EP0653259B1 - Verfahren zum Setzen von Blindnieten und Blindnietmuttern und Setzgerät für Blindniete und Blindnietmuttern - Google Patents

Verfahren zum Setzen von Blindnieten und Blindnietmuttern und Setzgerät für Blindniete und Blindnietmuttern Download PDF

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EP0653259B1
EP0653259B1 EP94117724A EP94117724A EP0653259B1 EP 0653259 B1 EP0653259 B1 EP 0653259B1 EP 94117724 A EP94117724 A EP 94117724A EP 94117724 A EP94117724 A EP 94117724A EP 0653259 B1 EP0653259 B1 EP 0653259B1
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EP
European Patent Office
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current
setting
blind
motor
blind rivet
Prior art date
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Lothar Wille
Hubertus Klein
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Gesipa Blindniettechnik GmbH
Original Assignee
Gesipa Blindniettechnik GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method for setting blind rivets and blind rivet nuts, in which a tensile force is generated with the help of an electric motor during a setting process, and a setting device for blind rivets and blind rivet nuts with a pulling mechanism driven by an electric motor.
  • blind rivets is also intended to include the “blind rivet nuts” if these are not mentioned separately.
  • blind rivets When installing blind rivets, a statement about the quality of the connections made with the blind rivets is desired or even necessary in many cases. In particular, it should be ensured that the blind rivets have been set with the necessary strength. If the tensile force was too low, there is a risk that the rivet connection will not be made with the necessary force has been. If the tensile force was too high, there is a risk that material has been damaged or, in the case of blind rivet nuts, that threads have been damaged.
  • EP 0 454 890 A1 it is known to mount a force measuring device in the pulling mechanism of the device in the case of translated devices, such as electrical, hydraulic, pneumatic or hydraulic-pneumatic setting devices, which ensures that the riveting tool works with a predetermined tensile force.
  • the force measuring device can be designed as a strain gauge or as a pressure cell, both of which convert the mechanical tension into an electrical quantity.
  • the setting processes are then evaluated and monitored electrically in each case by comparing the achieved and measured force values with setpoints stored in non-volatile memories.
  • a disadvantage of this arrangement is that the strain gauges or pressure sockets required to record the forces represent additional components which require additional cabling or wiring.
  • US 5 105 719 shows a hydraulic riveting device for positioning a tool that forms a rivet head in a riveting machine.
  • the mold is operated by a hydraulic cylinder.
  • the hydraulic cylinder is connected to a motor via a ball screw drive, which in turn is connected to a controller.
  • the torque generated by the motor and numerical values of the movement and the speed of movement of the motor are fed to the controller.
  • the controller simultaneously controls the hydraulic pressure required to operate the hydraulic cylinder so that the torque generated by the engine remains zero.
  • EP 0 594 333 A1 describes a device for setting blind rivets, in which the load on the motor is monitored. After the traction mechanism has traveled a certain distance, a moderate load must have been reached. If this is not the case, the device is stopped because an error is suspected in this case.
  • the object of the invention is therefore to achieve a monitoring of the setting processes in electrically operated setting devices without changing the mechanical structure.
  • This object is achieved in a method of the type mentioned at the outset by selecting a desired current range for the input current depending on the material and dimensions of the blind rivet or the blind rivet nut, and monitoring whether the actual input current reaches a maximum value during the setting process, which is in this target current range.
  • the current drawn is directly a measure of the torque given off by the motor, which is also referred to as torque.
  • the relationship between the delivered torque and the input current does not necessarily have to be linear. For example, it can also be square. In any case, an input current is assigned to every moment and vice versa.
  • the motor usually drives the pulling mechanism via a gearbox with a known transmission ratio, so that the torque given off by the motor can be converted into a pulling force relatively easily.
  • the tensile force that develops during the setting process in particular the maximum value of the tensile force, allows a conclusion to be drawn about the quality of the riveted joint. Since the transmission ratio between engine and traction device does not change, the tractive force does not have to be determined directly.
  • the entire current profile can be monitored during the setting process.
  • only the maximum value from the force-displacement curve, which is described by the current-displacement curve, is important in order to assess whether the setting process went properly or not.
  • the maximum value occurs when the rivet mandrel breaks.
  • the maximum value also occurs at the end of the setting process. If the maximum value is not so large that it falls within the target current range, this is a sign of faulty riveting or of an error on the setting tool, which can be caused, for example, by the gripping device of the pulling device being worn and having slipped off the mandrel or, for example a rivet with insufficient setting force was used. If the maximum value is too large, this can be due to increased friction in the setting tool caused by dirt or the choice of the wrong rivet, which may have damaged the parts to be connected. In both cases, corresponding error messages can be issued and the user warned.
  • the setpoint current range is preferably temperature and / or input voltage compensated.
  • the dependence between the input current and the torque delivered by the motor is temperature-dependent in some cases and / or depending on the input voltage. If during operation, for example during an 8-hour shift, the engine warms up due to repeated actuation of the engine, the temperature compensation can ensure that the temperature increases do not generate false or unnecessary error messages.
  • the same applies to the course of the input voltage in particular in the case of motors operated by batteries or accumulators, in which the input voltage drops during operation, depending on the state of charge of the battery or the accumulator.
