EP1399281B1; CA2450765C; US20040154372A1; CA2739635C; CA2739635A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zum Nieten. Insbesondere betrifft die Erfindung Vorrichtungen und Verfahren zum Anwenden von Nietausbildungselementen.
Beschreibung von Hintergrundinformationen
Es gibt verschiedene Techniken zum Ausbilden eines Niets zwischen zwei Materialstücken.
Eine Nietvorrichtung ist in dem Patent GB 593 538 offenbart. Das Patent GB 593 538 offenbart eine Nietsetzmaschine mit einer Niethaltetasche, einem Setzwerkzeug oder Stößel und einem Amboss.
Das US-Patent 5 557 835 betrifft ebenfalls eine Nietsetzmaschine, die zum Verbinden mehrerer Metallbleche geeignet ist, indem nicht-wärmebehandelte Niete aus einer Aluminiumlegierung verwendet werden.
Eine weitere Technik umfasst das Verwenden einer C-förmigen Gabel mit Formwerkzeugen an gegenüberliegenden Enden der Gabel. Nach dem Ausbilden vieler Niete mit solch einer solchen Gabel tritt jedoch an verschiedenen Komponenten der Gabelanordnung, wie etwa den Formwerkzeugen, ein Defekt auf und macht das Ersetzen der gesamten Gabel notwendig. Dies führt dazu, dass Gabeln des Standes der Tech nik teuer und ineffizient sind, da Gabeln des Standes der Technik häufig ein Ersetzen erfordern, was zu Kosten für neue Ersatzgabeln und dem Anhalten des Nietvorgangs führt, während die Gabeln ersetzt werden.
Andere Nietvorrichtungen sind in dem US-Patent 5 771 551 von Schurter et al. und in dem Patent BE 521 198 von Hiard offenbart.
Zusammenfassung
Es wird eine Nietgabelanordnung bereitgestellt, die die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist.
Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, der anliegenden Zeichnung und den angefügten Ansprüchen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die dargestellte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird des weiteren in der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die erwähnte Zeichnung durch nicht einschränkende beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen ähnliche Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnung darstellen.
1 zeigt eine Darstellung eines Nietsystems gemäß einer dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Perspektivansicht einer Nietvorrichtung in einem schematischen Diagramm eines Nietsystems.
2 zeigt eine Perspektivansicht einer in 1 dargestellten Nietgabelanordnung.
3 zeigt eine vergrößerte Seitenansicht, die die in 1 dargestellte Nietgabelanordnung zeigt, wobei ein genietetes Element zwischen einer ersten und einer zweiten Nietausbildungsvorrichtung der Nietgabelanordnung angeordnet ist.
4 zeigt eine Seitenansicht, die die in 3 dargestellte Nietgabelanordnung darstellt.
5 zeigt eine Frontalansicht einer in 4 dargestellten Nietgabelanordnung.
6 zeigt eine Unteransicht einer in 4 dargestellten Nietgabelanordnung.
7 zeigt eine Seitenansicht der in 3 dargestellten unteren Nietausbildungsvorrichtung, die aus der Gabel entfernt ist.
8 zeigt eine Oberansicht der in 7 dargestellten zweiten Nietausbildungsvorrichtung.
10 zeigt eine Oberansicht eines Rings zum Anbringen der Gabel an einem Hydraulikzylinder.
11 zeigt eine Seitenansicht des in 10 dargestellten Rings.
12 zeigt ein Funktionsblockdiagramm einer Implementierung des in 1 dargestellten Nietsystems.
13 zeigt ein Funktionsblockdiagramm einer weiteren Implementierung des in 1 dargestellten Nietsystems.
14 zeigt eine Querschnittsansicht der oberen und der unteren Nietausbildungsvorrichtung und stellt den Niet vor dem Beginn des Stauchungsvorgangs des Befestigens des Niets an den genieteten Elementen dar, wobei der Niet innerhalb einer Öffnung der genieteten Elemente angeordnet ist und das ausgebildete Ende des Niets innerhalb der oberen Nietausbildungsvorrichtung angeordnet ist.
15 zeigt eine Querschnittsansicht ähnlich zu 14, die jedoch die obere und die untere Nietausbildungsvorrichtung darstellt, wenn der Niet vollständig ausgebildet und an den genieteten Elementen befestigt ist.
