EP0454890A1 - Vorrichtung zur Überwachung von Verarbeitungsgeräten für Blindbefestiger - Google Patents

Vorrichtung zur Überwachung von Verarbeitungsgeräten für Blindbefestiger Download PDF

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EP0454890A1
EP0454890A1 EP90108412A EP90108412A EP0454890A1 EP 0454890 A1 EP0454890 A1 EP 0454890A1 EP 90108412 A EP90108412 A EP 90108412A EP 90108412 A EP90108412 A EP 90108412A EP 0454890 A1 EP0454890 A1 EP 0454890A1
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EP
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electrical
monitoring device
eprom
working stroke
force
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Michael Dipl.-Ing. Honsel
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Cesione Epo vvg Befestigungstechnik Beteiligungs G
Original Assignee
Alfred Honsel Nieten- und Metallwarenfabrik & Co GmbH
Honsel Nieten & Metallwarenfab
VVG Befestigungstechnik GmbH and Co
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/28—Control devices specially adapted to riveting machines not restricted to one of the preceding subgroups
    • B21J15/285—Control devices specially adapted to riveting machines not restricted to one of the preceding subgroups for controlling the rivet upset cycle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B27/00—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for
    • B25B27/0007—Tools for fixing internally screw-threaded tubular fasteners
    • B25B27/0014—Tools for fixing internally screw-threaded tubular fasteners motor-driven

Definitions

  • the invention relates to rivet setting tools, in particular translated devices, such as electrical, hydraulic, pneumatic or hydraulic-pneumatic processing devices.
  • Such rivet setting tools for setting blind rivets or blind rivet nuts are generally known. It is disadvantageous that the proper functioning of blind rivets and blind rivet nuts, especially in the case of translated devices such as electrical, hydraulic and pneumatic processing devices, cannot be determined. This is all the more impossible if blind rivets are used in such a way that the closing head is completely covered. In order to achieve a meaningful quality result, the correct function of blind rivets or blind rivet nuts must be proven several times by a so-called destructive function test on the riveted workpieces. Statistical methods can then be used to specify a certain expected value for the quality of the setting, but it is not possible to identify and correct incorrect setting processes.
  • the invention is therefore based on the object of providing a rivet setting device of the type mentioned at the outset which monitors the setting process of blind rivets or blind rivet nuts and indicates faulty setting processes, which detects the wear of the clamping mechanism and which calculates and displays the maintenance intervals.
  • a force measuring device is installed in the pulling mechanism of the device, which ensures that the rivet setting tool works with a predetermined pulling force.
  • the force measuring device expediently consists of a strain gauge, which converts mechanical stresses into electrical quantities, or a pressure cell, which converts the mechanical stress into an electrical quantity.
  • the correct tractive force is monitored by a monitoring device comparing the electrical quantities with a setpoint stored in an EPROM.
  • the EPROM advantageously contains a plurality of selectable target values which are compared in the monitoring device with the electrical measured variable (actual value).
  • an optical and / or acoustic signal is generated in response to the monitoring device when the predetermined tractive force deviates from the actual value.
  • the monitoring device counts the blind fasteners processed by the device.
  • the monitoring device is expediently arranged in the device or outside.
  • a device for measuring the working stroke of the device is provided.
  • a pressure measuring device lies between the pulling mechanism and a spring and delivers an electrical measured variable proportional to the working stroke.
  • An advantageous embodiment is that the monitoring device reads out the corresponding value of the working stroke.
  • a further development is that a display is provided which shows the results determined by the monitoring device.
  • a special embodiment is that a control panel is provided, via which the desired setpoints and functions are entered and shown on the display.
  • the invention will be explained below using an exemplary embodiment with reference to the drawing.
  • the figure shows the side view of a rivet setting device in which the invention is used.
  • a rivet setting tool 1 is shown in a schematic manner, in which the invention is used.
  • a force measuring device 2 for example a strain gauge, is attached to the front part of a pulling mechanism 3, which ensures that the rivet setting tool 1 works with a predetermined pulling force. It is also conceivable to use all pressure cans suitable for this purpose in order to determine the tensile force.