  • the target current range is determined by one or more sample riveting under conditions that are comparable to those of a desired real riveting. This can be accomplished, for example, by taking samples on a sample and measuring the input current required. You can now check the quality of these sample rivets, for example also by means of a destructive material test, and use the determined values of the maximum current to determine a target current range which is used as an evaluation parameter in the following real rivets.
  • the current curve or at least one variable derived from it is stored during the sample riveting, this variable later being used to generate the target current range.
  • the current profile or the quantity derived therefrom for example the maximum value, does not first have to be read out, converted and re-entered. Rather, the current flow or the size can be direct can be entered into a memory which will later be used to output the target current range.
  • the power supply to the motor is preferably interrupted as soon as the input current reaches a predetermined maximum value.
  • a predetermined maximum value is reached, it is ensured here that the blind rivet nut is stuck with the necessary force.
  • the maximum value limits the tensile force so that the thread is not damaged.
  • the possibly current and / or voltage compensated input current profiles or variables derived therefrom from successive setting processes are preferably stored.
  • two or more parts are connected not only via a rivet, but via a large number of rivets.
  • By saving and later evaluating the stored results one can now make a statement as to whether a sufficient number of riveted joints have been made with the necessary quality.
  • the input current profiles or the quantities derived therefrom are preferably classified here, only the number of events per class can be saved. This considerably reduces the storage requirements without losing essential information.
  • a circuit device which has a current measuring device which monitors the current consumption of the motor and is connected to an evaluation device, the evaluation device having a comparator.
  • the current drawn by the motor allows a direct statement about the force exerted by the pulling device, which in turn allows conclusions to be drawn about the quality of the rivet connection or the seat of the blind rivet nut.
  • the evaluation device can display the quality immediately after each setting operation, for example as satisfactory or as unsatisfactory. It can provide information on a malfunction of the setting tool or the need for maintenance or repair. It is therefore not necessary for the input current to be continuously recorded and discretized in terms of numbers or values. One only has to monitor whether the input current reaches a certain threshold or not. If the threshold has been reached, this is a sign that the setting process has proceeded satisfactorily.
  • the comparator is preferably connected to a threshold value transmitter which outputs one of at least two threshold values which can be preselected from the outside.
  • the threshold values can be selected, for example, as a function of the rivet material used and / or the rivet size. For example, blind rivets made of aluminum require a different pulling force than those made of steel. By being able To select one of several threshold values depending on the blind rivets to be set, the setting tool can be used for a large number of blind rivets.
  • an engine temperature meter and / or an engine voltage meter are provided, which are connected to the threshold value transmitter, the threshold value transmitter changing the preselectable threshold value depending on the engine temperature and / or engine input voltage. Only the threshold value for a specific temperature and / or voltage state of the motor is therefore specified. If the temperature or the input voltage changes, the threshold value is adjusted accordingly.
  • the threshold value transmitter can, for example, have stored the characteristic relationships between the moment, the input current, the temperature and the input voltage in the form of curves or tables.
  • the threshold value transmitter preferably has a memory device in which various threshold values are stored. Each threshold value can correspond to a specific combination of material and size of the blind rivets.
  • the storage device is connected to a reading device which has a peak current meter, a buffer store for storing several peak current values and a computing device for determining an average value and / or a tolerance band from the stored peak current values.
  • a reading device which has a peak current meter, a buffer store for storing several peak current values and a computing device for determining an average value and / or a tolerance band from the stored peak current values.
  • the comparator is advantageously designed as a window comparator.
  • two threshold values or a pair of threshold values are necessary to form a window.
  • the window represents the target current range. The maximum value of the current determined during the setting process must lie in this window. If it is too small, the setting process did not run with the necessary force. If it is too large, the setting tool is either dirty or damaged or the wrong rivet has been used.
  • a position sensor for the pulling mechanism is preferably provided, which is connected to the evaluation device.
  • the current profile can be determined at characteristic points, or the position sensor can be used to determine whether or not a predetermined current value has been reached within a certain range of motion.
  • the position sensor is designed as a limit switch.
  • a setting tool for blind rivets or blind rivet nuts has a schematically illustrated pulling mechanism 1, which is driven by an electric motor 3 via a gear 2.
  • the electric motor 3 is powered by a voltage source 4 when an operating switch 5 is closed by an operator.
  • a first switch 6 and a second switch 7 are arranged in series between the voltage source 4 and the motor 3, the function of which is explained below. Furthermore, a current measuring device 8 is arranged in the connection between motor 3 and voltage source 4. In the simplest case, this can be designed as a current-voltage converter. However, it is also possible for the current measuring device 8 to contain an analog / digital converter which provides the current values digitally.
  • the current measuring device is connected via a changeover switch 9 to an input of a window comparator 10.
  • the window comparator is connected via a compensation device 11 to a setpoint memory 12, which in turn can be controlled via a keyboard 13.
  • the motor 3 has a temperature sensor 14 and a voltmeter 15, which are connected to the compensation device, as indicated by the lines T and U.
  • the window comparator 10 is connected to the second switch 7.
  • the switch 7 opens in response to a signal from the window comparator 10.
  • the pulling mechanism 1 closes a limit switch 16, which in turn closes the first switch 6 opens and emits a corresponding signal to the window comparator 10.