Detaillierte Beschreibung
In 1 ist gemäß einer dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Nietsystem 10 bereitgestellt, das eine Nietgabelanordnung 11 umfasst, die z.B. von einer Nietvorrichtung 12 angewendet werden kann, die dazu konfiguriert ist, Niete 17 in einem Nietvorgang auszubilden, wie etwa bei einer automatisierten Herstellung zum Koppeln genieteter Elemente 16. Zum Beispiel kann die Nietvorrichtung 12 in einem automatisierten Herstellungssystem einer Herstellungslinie angewendet werden, wie etwa einer Herstellungslinie 14, wie es in 1 dargestellt ist.
Das Nietsystem 10 zeichnet die auf einen Niet 17 durch Kraftbeaufschlagungsmechanismen beaufschlagten Kräfte auf, um zu bestimmen, ob jene Kräfte in Übereinstimmung mit vorbestimmten Verfahren und Werten beaufschlagt wurden. Falls dem so ist, wird der Niet als korrekt an den Nietelementen 16 angebracht betrachtet. Falls die auf einen Niet 17 beaufschlagte Kraft nicht mit dem vorbestimmten Verfahren und den vorbestimmten Werten beaufschlagt wurde, kann der Niet 17 identifiziert und einer weiteren Prüfung unterzogen werden, wie etwa einer visuellen Prüfung. Das System 10 kann einen Anzeigemonitor 18 (1 und 12) oder eine andere Ausstattung zum Anzeigen der erlangten Qualitätseigenschaften eines Niets an einen Betreiber einer Herstellungslinie umfassen. Die Gabelanordnung 11 ist dazu ausgelegt, eine verbesserte Leistung und eine verlängerte Lebensdauer aufzuweisen. Aufgrund des modularen Systems führt es nicht zu einem vollständigen Ersetzen der Nietgabelanordnung 11, wenn ein Defekt an der Gabelanordnung 11 auftritt. Daher stellt das System 10 eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Nieten bereit.
Wie in 1 dargestellt ist, kann die Nietvorrichtung 12 einen Kraftbeaufschlagungsmechanismus wie etwa einen Hydraulikzylinder 22 umfassen, der mit der Nietgabelanordnung 11 gekoppelt ist. Ein Energielieferungssystem, wie etwa eine Hydraulikmotorpumpenanordnung 24 (12) kann dazu konfiguriert sein, Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikzylinder 22 hinein und aus ihm heraus zu pumpen. Die Hydraulikmotorpumpenanordnung 24, wenn sie durch das Servoventil 25 geregelt ist, stellt Druck und Strömung von Hydraulikflüssigkeit bereit, die dazu benötigt wird, den Hydraulikzylinder 22 zu aktivieren, d.h. einen Hydraulikzylinderkolben 32 (3) um eine bestimmte Strecke innerhalb des Hydraulikzylinders 22 z.B. zwischen einer nicht wirksamen Position (zurückgezogenen Position) und einer wirksamen Position (vorgesetzten Position) zu bewegen.
Eine Regelungseinheit 20, wie sie in 1 dargestellt ist, die mit dem Nietsystem 10 verbunden ist, kann die Einstellung des Drucks und der Strömung der Hydraulikflüssigkeit, die zum Aktivieren des Hydraulikzylinders 22 über das Servoventil 84 benötigt. ist, regeln. Die Regelungseinheit 20 kann jede Art einer geeigneten Regelungseinheit sein, wie etwa jene, die gegenwärtig in dem technischen Gebiet bekannt sind. Zum Beispiel kann die Regelungseinheit 20 ein programmierbarer "Logic Controller" sein, der der Regelungseinheit 20 z.B. ermöglicht, dazu programmiert zu werden, das Druckniveau innerhalb des Hydraulikzylinders einzustellen.
1 zeigt die Nietgabelanordnung 11, die durch die Nietvorrichtung 12 angewendet wird. Die Nietvorrichtung 12 ist dazu konfiguriert, Niete, wie etwa den Niet 17, der genietete Elemente 16 verbindet, in einem Nietvorgang auszubilden, wie er etwa bei automatisierter Herstellung auftritt. Wie dargestellt ist, umfasst die Nietvorrichtung 12 einen Roboter 26, wie er in dem technischen Gebiet allgemein bekannt ist. Der Roboter 26 ist mechanisch mit der Nietgabelanordnung 11 gekoppelt und ist konfiguriert, die Anordnung und Ausrichtung der Nietgabelanordnung 11 über die Regelungseinheit 20 zu regeln. Die Regelung des Roboters 26 und des Systems 10 kann auf eine Vielzahl von Arten ausgeführt werden, wie etwa jenen in 1 dargestellten. Alternativen sind ebenfalls möglich, da eine Roboterregelungseinheit (nicht dargestellt) in einem Körper 28 eines Roboters 26 aufgenommen sein kann oder die Nietvorrichtung 12 dazu konfiguriert sein kann, den Roboter 26 und das System 10 zu regeln oder den Roboter 26 in Verbindung mit der Regelungseinheit 20 zu regeln. Der Roboter 26 kann jeder geeignete Robotermechanismus sein, wie etwa jene, die allgemein in der Technik bekannt sind, und kann ma nuell oder automatisch geregelt werden, wie etwa z.B. durch die Roboterregelungseinheit.