  • the strain gauge 2, which acts as a force measuring device, serves to measure the tensile force on a blind rivet in order to draw conclusions about a successful setting process, ie to recognize whether a rivet has been successfully set.
  • the strain gauge 2 is attached along the axis on the pulling mechanism 3 so as to measure the normal stresses occurring on the pulling mechanism 3.
  • a deformation or expansion of the pulling mechanism 3 has a direct effect on the deformation of the strain gauge 2, whereby this one the change in length of the pull mechanism 3 experiences electrical change in resistance.
  • the strain gauge 2 accordingly works as a resistance modulator and can be arranged as a resistance element in a Wheatston bridge circuit in order to produce measurable voltage changes that are proportional to the tensile force.
  • the strain gauge 2 thus causes mechanical stresses to be converted into electrical stresses.
  • the analog electrical measured variable supplied by the strain gauge 2 is first digitized in an A / D converter, since the setpoint selected via the control panel is also stored as a digitally stored value, which is stored in a memory, for example an EPROM , is present. Now the measured and digitized actual value can be compared with the specified target value on a digital basis. If the deviation of the comparison value lies outside an additionally predetermined tolerance range, an optical and / or acoustic signal is generated in response to this deviation value, that is, if the setting process has not been carried out in the desired manner.
  • the cross section and the modulus of elasticity of the material used must be known, which is determined by the ratio of tensile force to elongation.
  • Each material has a specific modulus of elasticity and can therefore easily be found in the material tables.
  • the deformation of the tensile mechanism should lie within the linearity range, since this is the only way to establish a well-defined relationship between tensile force, elongation and electrical Changes in resistance of the strain gauge 2 is given. In this way, each tensile force is assigned a specific electrical resistance value.
  • a further measuring device which measures the working stroke of the pull mechanism 3.
  • an optical incremental length encoder is provided, which consists of an optical sensor 11 embedded in the front inner diameter of the housing 10 and of a pulse generator strip 5 attached to the outer circumference of the pulling mechanism 3.
  • the sensor 11 is arranged such that it strokes the pulse generator strip 5 during the pulling process of the pulling mechanism and emits the counting pulses to the monitoring device 4.
  • Each count pulse corresponds to a precisely determined distance, so that the number of count pulses determined corresponds to a very specific distance.
  • the display 8 is attached to the housing 10 and displays the results determined by the monitoring device 4. For this purpose, the monitoring device reads out the determined value from the EPROM and displays it on the display 8.
  • a control panel 9 is provided on the housing 10, the inputs of which are shown on the display 8.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

Bei Nietsetzgeräten, insbesondere übersetzten Geräten, wie elektrische, hydraulische, pneumatische, hydraulisch-pneumatische Verarbeitungsgeräte wird eine Kraftmeßeinrichtung (2) im Zugmechanismus (3) des Gerätes (1) angebracht, die sicherstellt, daß das Nietsetzgerät (1) mit einer vorgegebenen Zugkraft arbeitet. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft Nietsetzgeräte, insbesondere übersetzte Geräte, wie elektrische, hydraulische, pneumatische oder hydraulisch-pneumatische Verarbeitungsgeräte.
  • Derartige Nietsetzgeräte zum Setzen von Blindnieten oder Blind-Einnietmuttern sind allgemein bekannt. Dabei ist es von Nachteil, daß eine einwandfreie Funktion von Blindnieten und Blind-Einnietmuttern, insbesondere bei übersetzten Geräten, wie elektrische, hydraulische und pneumatische Verarbeitungsgeräte, nicht feststellbar ist. Dies ist erst recht nicht möglich, wenn Blindniete so eingesetzt werden, daß der Schließkopf vollkommen verdeckt ist. Um zu einem aussagefähigen Qualitätsergebnis zu gelangen, muß die korrekte Funktion von Blindnieten oder Blind-Einnietmuttern mehrmals durch eine sogenannte zerstörende Funktionsprüfung an den vernieteten Werkstücken nachgewiesen werden. Mit Hilfe statistischer Methoden läßt sich dann zwar ein bestimmter Erwartungswert für die Qualität des Setzens angeben, es ist aber nicht möglich, fehlerhafte Setzvorgänge zu erkennen und zu beheben.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Nietsetzgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das den Setzvorgang von Blindnieten oder Blind-Einnietmuttern überwacht und fehlerhafte Setzvorgänge anzeigt, das den Verschleiß des Spannmechanismus feststellt und das Wartungsintervalle berechnet und anzeigt.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Kraftmeßeinrichtung im Zugmechanismus des Gerätes angebracht ist, die sicherstellt, daß das Nietsetzgerät mit einer vorgegebenen Zugkraft arbeitet.