  • the other output of the changeover switch 9, which is not connected to the window comparator 10, is connected to a buffer store 20 which is connected to the setpoint value store 12 via a computing device 21.
  • a setpoint value pair is selected from the setpoint value memory 12, depending on the size and the material of the blind rivet or the blind rivet nut to be set.
  • This setpoint pair can have been previously entered via the keyboard 13.
  • the computing device 21 forms the target current range from the values determined during sample riveting, ie it sets the upper and lower limits of the target current range for a specific type of rivet. This target current range is then stored in the target value memory at a position which was previously selected using the keyboard 13. There are for determining the target current range a variety of ways. For example, the computing device 21 can form the mean value from the values stored in the buffer. From this mean value, the upper or lower limit of the target current range is then created by adding or subtracting a tolerance value. The tolerance range can also be determined by evaluating the scatter during sample riveting.
  • the pair of values read from the setpoint memory 12, which defines the setpoint current range, is fed to the compensation device 11.
  • the compensation device 11 converts the setpoints as a function of the motor temperature T and the motor voltage U, so that the window comparator 10 is supplied with threshold values which correspond to a current range in which the necessary tractive force is also present at the temperature T prevailing in the motor and the current motor voltage U. is exerted on the blind rivet or the blind rivet nut.
  • the operating mode can also be selected via the keyboard 13, for example whether blind rivets or blind rivet nuts should be set.
  • blind rivet nuts are used, other evaluation criteria are sometimes to be used. Since there is no tearing of a rivet mandrel and therefore no sudden drop in the motor current when setting blind rivet nuts, a maximum current must be defined which must be achieved but not significantly exceeded in order to achieve a setting process of the required quality.
  • This maximum current is of course also dependent on the blind rivet nut used, i.e. on its size or material.
  • the window comparator 10 indicates an operation signal the second switch 7 as soon as the lower threshold is reached.
  • the second switch 7 opens and thus interrupts the setting process. Since the interruption occurs exactly at the moment of the highest moment and therefore at the moment of the highest force, it is ensured that the blind rivet nut has been set with sufficient strength. Since the maximum current is limited, tearing of the threads is prevented.
  • the limit switch 16 can be used to assist in monitoring the setting process.
  • the maximum value of the current must have been reached before the limit switch 16 is actuated.
  • the statements can be further specified and statistically evaluated.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Setzen von Blindnieten und Blindnietmuttern, bei dem bei einem Setzvorgang eine Zugkraft mit Hilfe eines elektrischen Motors erzeugt wird, und ein Setzgerät für Blindniete und Blindnietmuttern mit einem durch einen elektrischen Motor angetriebenen Zugmechanismus.
  • Ein derartiges Verfahren und ein derartiges Setzgerät sind aus DE 41 26 602 A2 bekannt.
  • Der Begriff "Blindnieten" soll im folgenden auch die "Blindnietmuttern" einschließen, wenn diese nicht getrennt erwähnt sind.
  • Beim Setzen von Blindnieten ist in vielen Fällen eine Aussage über die Qualität der mit den Blindnieten erzeugten Verbindungen erwünscht oder sogar erforderlich. Insbesondere sollte sichergestellt sein, daß die Blindniete mit der notwendigen Festigkeit gesetzt worden sind. War die Zugkraft zu gering, besteht die Gefahr, daß die Nietverbindung nicht mit der nötigen Kraft hergestellt worden ist. War die Zugkraft zu groß, besteht die Gefahr, daß Material beschädigt worden ist, oder, bei Blindnietmuttern, daß Gewinde beschädigt worden ist.
  • Aus EP 0 454 890 A1 ist es bekannt, bei übersetzten Geräten, wie elektrischen, hydraulischen, pneumatischen oder hydraulisch-pneumatischen Setzgeräten eine Kraftmeßeinrichtung im Zugmechanismus des Gerätes anzubringen, die sicherstellt, daß das Nietsetzgerät mit einer vorgegebenen Zugkraft arbeitet. Die Kraftmeßeinrichtung kann hierbei als Dehnungsmeßstreifen oder als Druckdose ausgebildet sein, die beide die mechanische Spannung in eine elektrische Größe umsetzen. Die Auswertung und Überwachung der Setzvorgänge erfolgt dann jeweils elektrisch, indem die erreichten und gemessenen Kraftwerte mit in Festspeichern abgelegten Sollwerten verglichen werden. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß die zur Erfassung der Kräfte erforderlichen Dehnungsmeßstreifen bzw. Druckdosen zusätzliche Bauelemente darstellen, die einen zusätzlichen Verkabelungs- oder Verdrahtungsaufwand bedingen. Erschwerend kommt hinzu, daß sie am Zugmechanismus angeordnet sind, also in einem Bereich, der bei der täglichen Wartung der Nietgeräte demontiert werden muß. Dies führt zu einem erhöhten Wartungsaufwand. Außerdem besteht die Gefahr, daß die Meßeinrichtung oder die Meßleitungen beschädigt werden. Ferner beeinträchtigt eine Reihe von Faktoren bei Einsatz eines Dehnungsmeßstreifens die Auswertung der Meßwerte, da Größen wie Durchmesser, Toleranzen des Zugmechanismus, Schwankungen des Elastizitätsmoduls der Werkstoffe zwischen verschiedenen Fertigungschargen, Temperatureinflüsse und ähnliches das Meßergebnis direkt beeinflussen.