Die 2 bis 6 zeigen die Nietgabelanordnung 11 am besten, wobei die 4 bis 6 eine Gabel 30 der Nietgabelanordnung 11 ohne obere und untere Ausbildungsvorrichtungen 34, 36 darstellen, die damit gekoppelt sind. Die Nietgabelanordnung 11 umfasst die Gabel 30, einen Kraftbeaufschlagungsmechanismus wie etwa einen Hydraulikzylinder 22 und die obere und die untere Ausbildungsvorrichtung 34 bzw. 36. Die Gabel 30 weist ein erstes oder oberes Ende 38, ein zweites oder unteres Ende 40 und einen Mittelabschnitt 42 auf, der zwischen das erste und das zweite Ende 38 bzw. 40 gekoppelt ist. Das obere Ende 38 ist in vertikal beabstandetem Verhältnis in bezug auf das untere Ende 40 angeordnet und ist im allgemeinen parallel zu dem unteren Ende 40 angeordnet. Das erste und das zweite Ende 38, 40 wirkt mit dem Mittelabschnitt 42 zusammen, um eine im wesentlichen C-förmige Konfiguration auszubilden, so dass eine Öffnung 44 durch die Gabel 30 zwischen dem ersten und dem zweiten Ende 38, 40 zum Aufnehmen der genieteten Elemente 16 ausgebildet ist.
Die Gabel 30 kann aus einem Metall oder einem anderen genügend festen Material hergestellt sein, z.B. Stahl wie etwa P-20 1 % Nickel oder ASTM (American Society for Testing Materials) 2714, was bevorzugt ist. In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) kann die Gabel 30 in anderen Formen ausgebildet sein, die Nietausbildungsfunktionen ermöglichen.
Die 3, 4 und 5 zeigen eine Mehrzahl von Öffnungen 41, die sich durch den Mittelabschnitt 42 erstrecken. Die Öffnungen 41 können dazu konfiguriert sein, Befestigungselemente durch sich aufzunehmen, so wie es für notwendig oder gewünscht befunden wird. Zum Beispiel können die sich durch die Öffnungen 41 erstreckenden Befestigungselemente den Mittelabschnitt 42 der Gabel 30 mit anderen Stützelementen koppeln oder Anbauten an die Gabel 30 bereitstellen.
Die obere Ausbildungsvorrichtung 34, wie sie dargestellt ist, ist fest mit dem Hydraulikzylinderkolben 32 gekoppelt, so dass die obere Ausbildungsvorrichtung 34 sich mit dem Kolben 32 bewegt, wenn sich der Kolben 32 von seiner nicht wirksamen Position in seine wirksame Position bewegt.
Eine Buchse 64 wird vor eine gefütterte Führungsbuchse, ist innerhalb des oberen Endes 38 angeordnet, z.B. eben mit einer oberen Fläche 66 des oberen Endes 38, wie in den 3 bis 5 dargestellt ist. Die Buchse 64 kann im wesentlichen zylindrisch sein und falls gewünscht eine Stufe 65 umfassen. Buchsen 64, wie in 3 dargestellt, können sich innerhalb der gesamten Erstreckung des oberen Endes 38 erstrecken. Die Buchse 64 ist innerhalb einer ringförmigen Aussparung 67 in dem oberen Ende 38 aufgenommen und weist eine innere ringförmige Öffnung 69 zum gleitenden Aufnehmen des Kolbens 32 auf. Die Buchse 64 kann aus jedem geeigneten Buchsenmaterial sein, aber ist vorzugsweise eine Kunststoffbuchse, wie etwa eine RULON gefütterte Führungsbuchse. Die Buchse 64 richtet den Zylinderkolben 32 aus und ermöglicht ein einfaches Austauschen der Buchse 64 in regelmäßigen Intervallen, ohne eine ganze Gabel 30 auszusondern. Zum Beispiel können die Buchsen 64 alle sechs Monate ausgetauscht werden.