  • Zweckmäßigerweise besteht die Kraftmeßeinrichtung aus einem Dehnungsmeßstreifen, der mechanische Spannungen in elektrische Größen umwandelt, oder aus einer Druckdose, die die mechanische Spannung in eine elektrische Größe umsetzt. Die Überwachung der richtigen Zugkraft erfolgt dadurch, daß eine Überwachungseinrichtung die elektrischen Größen mit einem in einem EPROM abgelegten Sollwert vergleicht.
  • Vorteilhafterweise enthält das EPROM mehrere auswählbare Sollwerte, die in der Überwachungseinrichtung mit der elektrischen Meßgröße (Istwert) verglichen werden.
  • Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß unter Ansprechen auf die Überwachungseinrichtung ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt wird, wenn die vorgegebene Zugkraft von dem Istwert abweicht.
  • Eine Weiterbildung liegt darin, daß die Überwachungseinrichtung die vom Gerät verarbeiteten Blindbefestiger zählt. Zweckmäßig ist die Überwachungseinrichtung im Gerät oder außerhalb angeordnet.
  • Um einen Verschleiß des Spannmechanismus oder Undichtigkeiten im Drucksystem bei Pneumatik oder Hydraulik festzustellen, ist eine Einrichtung zur Messung des Arbeitshubes des Gerätes vorgesehen.
  • Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß eine Druckmeßeinrichtung zwischen dem Zugmechanismus und einer Feder liegt und eine dem Arbeitshub proportionale elektrische Meßgröße liefert.
  • In vorteilhafter Weise ist vorgesehen, daß in dem EPROM eine Tabelle angelegt ist, die der ermittelten elektrischen Meßgrößen den entsprechenden Arbeitshub zuordnet.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung liegt darin, daß die Überwachungseinrichtung den entsprechenden Wert des Arbeitshubes ausliest.
  • Eine vorteilhafte Fortbildung liegt darin, daß Zeit-, Stopp- und optische sowie akustische Alarmfunktionen vorgesehen sind.
  • Eine Weiterbildung liegt darin, daß ein Display vorgesehen ist, das die von der Überwachungseinrichtung ermittelten Ergebnisse anzeigt.
  • Eine besondere Ausgestaltung liegt darin, daß ein Bedienungsfeld vorgesehen ist, über das die gewünschten Sollwerte und Funktionen eingegeben und auf dem Display angezeigt werden.
  • Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden.
    Die Figur zeigt die Seitenansicht eines Nietsetzgerätes, in das die Erfindung eingesetzt ist.