  • US 5 105 719 zeigt eine hydraulische Nieteinrichtung zum Positionieren eines Werkzeugs, das einen Nietkopf bildet, in einer Nietmaschine. Hierbei wird das Formwerkzeug durch einen hydraulischen Zylinder betätigt. Der hydraulische Zylinder ist über einen Kugelgewindetrieb mit einem Motor verbunden, der seinerseits wieder mit einem Regler verbunden ist. Dem Regler werden das vom Motor erzeugte Moment sowie numerische Werte der Bewegung und der Bewegungsgeschwindigkeit des Motors zugeführt. Der Regler steuert gleichzeitig den für die Betätigung des hydraulischen Zylinders notwendigen hydraulischen Druck und zwar so, daß das vom Motor erzeugte Moment Null bleibt.
  • Vogel, Johannes: Grundlagen der elektrischen Antriebstechnik mit Berechnungsbeispielen, 4. Aufl., VEB-Verlag Technik, 1989, S. 254-257 beschreibt stromrichtergespeiste Gleichstrom- und Drehstromantriebe. Hier werden mehrere Beispiele für das Rückkoppeln von Informationen auf Stromrichter oder andere Regler dargestellt.
  • EP 0 594 333 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Setzen von Blindnieten, bei der die Belastung des Motors überwacht wird. Nachdem der Zugmechanismus einen gewissen Weg zurückgelegt hat, muß eine mäßige Last erreicht worden sein. Ist dies nicht der Fall, wird die Vorrichtung gestoppt, weil in diesem Fall ein Fehler zu vermuten ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ohne eine Änderung des mechanischen Aufbaus eine Überwachung der Setzvorgänge bei elektrisch betriebenen Setzgeräten zu erreichen.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Sollstrombereich für den Eingangsstrom in Abhängigkeit von Material und Abmessungen des Blindniets bzw. der Blindnietmutter gewählt wird, und überwacht wird, ob der Ist-Eingangsstrom während des Setzvorgangs einen Maximalwert erreicht, der in diesem Sollstrombereich liegt.
  • Bei einem elektrischen Motor ist der aufgenommene Strom unmittelbar ein Maß für das vom Motor abgegebene Moment, das auch als Drehmoment bezeichnet wird. Die Abhängigkeit zwischen dem abgegebenen Moment und dem Eingangsstrom muß nicht unbedingt linear sein. Sie kann z.B. auch quadratisch sein. In jedem Fall ist aber jedem Moment ein Eingangsstrom zugeordnet und umgekehrt. Der Motor treibt den Zugmechanismus in der Regel über ein Getriebe mit einem bekannten Übersetzungsverhältnis an, so daß das vom Motor abgegebene Moment relativ einfach in eine Zugkraft umgerechnet werden kann. Die Zugkraft, die sich beim Setzvorgang entwickelt, insbesondere der Maximalwert der Zugkraft, läßt aber einen Rückschluß auf die Qualität der Nietverbindung zu. Da sich das Übersetzungsverhältnis zwischen Motor und Zugeinrichtung nicht ändert, muß man die Zugkraft nicht unmittelbar bestimmen. Es reicht aus, wenn man das Moment kennt, das beim Setzen des Blindniets aufgetreten ist. Dieses Moment läßt sich auch durch den Eingangsstrom darstellen. Verluste, die im Setzgerät etwa durch Reibung auftreten, sind in den meisten Fällen vernachlässigbar. In den Fällen, in denen sie nennenswerte Größen in Bezug zur Setzkraft erreichen, können sie entsprechend berücksichtigt werden. Die Auswertung der Stromaufnahme ist relativ leicht möglich. Bei den meisten elektrisch betriebenen Setzgeräten für Blindniete ist ohnehin eine Regel- und Steuerelektronik vorhanden, die lediglich zum Zwecke der Strommessung erweitert werden muß. Es sind also keine zusätzlichen mechanischelektrischen Meßwerterfassungselemente, wie Druckmeßdosen oder Dehnungsmeßstreifen, notwendig, die potentielle Störquellen darstellen. Vielmehr wird eine ohnehin im Gerät vorhandene Information, nämlich der Stromverlauf, als Kriterium zur Bewertung des Setzvorganges verwendet. Man kann zwar grundsätzlich den gesamten Stromverlauf während des Setzvorganges überwachen. Aus dem Kraft-Weg-Verlauf, der durch den Strom-Weg-Verlauf beschrieben wird, ist aber im Prinzip nur der Maximalwert wesentlich, um zu beurteilen, ob der Setzvorgang ordnungsgemäß verlaufen ist oder nicht. Bei Blindnieten tritt der Maximalwert im Moment des Abrisses des Nietdornes auf. Bei Blindnietmuttern tritt der Maximalwert ebenfalls am Ende des Setzvorgangs auf. Ist der Maximalwert nicht so groß, daß er in den Sollstrombereich fällt, ist dies ein Zeichen für eine fehlerhafte Nietung oder für einen Fehler am Setzgerät, der beispielsweise dadurch bedingt sein kann, daß die Greifeinrichtung der Zugvorrichtung verschlissen ist und vom Dorn abgerutscht ist oder beispielsweise ein Niet mit zu geringer Setzkraft verwendet wurde. Ist der Maximalwert zu groß, kann dies auf erhöhte Reibungen im Setzgerät zurückzuführen sein, die durch Verschmutzung verursacht werden, oder auf die Wahl eines falschen Niets, der dann möglicherweise die zu verbindenden Teile beschädigt hat. In beiden Fällen kann man entsprechende Fehlermeldungen ausgeben und den Benutzer warnen.