Wie in 3 dargestellt ist, ist der Hydraulikzylinder 22 mit dem oberen Ende 38 der Gabel 30 durch einen Nietgabelstützring 68 gekoppelt. Die 10 und 11 zeigen einen Nietgabelstützring 68 mit mehr Details. 3 zeigt die Montageplatte 68, die zwischen der Gabel 30 und dem Hydraulikzylinder 22 eingeschoben ist. Die Mehrzahl der Befestigungselementaufnahmeöffnungen 60 in dem oberen Ende 38 der Gabel 30 fluchten mit Öffnungen 70 in der Montageplatte 68, so dass sich die Befestigungselemente dort durch die fluchtenden Öffnungen erstrecken, um die Gabel 30 lösbar mit dem Hydraulikzylinder 22 zu koppeln. Vorzugsweise weist jede Öffnung einen abgesenkten Abschnitt 69 auf, so dass der Kopf eines Befestigungselements, wie etwa einer Kopfschraube, in der Öffnung 70 aufgenommen werden kann. Der Stützring 68 kann die Lebensdauer der Buchse 64 verlängern.
Der Hydraulikzylinder 22 kann von typischem Aufbau sein, obwohl er für die spezifischen Anforderungen des Nietvorgang geeignet dimensioniert ist. Obwohl die spezifischen Eigenschaften und Merkmale des Zylinders 22 von der spezifischen Anwendung abhängen, kann ein Beispiel einer Konfiguration eines Zylinders 22 einen Zylinder umfassen, der bei ungefähr 2.800 psi hydraulischem Druck betrieben wird und eine Zylinderbohrungsgröße von 4 Zoll aufweist. Eine derartige Konfiguration kann einer auf den Niet 17 aufgebrachten Kraft von ungefähr 17 t gleichgesetzt werden.
Die obere Ausbildungsvorrichtung 34 kann ein Basisende 43 aufweisen, das an den Hydraulikzylinderkolben 32 angepasst ist. Die obere Ausbildungsvorrichtung 34 kann auf den Kolben 32 geschraubt sein oder auf andere Arten angebracht sein. Die obere Ausbildungsvorrichtung 34 kann ebenfalls ein Ausbildungsende 45 aufweisen, um ein ausgebildetes Ende 210 eines Niets 17 aufzunehmen. Das Ausbildungsende 46 kann eine Ausnehmung 47 aufweisen, die so geformt ist, dass sie mit dem Ausbildungsende 210 des Niets 17 zusammenpasst, wie auch immer die Form des ausgebildeten En des 210 des Niets ist. Wie in den 14 und 15 dargestellt ist, ist das ausgebildete Ende 210 des Niets 17 konvex, so dass das Ausbildungsende 46 der oberen Ausbildungsvorrichtung 34 konkav ist.
Die untere Ausbildungsvorrichtung 36 ist entfernbar mit dem unteren Ende 40 der Gabel 30 gekoppelt und bleibt an dem unteren Ende 40 während der Bewegung des Hydraulikzylinderkopfs 32 befestigt. Die untere Ausbildungsvorrichtung 36 weist ein Basisende 46 auf, das entfernbar an dem unteren Ende 40 der Gabel 30 angebracht ist. Diese Anbringung an dem unteren Ende 40 kann auf verschiedene Arten ausgeführt sein, z.B. kann die Basis 46 geschraubt werden, um in dem unteren Ende 40 aufgenommen zu werden oder kann in das untere Ende 40 eingefügt und dann durch ein geschraubtes Befestigungselement befestigt werden. Zum Beipsiel kann sich ein Befestigungselement durch eine ein Befestigungselement aufnehmende Öffnung 61 erstrecken, um die untere Ausbildungsvorrichtung 36 mit dem unteren Ende 40 der Gabel 30 zu koppeln. Dadurch kann die untere Ausbildungsvorrichtung 36 einfach von dem unteren Ende 40 in dem Fall entfernt werden, dass die untere Ausbildungsvorrichtung aus irgendwelchen Gründen entfernt werden muss, wie z.B. falls die untere Ausbildungsvorrichtung bricht oder abgenutzt ist. Und dieses Ersetzen der unteren Ausbildungsvorrichtung 36 kann ohne das Ersetzen der Gabel 30 stattfinden, wodurch eine Kosten- und Zeiteinsparung verwirklicht ist.