  • In der Figur ist ein Nietsetzgerät 1 in schematischer Weise dargestellt, in der die Erfindung eingesetzt ist. Eine Kraftmeßeinrichtung 2, beispielsweise ein Dehnungsmeßstreifen, ist an dem vorderen Teil eines Zugmechanismus 3 angebracht, die sicherstellt, daß das Nietsetzgerät 1 mit einer vorgegebenen Zugkraft arbeitet. Es ist ebenso denkbar, alle für diesen Zweck geeigneten Druckdosen zu verwenden, um die Zugkraft zu ermitteln. Der als Kraftmeßeinrichtung wirkende Dehnungsmeßstreifen 2 dient dazu, die Zugkraft an einem Blindniet zu messen, um daraus Rückschlüsse auf einen erfolgten Setzvorgang zu ziehen, d. h. zu erkennen, ob ein Niet erfolgreich gesetzt worden ist. Dazu wird der Dehnungsmeßstreifen 2 längs der Achse auf dem Zugmechanismus 3 angebracht, um so die an dem Zugmechanismus 3 auftretenden Normalspannungen zu messen. Eine Verformung bzw. Dehnung des Zugmechanismus 3 wirkt sich unmittelbar als Verformung des Dehnungsmeßstreifens 2 aus, wodurch dieser eine der Längenänderung des Zugmechanismus 3 proportionale elektrische Widerstandsänderung erfährt. Der Dehnungsmeßstreifen 2 arbeitet demnach als Widerstandsmodulator und kann als ein Widerstandselement in einer Wheatston'schen Brückenschaltung angeordnet sein, um so meßbare und der Zugkraft proportionale Spannungsänderungen hervorzurufen. Der Dehnungsmeßstreifen 2 bewirkt also die Umsetzung von mechanischen Spannungen in elektrische Spannungen. Mittels eines Bedienungsfeldes 9 ist es möglich, eine vorgegebene Zugkraft einzustellen, die von einer Überwachungseinrichtung 4 mit dem gemessenen Wert des Dehnungsmeßstreifens 2 verglichen wird. Dazu ist es erforderlich, daß die von dem Dehnungsmeßstreifen 2 gelieferte analoge elektrische Meßgröße zuerst in einem A/D-Wandler digitalisiert wird, da der über das Bedienungsfeld ausgewählte Sollwert ebenfalls als digital gespeicherter Wert, der in einem Speicher, beispielsweise einem EPROM, abgelegt ist, vorliegt. Jetzt kann der gemessene und digitalisierte Istwert mit dem vorgegebenen Sollwert auf digitaler Basis verglichen werden. Liegt die Abweichung des Vergleichswertes außerhalb eines zusätzlich vorgegebenen Toleranzbereiches, so wird unter Ansprechen auf diesen Abweichungswert ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt, also wenn der Setzvorgang nicht in der erwünschten Weise erfolgt ist. Um eine genaue Angabe über den Zusammenhang zwischen Zugkraft und Verformung des Zugmechanismus 3 und damit über die elektrische Größe des Dehnungsmeßstreifens 2 zu erhalten, muß der Querschnitt und der Elastizitätsmodul des verwendeten Materials bekannt sein, der durch das Verhältnis von Zugkraft zur Dehnung bestimmt wird. Jeder Werkstoff besitzt einen spezifischen Elastizitätsmodul und kann daher leicht den Werkstofftabellen entnommen werden. Gemäß dem Hook'schen Gesetz soll die Verformung des Zugmechanismus innerhalb des Linearitätsbereiches liegen, da nur so ein wohl definierter Zusammenhang zwischen Zugkraft, Dehnung und elektrischen Widerstandsänderungen des Dehnungsmeßstreifens 2 gegeben ist. Auf diese Weise ist jeder Zugkraft genau ein bestimmter elektrischer Widerstandswert zugeordnet. Es ist nun möglich, Werte für mehrerer Zugkräfte in digitaler Form durch die zugehörigen elektrischen Größen des Dehnungsmeßstreifens in einem EPROM zu speichern. Neben der Ermittlung der Zugkraft ist vorgesehen, daß die im Gerät 1 oder außerhalb angeordnete Überwachungseinrichtung 4 die vom Gerät 1 verarbeiteten Blindbefestigungen zählt. Dies vereinfacht das Einhalten von Wartungsintervallen, indem beispielsweise nach einer vorgegebenen Anzahl von Setzvorgängen in einem Display 8 ein Hinweis auf den nächsten Wartungszyklus erscheint. So ist auch denkbar, für verschiedene Projekte, die an einem Tag ausgeführt werden, jeweils die Anzahl der Setzvorgänge zu registrieren, um somit die Berechnung der Arbeitsleistungen zu vereinfachen.