  • Bevorzugterweise wird der Sollstrombereich temperatur- und/oder eingangsspannungskompensiert. Die Abhängigkeit zwischen dem Eingangsstrom und dem vom Motor abgegebenen Moment ist in einigen Fällen temperaturabhängig und/oder von der Eingangsspannung abhängig. Wenn sich nun im Verlauf des Betriebes, beispielsweise während einer 8-Stunden-Schicht, durch eine wiederholte Betätigung des Motors der Motor erwärmt, kann man durch die Temperaturkompensation dafür sorgen, daß durch die Temperaturerhöhungen keine falschen oder überflüssigen Fehlermeldungen erzeugt werden. Das gleiche gilt für den Verlauf der Eingangsspannung, insbesondere bei batterie- oder akkumulatorbetätigten Motoren, bei denen die Eingangsspannung im Lauf des Betriebes, je nach dem Ladezustand der Batterie oder des Akkumulators, absinkt.
  • Zur Feststellung des Sollstrombereichs ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, daß der Sollstrombereich durch eine oder mehrere Probenietungen unter Bedingungen ermittelt wird, die mit denen einer gewünschten realen Nietung vergleichbar sind. Dies läßt sich beispielsweise dadurch bewerkstelligen, daß an einem Probestück Probenietungen vorgenommen werden und der dabei benötigte Eingangsstrom gemessen wird. Man kann nun die Qualität dieser Probenietungen überprüfen, beispielsweise auch durch eine zerstörende Werkstoffprüfung, und anhand der ermittelten Werte des Maximalstromes einen Sollstrombereich festlegen, der bei folgenden realen Nietungen als Bewertungsgröße verwendet wird.
  • Noch einfacher wird es, wenn bei den Probenietungen der Stromverlauf oder mindestens eine davon abgeleitete Größe abgespeichert werden, wobei diese Größe später zur Erzeugung des Sollstrombereichs verwendet wird. In diesem Fall muß der Stromverlauf oder die davon abgeleitete Größe, beispielsweise der Maximalwert, nicht erst ausgelesen, umgerechnet und wieder eingegeben werden. Vielmehr kann der Stromverlauf oder die Größe direkt in einen Speicher eingegeben werden, der später zur Ausgabe des Sollstrombereichs verwendet wird.
  • Vorzugsweise wird die Stromzufuhr zum Motor unterbrochen, sobald der Eingangsstrom einen vorbestimmten Maximalwert erreicht. Eine derartige Betriebsweise ist insbesondere beim Setzen von Blindnietmuttern von Vorteil. Hier wird beim Erreichen des vorbestimmten Maximalwerts sichergestellt, daß die Blindnietmutter mit der notwendigen Kraft festsitzt. Andererseits wird durch den Maximalwert die Zugkraft begrenzt, so daß eine Beschädigung des Gewindes nicht erfolgt.
  • Vorzugsweise werden die gegebenenfalls temperatur- und/oder spannungskompensierten Eingangsstromverläufe oder davon abgeleitete Größen von aufeinanderfolgenden Setzvorgängen abgespeichert. In vielen Produktionsbereichen erfolgt eine Verbindung von zwei oder mehreren Teilen nicht nur über eine Nietung, sondern über eine Vielzahl von Nietungen. Man kann nun durch das Abspeichern und spätere Auswerten der gespeicherten Ergebnisse eine Aussage dahingehend treffen, ob eine ausreichende Anzahl von Nietverbindungen mit der notwendigen Qualität ausgeführt worden sind. Darüber hinaus läßt sich über das fortlaufende Abspeichern der Stromverläufe oder der abgeleiteten Größen auch eine Aussage über den Wartungsbedarf des Geräts machen. Stellt man beispielsweise fest, daß die Maximalwerte kontinuierlich ansteigen, ist dies ein Zeichen für eine zunehmende Verschmutzung. Stellt man hingegen fest, daß wiederholt die Maximalwerte nicht den Sollstrombereich erreichen, ist dies ein Zeichen dafür, daß der Zugmechanismus, insbesondere sein Greifmechanismus, verschlissen ist.
  • Bevorzugterweise werden hierbei die Eingangsstromverläufe oder die davon abgeleiteten Größen klassifiziert, wobei lediglich die Anzahlen der Ereignisse pro Klasse abgespeichert werden. Dies vermindert den Speicherbedarf ganz beträchtlich, ohne daß wesentliche Informationen verloren gehen.
  • Die Aufgabe wird bei einem Setzgerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Schaltungseinrichtung vorgesehen ist, die eine die Stromaufnahme des Motors überwachende und mit einer Auswerteeinrichtung verbundene Strommeßeinrichtung aufweist, wobei die Auswerteeinrichtung einen Komparator aufweist.