Die untere Ausbildungsvorrichtung 36 weist außerdem ein Ausbildungsende 48 mit einer Ausnehmung 50 zum Ausbilden und Stauchen eines Niets 17 auf. Die 7 und 8 zeigen die untere Ausbildungsvorrichtung 36 mit mehr Details als in 3 dargestellt ist. Die untere Ausbildungsvorrichtung 36 umfasst einen zylindrischen Körperab schnitt 76 und einen vergrößerten Schenkelabschnitt 78, der mit dem zylindrischen Körperabschnitt 76 gekoppelt ist. Der zylindrische Körperabschnitt 76 erstreckt sich zwischen dem vergrößerten Schenkelabschnitt 78 und dem Ausbildungsende 48 und weist die Ausnehmung 50 in sich ausgebildet auf. Der vergrößerte Schenkelabschnitt 78 weist eine schräge Oberfläche 79 auf. Der Schenkelabschnitt 78 definiert in sich eine zentral angeordnete Befestigungselementaufnahmeöffnung 80. Die 3 und 4 zeigen am besten die Basis 46 der unteren Ausbildungsvorrichtung 36, die innerhalb eines Werkstückaufnahmeabschnitts 67 des vergrößerten Schenkelabschnitts 78 angeordnet ist. Ein Befestigungselement kann sich durch die Öffnung 61 in dem unteren Ende 40 der Gabel 30 und die Befestigungselementaufnahmeöffnung 80 erstrecken, um die untere Ausbildungsvorrichtung 36 lösbar an der Gabel 30 zu befestigen, wenn die Basis 46 innerhalb des Sitzabschnitts 67 angeordnet ist. Die Befestigungselementaufnahmeöffnung 80 kann ein Gewinde aufweisen, z.B. um schraubenartig mit dem Befestigungselement ineinander einzugreifen und ein einfaches Entfernen und Ersetzen der Ausbildungsvorrichtung 36 von der Gabel 30 zu ermöglichen.
9 zeigt das Ausbildungsende 48 und die Ausnehmung 50, die in der zweiten Ausbildungsvorrichtung 36 ausgebildet ist mit mehr Details als in den 7 und 8. Wie dargestellt ist, weist die Ausnehmung 50 eine konkave Innenfläche 52 auf, wobei die Innenfläche 52 eine ringförmige Stufe 54 aufweist, die zwischen einer Oberkante 56 der Innenfläche 52 und einem Tiefpunkt 58 der Innenfläche 52 angeordnet ist. Die ringförmige Stufe 54 kann in der Innenfläche 52 auf jede bekannte Art ausgebildet sein, z.B. durch spanende Bearbeitung.
Die Innenfläche 52 kann kontinuierlich von der Oberkante 56 zu der ringförmigen Stufe 54 verlaufen und kann kontinuierlich von der ringförmigen Stufe 54 zu dem Tiefpunkt 58 verlaufen. Die ringförmige Stufe 54 und der Tiefpunkt 58 wirken zusammen, um eine kreisförmige Senke 57 auszubilden, die dazu konfiguriert ist, einen Abschnitt eines Niets 17 aufzunehmen. Die Innenfläche 52 kann so ausgebildet sein, dass die Innenfläche einen ersten Krümmungsradius ausbildet, wobei die Senke 57 den Tiefpunkt 58 ausbildet, der einen zweiten Krümmungsradius ausbildet, der weniger flach als der erste Krümmungsradius ist. Wie in den 14 und 15 zu sehen ist, dient die Senke 57 unterhalb der ringförmigen Stufe 54 dazu, das Ausbildungsende des Niets 17 zu zentrieren, um eine passende Ausrichtung des Niets in bezug auf die genieteten Elemente 16 und die Ausbildungsvorrichtungen 34 und 36 und der durch den Zylinder 22 beaufschlagten Kraft sicherzustellen. Da die Senke 57 den Niet 17 gerade führen kann, kann die Menge an ungeeignet befestigte Nieten 17 wesentlich reduziert werden.
Der Niet 17 kann jegliche Art von Niet oder jegliche Art von kraftbeaufschlagtem Befestigungselement sein. Wie dargestellt ist, umfasst der Niet 17 einen Ausbildungsabschnitt 210, einen Mittelabschnitt 220 und ein Ausbildungsende 230. Obwohl der Niet 17 so dargestellt ist, dass er z.B. einen konvexen Ausbildungsabschnitt 210 aufweist, kann der Niet 17 jegliche geeignete oder gewünschte Konfiguration annehmen, z.T. abhängig von den Anforderungen an die Verbindung, die durch den Niet 17 ausgebildet wird.