  • Wie in der Figur dargestellt, ist eine weitere Meßeinrichtung vorgesehen, die den Arbeitshub des Zugmechanismus 3 mißt. Dazu ist ein optischer inkrementaler Längencodierer vorgesehen, der aus einem in den vorderen Innendurchmesser des Gehäuses 10 eingebetteten optischen Sensor 11 und aus einem auf dem Außenumfang des Zugmechanismus 3 angebrachten Impulsgeberstreifen 5 besteht. Der Sensor 11 ist so angeordnet, daß er während des Zugvorganges des Zugmechanismus über den Impulsgeberstreifen 5 streicht und die Zählimpulse an die Überwachungseinrichtung 4 abgibt. Jeder Zählimpuls entspricht dabei einer genau bestimmten Wegstrecke, so daß die Anzahl der ermittelten Zählimpulse einer ganz bestimmten Wegstrecke entspricht. Aus dem Vergleich des so ermittelten Arbeitshubes mit einem zuvor über das Bedienungsfeld 9 eingegebenen Arbeitshubes lassen sich der Verlust von Druckmitteln bei pneumatischen oder hydraulischen Verarbeitungsgeräten bei zu kleinen Hüben bzw.
    Verschleißerscheinungen an dem Spannmechanismus bei zu großen Hüben feststellen.
  • Um eine genaue Zuordnung zwischen den Zählimpulsen und dem tatsächlich zurückgelegten Weg zu erhalten, ist in dem EPROM eine Tabelle angelegt, die diese Zuordnung vornimmt. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß alle gleichwirkenden Meßeinrichtungen anstelle der vorstehend beschriebenen Meßeinrichtung einsetzbar sind. Auf dem Gehäuse 10 ist das Display 8 angebracht, das die von der Überwachungseinrichtung 4 ermittelten Ergebnisse anzeigt. Dazu liest die Überwachungseinrichtung den ermittelten Wert aus dem EPROM heraus und bringt ihn auf dem Display 8 zur Anzeige.
  • Um die gewünschten Sollwerte und Funktionen eingeben zu können, ist auf dem Gehäuse 10 ein Bedienungsfeld 9 vorgesehen, dessen Eingaben auf dem Display 8 angezeigt werden.

Claims (15)

  1. Nietsetzgeräte, insbesondere übersetzte Geräte, wie elektrische, hydraulische, pneumatische, hydraulischpneumatische Verarbeitungsgeräte,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Kraftmeßeinrichtung (2) im Zugmechanismus (3) des Gerätes (1) angebracht ist, die sicherstellt, daß das Nietsetzgerät (1) mit einer vorgegebenen Zugkraft arbeitet.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kraftmeßeinrichtung aus einem Dehnungsmeßstreifen (2) besteht, der mechanische Spannungen in elektrische Größen umwandelt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Druckdose (2) mechanische Spannungen in elektrische Größen umsetzt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Überwachungseinrichtung (2) vorgesehen ist, die die elektrischen Größen mit einem in einem EPROM abgelegten und vorbestimmten Sollwert vergleicht.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das EPROM mehrere auswählbare Sollwerte enthält, die in der Überwachungseinrichtung mit der elektrischen Meßgröße (Istwert) verglichen werden.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß unter Ansprechen auf die Überwachungseinrichtung (2) ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt wird, wenn die vorgegebene Zugkraft von dem Istwert abweicht.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Überwachungseinrichtung (2) im Gerät (1) oder außerhalb angeordnet ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Überwachungseinrichtung (2) die vom Gerät (1) verarbeiteten Blindbefestiger zählt.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Einrichtung zur Messung des Arbeitshubes des Gerätes (1) vorgesehen ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Druckmeßeinrichtung (5, 11)zwischen dem Zugmechanismus (3) und einer Feder liegt und eine dem Arbeitshub proportionale elektrische Meßgröße liefert.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 und 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in dem EPROM eine Tabelle angelegt ist, die der ermittelten elektrischen Meßgröße den entsprechenden Arbeitshub zuordnet.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Überwachungseinrichtung den Wert des Arbeitshubes aus der Tabelle des EPROMs ausliest.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Display (8) vorgesehen ist, das die von der Überwachungseinrichtung (2) ermittelten Ergebnisse anzeigt.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Zeit-, Stopp- und optische sowie akustische Alarmfunktionen vorgesehen sind.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Bedienungsfeld (9) vorgesehen ist, über das die gewünschten Sollwerte und Funktionen eingegeben und auf dem Display (8) angezeigt werden.
EP19900108412 1990-05-04 1990-05-04 Vorrichtung zur Überwachung von Verarbeitungsgeräten für Blindbefestiger Expired - Lifetime EP0454890B1 (de)

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