  • Wie oben erwähnt, erlaubt der vom Motor aufgenommene Strom unmittelbar eine Aussage über die von der Zugeinrichtung aufgebrachte Kraft, was wiederum Rückschlüsse auf die Qualität der Nietverbindung oder den Sitz der Blindnietmutter erlaubt. Die Auswerteeinrichtung kann hierbei unmittelbar nach jedem Setzvorgang die Qualität anzeigen, beispielsweise als zufriedenstellend oder als nicht zufriedenstellend. Sie kann Hinweise auf eine Fehlfunktion des Setzgerätes oder die Notwendigkeit einer Wartung oder Reparatur ausgeben. Es ist also nicht notwendig, daß der Eingangsstrom zahlen- oder wertemäßig laufend erfaßt und diskretisiert wird. Man muß lediglich überwachen, ob der Eingangsstrom einen bestimmten Schwellwert erreicht oder nicht. Wenn der Schwellwert erreicht worden ist, ist dies ein Zeichen dafür, daß der Setzvorgang zufriedenstellend verlaufen ist.
  • Vorzugsweise ist der Komparator mit einem Schwellwertgeber verbunden, der einen von mindestens zwei von außen vorwählbaren Schwellwerten ausgibt. Man kann die Schwellwerte beispielsweise in Abhängigkeit von dem verwendeten Nietmaterial und/oder der Nietgröße wählen. Beispielsweise erfordern Blindniete aus Aluminium eine andere Zugkraft als solche aus Stahl. Durch die Möglichkeit, von mehreren Schwellwerten einen in Abhängigkeit von den zu setzenden Blindnieten auszuwählen, wird das Setzgerät für eine Vielzahl von Blindnieten verwendbar.
  • Hierbei ist bevorzugt, daß ein Motortemperaturmesser und/oder ein Motorspannungsmesser vorgesehen sind, die mit dem Schwellwertgeber verbunden sind, wobei der Schwellwertgeber den vorwählbaren Schwellwert in Abhängigkeit von Motortemperatur und/oder Motoreingangsspannung verändert. Vorgegeben wird also lediglich der Schwellwert für einen bestimmten Temperatur- und/oder Spannungszustand des Motors. Ändert sich die Temperatur oder die Eingangsspannung, wird der Schwellwert entsprechend angepaßt. Zu diesem Zweck kann der Schwellwertgeber beispielsweise die charakteristischen Zusammenhänge zwischen dem Moment, dem Eingangsstrom, der Temperatur und der Eingangsspannung in Form von Kurven oder Tabellen abgespeichert haben.
  • Vorzugsweise weist der Schwellwertgeber eine Speichereinrichtung auf, in der verschiedene Schwellwerte abgespeichert sind. Jeder Schwellwert kann dabei einer bestimmten Kombination von Material und Größe der Blindniete entsprechen.
  • Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Speichereinrichtung mit einer Einleseeinrichtung verbunden ist, die einen Spitzenstrommesser, eine Zwischenspeicher zur Ablage mehrerer Spitzenstromwerte und einer Recheneinrichtung zur Ermittlung eines Mittelwerts und/oder eines Toleranzbandes aus den gespeicherten Spitzenstromwerten aufweist. Hiermit läßt sich auf einfache Art und Weise bei Probenietungen der für die entsprechende Nietverbindung erforderliche Schwellwert ermitteln, der gegebenenfalls mit einem vorbestimmten Toleranzband in der Speichereinrichtung abgespeichert werden kann. Der so ermittelte Wert kann später, wenn eine ähnliche Nietverbindung wieder herzustellen ist, abgerufen und verwendet werden.
  • Mit Vorteil ist der Komparator als Fensterkomparator ausgebildet. In diesem Fall sind zwei Schwellwerte oder ein Schwellwertpaar notwendig, um ein Fenster zu bilden. Das Fenster stellt den Sollstrombereich dar. Der Maximalwert des beim Setzvorgang ermittelten Stromes muß in diesem Fenster liegen. Ist er zu klein, dann ist der Setzvorgang nicht mit der notwendigen Kraft abgelaufen. Ist er zu groß, ist entweder das Setzgerät verschmutzt oder beschädigt oder es wurde ein falscher Blindniet verwendet.
  • Vorzugsweise ist ein Positionssensor für den Zugmechanismus vorgesehen, der mit der Auswerteeinrichtung verbunden ist. Mit Hilfe des Positionssensors kann man an charakteristischen Punkten den Stromverlauf feststellen, oder man kann den Positionssensor dafür verwenden, festzustellen, ob innerhalb eines gewissen Bewegungsbereichs ein vorbestimmter Stromwert erreicht worden ist oder nicht.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Positionssensor als Endschalter ausgebildet. Man kann hier auf recht einfache Art und Weise überwachen, ob im Verlauf des Setzvorgangs, also vor Erreichen der Endlage, das notwendige Strommaximum aufgetreten ist.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Hierin zeigt die einzige Figur
       eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung eines Setzgeräts.
  • Ein Setzgerät für Blindniete oder Blindnietmuttern weist einen schematisch dargestellten Zugmechanismus 1 auf, der über ein Getriebe 2 von einem Elektromotor 3 angetrieben wird.
  • Der Elektromotor 3 wird von einer Spannungsquelle 4 gespeist, wenn ein Betätigungsschalter 5 durch eine Bedienungsperson geschlossen wird.