12 zeigt ein schematisches Diagramm des Nietsystems 10. Der Hydraulikzylinder 22 und der Roboter 26 sind mit der Nietvorrichtung 12 gekoppelt, wie voranstehend beschrieben wurde. Der Roboter 26 ist elektrisch mit der Nietgabelanordnung 11 gekoppelt und dazu konfiguriert, die Anordnung und Ausrichtung der Nietgabelanordnung 11 zu regeln.
Ein Servo-Proportionalventil 86 oder jedes andere hydraulische Servoventil kann mit der Hydraulikmotorpumpenanordnung 24 und dem Hydraulikzylinder 22 gekoppelt werden, um die durch die Hydraulikmotorpumpenanordnung 24 gepumpte Hydraulikflüssigkeit zu regeln. Als Ergebnis kann das Servo-Proportionalventil 86 die Geschwindigkeit und den Hub des hydraulischen Zylinderkolbens 32 regeln. Wie am besten in 12 zu erkennen ist, ist ein Druckmessfühler 88 mit einem Einlass 89 der Hydraulikmotorpumpenanordnung 24 gekoppelt und dazu konfiguriert, der Regelungseinheit 20 ein Feedback bereitzustellen, wie etwa ein Drucksignal, das den Druck der Hydraulikflüssigkeit wiedergibt, der auf den Hydraulikzylinderkolben 32 ausgeübt wird. Das Maß des auszuübenden Drucks kann so festgesetzt sein, dass die Ausgabe der Pumpenanordnung 24 den gewünschten Druck ausgibt.
Die Regelungseinheit 20 z.B. kann das Servo-Proportionalventil 86 dazu betreiben, den Kolben 32 auszufahren oder einzufahren, was wiederum die erste Ausbildungsvorrichtung 34, z.B. basierend auf Algorithmen, ausfährt oder einfährt. Die Algorithmen können "Achsenbewegungsprofile" basierend auf der Position des Kolbens 32 verglichen mit dem in dem Einlass 89 des Hydraulikzylinders 22 gemessenen Druck erzeugen. Die "Achsenbewegungsprofile" stellen Vergleichsdaten dar, die aus der Position und den Drucksignalen erzeugt wurden, die von dem Linearmessfühler 84 bzw. dem Druckmessfühler 88 erlangt wurden. Die "Achsenbewegungsprofile" werden dazu verwendet, die lineare Position des Kolbens 32 zu bestimmen, sowie einen gewünschten Druck an dem Einlass 89 des Hydraulikzylinders 22 aufrecht zu halten.
Die Regelungseinheit 20 kann den Vergleich des Linearmessfühlers 84 bzw. des Druckmessfühlers 88 durchfüh ren, was in 12 durch Bezugszeichen 91 wiedergegeben ist. Die "Achsenbewegungsprofile" können an das Servo-Proportionalventil 86 basierend auf gewünschten Leistungen, z.B. programmierbaren Werten der Regelungseinheit 20 um den Kolben 32 einzufahren oder auszufahren.
Während des Vortriebstoßes oder des Ausfahrens des Kolbens 32, überwacht die Regelungseinheit 20 den Druck über ein Drucksignal des Druckmessfühlers 88. Der Zylinder 20 wird vorzugsweise bei geringen Drücken betrieben, bis die obere Ausbildungsvorrichtung 34 die Nietoberfläche 210 berührt, wobei das Profil an diesem Punkt in seinen Druckkreis schaltet und das Zusammenstauchen des Niets 17 abschließt. An dem Einlass 87 des Hydraulikzylinders 22 gemessenen Druckwerte werden kontinuierlich überwacht und ständig mit den Linearwerten verglichen, die die Position des Kolbens 32 wiedergeben und von dem Linearmessfühler 84 ausgegeben werden. Die Druck- und Positionssignale, die von dem Linearmessfühler 84 bzw. dem Druckmessfühler 88 ausgegeben werden, können entweder analoge oder digitale Signale sein, die bspw. über ein Kabelnetzwerk oder ein kabelloses Netzwerk übertragen werden.
Die Regelungseinheit 20 kann dazu konfiguriert sein, gewisse Defekte innerhalb des Nietsystems 10 festzustellen, wie etwa z.B. hohe Drücke, Positionen außerhalb der linearen Begrenzungen und den Verlust von Feedbacksignalen. Falls sich z.B. der an dem Einlss 87 gemesene Druck zu schnell aufbaut (zu hoch ist), wenn er mit der Kolbenposition verglichen wird, kann der zu nietende Niet zu lang sein, und falls der an dem Einlass 87 gemessene Druck sich zu spät aufbaut (zu niedrig ist), wenn er mit der Kolbenposition verglichen wird, kann der zu nietende Niet z.B. zu kurz sein. Die Regelungseinheit 20 überwacht außerdem das genietete Endprodukt, wie etwa ein Automobil chassis, um sicherzustellen, dass alle zusammengenieteten Teile vorhanden sind. Falls ein Defekt auftritt, kann die Regelungseinheit 20 den defekten Niet durch den Nietvorgang auffinden. Ein manueller Überwacher kann z.B. die Nietdaten des defekten Niets auf dem Display 18 inspizieren, wie voranstehend beschrieben wurde.
Ein geregeltes "Achsenbewegungsprofil" kann dazu konfiguriert sein, den Hydraulikkolben 32 z.B. davon abzuhalten, vollständig auszufahren, falls ein Hindernis zwischen dem Niet 17 und der ersten und/oder der zweiten Ausbildungsvorrichtung 34, 36 vorliegt.
Ein Rahmenregelungssystem 90 kann mit der Regelungseinheit 20 gekoppelt sein und kann durch die Regelungseinheit 20 geregelt werden. Das Rahmenregelungssystem 90 ist dazu konfiguriert, die Anordnung und Ausrichtung eines Rahmens 92 zu regeln, wie etwa eines Automobilchassis, das während eines Nietvorgangs zu nieten ist. Das Rahmenkontrollsystem 90 kann sowohl Hardware als auch Software umfassen, um den Rahmen 92 zu überwachen und in einer geeigneten Platzierung anzuordnen, die durch die Nietvorrichtung 12 zu nieten ist, z.B. unter Verwendung der Herstellungslinie 14, die in 1 dargestellt ist.
Falls das Nietsystem herausfindet, dass ein in der Inspizierung befindlicher Niet einen vorbestimmten Standard nicht erfüllt, kann eine mechanische Entfernungsvorrichtung (nicht dargestellt) oder eine andere regelbare Vorrichtung, die mit dem Nietsystem 10 verbunden ist, das Signal bekommen, einen fehlerhaften Niet (nicht dargestellt) aus der Linie 14 zu entfernen, wenn der fehlerhafte Niet zu dem Ort der Entfernungsvorrichtung übersandt ist. Die Entfernungsvorrichtung kann den fehlerhaften Niet aus der Linie 14 und in z.B. einen Aufbewahrungsempfänger (nicht dargestellt) für abgelehnte Niete bewegen.
13 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Verwenden des in 1 dargestellten Nietsystems darstellt. Das Verfahren beginnt bei Schritt 300. Bei Schritt 302 wird eine Nietvorrichtung, wie etwa die Nietvorrichtung 12 bereitgestellt. Die Nietvorrichtung weist einen Kraftbeaufschlagungsmechanismus, wie etwa einen Kolben 32 mit einem Hydraulikzylinder 22, und eine Ausbildungsvorrichtung, wie etwa obere und untere Ausbildungsvorrichtungen 34, 36, auf. Der Kraftbeaufschlagungsmechanismus und die Ausbildungsvorrichtung sind dazu ausgelegt und angeordnet, Niete auszubilden, wie etwa z.B. Niete 17.
Bei Schritt 304 wird ein Drucksignal, das einen Druck in der Nietvorrichtung wiedergibt, und ein Positionssignal erlangt, das eine Position des Kraftbeaufschlagungsmechanismus, z.B. die lineare Verschiebung des Kolbens 32 innerhalb des Hydraulikzylinders 22, wiedergibt. Die lineare Bewegung des Kolbens 32 umfasst die Bewegung zu seiner wirksamen oder ausgefahrenen Position von seiner nicht wirksamen oder eingefahrenen Position.
Bei Schritt 308 werden das Drucksignal und das Positionssignal z.B. durch die Regelungseinheit 20 (12) verglichen. Bei Schritt 310 werden aus den Drucksignal und Positionssignal Vergleichsdaten erzeugt. Bei Schritt. 312 wird die Nietvorrichtung z.B. durch eine Regelungseinheit und einen Mikroprozessor geregelt, um z.B. einen Nietvorgang zu bewirken, der Nieten zumindest z.T. basierend auf den Vergleichsdaten ausbildet.