  • Zwischen der Spannungsquelle 4 und dem Motor 3 sind in Reihe ein erster Abschalter 6 und ein zweiter Abschalter 7 angeordnet, deren Funktion weiter unten erläutert wird. Ferner ist in der Verbindung zwischen Motor 3 und Spannungsquelle 4 eine Strommeßeinrichtung 8 angeordnet. Diese kann im einfachsten Fall als Strom-Spannungs-Wandler ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, daß die Strommeßeinrichtung 8 einen Analog/Digital-Wandler enthält, der die Stromwerte digital zur Verfügung stellt.
  • Die Strommeßeinrichtung ist über einen Umschalter 9 mit einem Eingang eines Fensterkomparators 10 verbunden. Der Fensterkomparator ist über eine Kompensationseinrichtung 11 mit einem Sollwertspeicher 12 verbunden, der wiederum über eine Tastatur 13 ansteuerbar ist.
  • Der Motor 3 weist einen Temperatursensor 14 und einen Spannungsmesser 15 auf, die mit der Kompensationseinrichtung verbunden sind, wie dies durch die Leitungen T und U angedeutet ist.
  • Der Fensterkomparator 10 ist mit dem zweiten Abschalter 7 verbunden. Auf ein Signal des Fensterkomparators 10 hin öffnet der Abschalter 7.
  • Der Zugmechanismus 1 schließt in seiner Endlage einen Endschalter 16, der seinerseits den ersten Abschalter 6 öffnet und ein entsprechendes Signal an den Fensterkomparator 10 abgibt.
  • Mit dem Fensterkomparator 10 ist eine Anzeigeeinrichtung 17 und ein Ergebnisspeicher 18 verbunden, dem eine Klassifizierungseinrichtung 19 vorgeschaltet sein kann.
  • Der Umschalter 9 ist mit seinem anderen Ausgang, der nicht mit dem Fensterkomparator 10 verbunden ist, mit einem Zwischenspeicher 20 verbunden, der über eine Recheneinrichtung 21 mit dem Sollwertspeicher 12 verbunden ist.
  • Die Anordnung arbeitet folgendermaßen:
  • Über die Tastatur 13 wird ein Sollwert-Paar aus dem Sollwertspeicher 12 ausgewählt, und zwar in Abhängigkeit von der Größe und dem Material des zu setzenden Blindniets beziehungsweise der zu setzenden Blindnietmutter. Dieses Sollwert-Paar kann über die Tastatur 13 zuvor eingegeben worden sein. Es ist jedoch auch möglich, dieses Sollwert-Paar, das einen Sollstrombereich definiert, dadurch in den Sollwertspeicher 12 einzulesen, daß bei einer oder mehreren Probenietungen der Umschalter 9 in die gestrichelt dargestellte Position umgelegt wird und der bei einer Probenietung mit Hilfe der Strommeßeinrichtung 8 gemessene Stromverlauf des Motors 3 im Zwischenspeicher 20 abgelegt wird. In vielen Fällen wird es auch ausreichen, den Maximalwert des Stromes im Zwischenspeicher 20 abzulegen. Die Recheneinrichtung 21 bildet aus den bei Probenietungen ermittelten Werten den Sollstrombereich, d.h. sie setzt die Ober- und Untergrenze des Sollstrombereichs für eine bestimmte Nietart fest. Dieser Sollstrombereich wird dann im Sollwert-Speicher an einer Position abgelegt, die zuvor über die Tastatur 13 ausgewählt worden ist. Für die Festlegung des Sollstrombereichs gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. Beispielsweise kann die Recheneinrichtung 21 aus den im Zwischenspeicher gespeicherten Werten den Mittelwert bilden. Aus diesem Mittelwert entsteht dann durch Hinzufügen oder Abziehen eines Toleranzwerts die Obergrenze oder die Untergrenze des Sollstrombereichs. Der Toleranzbereich kann auch durch Auswerten der Streuung beim Probenieten ermittelt werden.
  • Das aus dem Sollwertspeicher 12 ausgelesene Wertepaar, das den Sollstrombereich definiert, wird der Kompensationseinrichtung 11 zugeführt. Die Kompensationseinrichtung 11 rechnet die Sollwerte in Abhängigkeit von der Motortemperatur T und der Motorspannung U um, so daß dem Fensterkomparator 10 Schwellwerte zugeführt werden, die einem Strombereich entsprechen, bei dem auch bei der im Motor herrschenden Temperatur T und der aktuellen Motorspannung U die notwendige Zugkraft auf den Blindniet oder die Blindnietmutter ausgeübt wird.
  • Über die Tastatur 13 kann auch die Betriebsweise gewählt werden, beispielsweise ob Blindniete oder Blindnietmuttern gesetzt werden sollten.
  • Wenn Blindnietmuttern gesetzt werden, sind teilweise andere Bewertungskriterien heranzuziehen. Da beim Setzen von Blindnietmuttern kein Abriß eines Nietdornes und somit kein schlagartiger Abfall des Motorstromes erfolgt, ist ein Maximalstrom zu definieren, der erreicht werden muß, aber nicht nennenswert überschritten werden darf, um einen Setzvorgang mit der notwendigen Qualität zu erreichen.