Daher liegt es innerhalb der Konzipierung der vorliegenden Erfindung, dass das Nietsystem 10 betrieben wird, um Niete (wie in bezug auf 13 gezeigt dargestellt ist) manuell oder entweder vollständig oder zum Teil auf automatisierte Weise auszubilden, wie mit Bezug auf 1 dargestellt ist.
Es soll verstanden werden, dass das Nietsystem 10 z.B. als Teil eines geeignet programmierten Mehrzweckcomputers implementiert werden kann. Es soll ebenfalls verstanden werden, dass das System z.B. als physikalisch ausgeprägte bzw. eigenständige Hardwareschaltkreise innerhalb eines Systems implementiert sein kann. Obwohl z.B. das System 10 als ein Mehrzweckcomputer beschrieben wurde, z.B. ein Personalcomputer, ist es vorhersehbar, dass das System 10 ein eingebetteter Prozessor mit einem speziellen Zweck sein kann.
Während die Erfindung mit Bezug auf bestimmte dargestellte Ausführungsformen beschrieben wurden, sind die hier verwendeten Worte eher Worte zur Beschreibung als Worte zur Einschränkung. Änderungen können innerhalb des Bereichs der angefügten Ansprüche vorgenommen werden, ohne sich von dem Geltungsbereich der Erfindung und ihren Aspekten zu entfernen. Obwohl die Erfindung hier mit Bezug auf bestimmte Strukturen, Vorgänge und Materialien beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten Beispiele beschränkt, sondern erstreckt sich auf alle äquivalenten Strukturen, Vorgänge und Materialien, so wie sie innerhalb des Geltungsbereichs der angefügten Ansprüche liegen.

Claims

Nietgabelanordnung, mit: einer Gabel (30), die ein erstes Ende (38), ein zweites Ende (40) und einen zwischen das erste und das zweite Ende gekoppelten Mittelabschnitt (42) aufweist, wobei der Mittelabschnitt (42) eine Öffnung (44) zwischen dem ersten und dem zweiten Ende ausbildet, einen Kraftbeaufschlagungsmechanismus (22), der lösbar mit dem ersten Ende (38) gekoppelt ist, eine Nietausbildungsvorrichtung (36), die entfernbar mit dem zweiten Ende (40) der Gabel (30) gekoppelt ist, wobei die Nietausbildungsvorrichtung (36) ein Sockelende (46) und ein Ausbildungsende (48) aufweist, wobei das Sockelende (46) entfernbar an dem zweiten Ende (40) der Gabel (30) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftbeaufschlagungsmechanismus (22) eine Welle umfasst, die innerhalb einer Aussparung in dem ersten Ende der Gabel bewegbar ist, eine auswechselbare Buchse innerhalb der Aussparung und zwischen der Welle und dem ersten Ende (38) der Gabel (30) angeordnet ist, und das Ausbildungsende (48) der Nietausbildungsvorrichtung (36) eine erste Ausnehmung (50) aufweist, um ein nicht aus gebildetes Ende eines Niets (17) auszubilden, wobei die erste Ausnehmung (50) eine konkave Innenfläche (52) mit einer ringförmigen Stufe (54) aufweist, die zwischen einer Oberkante (56) der Innenfläche (52) und einem Tiefpunkt (58) der Innenfläche (52) angeordnet ist.
Nietgabelanordnung nach Anspruch 1, bei der die Gabel (30) aus Stahl ausgebildet ist.
Nietgabelanordnung nach Anspruch 1, bei der der Kraftbeaufschlagungsmechanismus (22) ein Hydraulikzylinder ist.
Nietgabelanordnung nach Anspruch 1, bei der der Kraftbeaufschlagungsmechanismus (22) eine Nieteingriffsvorrichtung zum Eingreifen in einen ausgebildeten Kopf eines Niets aufweist.
Nietgabelanordnung nach Anspruch 1, bei der die Innenfläche (52) einen ersten Krümmungsradius an einer Außenseite der ringförmigen Stufe (54) und einen zweiten Krümmungsradius an einer Innenseite der ringförmigen Stufe (54) aufweist.
Nietgabelanordnung nach Anspruch 5, bei der der erste Krümmungsradius größer als der zweite Krümmungsradius ist.