  • Dieser Maximalstrom ist natürlich ebenfalls abhängig von der verwendeten Blindnietmutter, also von ihrer Größe beziehungsweise ihrem Material. In diesem Fall gibt der Fensterkomparator 10 ein Betätigungssignal an den zweiten Abschalter 7, sobald der untere Schwellwert erreicht ist. Der zweite Abschalter 7 öffnet und unterbricht damit den Setzvorgang. Da die Unterbrechung genau im Augenblick des höchsten Moments und damit im Augenblick der höchsten Kraft erfolgt, ist damit sichergestellt, daß die Blindnietmutter mit der ausreichenden Festigkeit gesetzt worden ist. Da der Maximalstrom begrenzt ist, wird auch ein Ausreißen der Gewindegänge verhindert.
  • Bei allen Setzvorgängen kann der Endschalter 16 dazu verwendet werden, beim Überwachen des Setzvorganges behilflich zu sein. Bei Blindnieten muß der Maximalwert des Stromes erreicht worden sein, bevor der Endschalter 16 betätigt wird. Bei Blindnietmuttern kann man einen vorgegebenen Zugweg einstellen, beispielsweise mittels verstellbarer Anschläge. Dann muß der Maximalwert ziemlich genau dann erreicht werden, wenn der Endschalter 16 betätigt wird. Man kann dann feststellen, ob bei Betätigen des Endschalters der Stromwert im Sollstrombereich liegt oder nicht.
  • Über den Ergebnisspeicher 18 lassen sich verschiedene Auswertungen durchführen. Zum einen lassen sich hier Aussagen über die Wartungsbedürftigkeit des Setzgerätes treffen. Steigen die Maximalstromwerte über die Zeit an, ist dies auf eine zunehmende Verschmutzung des Geräts zurückzuführen, die eine höhere Reibung und damit einen erhöhten Kraftaufwand des Motors erfordern. Ergibt sich eine Vielzahl von Nietungen, bei denen der Sollstrombereich nicht erreicht worden ist, läßt dies auf einen Verschleiß des Greifmechanismus schließen. In diesem Fall rutscht der Greifmechanismus vom Niet ab, ohne daß der Niet richtig gesetzt worden ist.
  • In vielen Fällen ist es nicht notwendig, den jeweiligen Maximalwert selbst abzuspeichern. Man kann vielmehr über die Klassifizierungseinrichtung 19 die jeweiligen Maximalwerte in verschiedene Klassen einordnen und lediglich die Anzahl der Ereignisse pro Klasse abspeichern, um Speicherplatz zu sparen. Im einfachsten Fall werden drei Klassen genügen, nämlich eine Klasse, bei der der Sollstrombereich nicht erreicht worden ist, eine Klasse, bei der die Werte im Sollstrombereich liegen und eine Klasse, bei der die Werte oberhalb des Sollstrombereichs liegen.
  • Durch eine Verfeinerung der Aufteilung des Sollstrombereichs in verschiedene Teilbereiche kann man die Aussagen weiter präzisieren und statistisch auswerten.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Setzen von Blindnieten und Blindnietmuttern, bei dem bei einem Setzvorgang eine Zugkraft mit Hilfe eines elektrischen Motors erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sollstrombereich für den Eingangsstrom in Abhängigkeit von Material und Abmessungen des Blindniets bzw. der Blindnietmutter gewählt wird und überwacht wird, ob der Ist-Eingangsstrom während des Setzvorgangs einen Maximalwert erreicht, der in diesem Sollstrombereich liegt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollstrombereich temperatur- und/oder eingangsspannungskompensiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollstrombereich durch eine oder mehrere Probenietungen unter Bedingungen ermittelt wird, die mit denen einer gewünschten realen Nietung vergleichbar sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Probenietungen der Stromverlauf oder mindestens eine davon abgeleitete Größe abgespeichert wird, wobei diese Größe später zur Erzeugung des Sollstrombereichs verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzufuhr zum Motor unterbrochen wird, sobald der Eingangsstrom einen vorbestimmten Maximalwert erreicht.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gegebenenfalls temperatur- und/oder spannungskompensierten Eingangsstromverläufe oder davon abgeleitete Größen von aufeinanderfolgenden Setzvorgängen abgespeichert werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstromverläufe oder die davon abgeleiteten Größen klassifiziert werden, wobei lediglich die Anzahlen der Ereignisse pro Klasse abgespeichert werden.
  8. Setzgerät für Blindniete und Blindnietmuttern zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit einem durch einen elektrischen Motor angetriebenen Zugmechanismus, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungseinrichtung vorgesehen ist, die eine die Stromaufnahme des Motors (3) überwachende und mit einer Auswerteeinrichtung (10) verbundene Strommeßeinrichtung (8) aufweist, wobei die Auswerteeinrichtung einen Komparator (10) aufweist.
  9. Setzgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (10) mit einem Schwellwertgeber (11, 12) verbunden ist, der einen von mindestens zwei von außen vorwählbaren Schwellwerten ausgibt.
  10. Setzgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motortemperaturmesser (14) und/oder ein Motorspannungsmesser (15) vorgesehen sind, die mit dem Schwellwertgeber (11, 12) verbunden sind, wobei der Schwellwertgeber (11, 12) den vorwählbaren Schwellwert in Abhängigkeit von Motortemperatur (T) und/oder Motoreingangsspannung (U) verändert.
  11. Setzgerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertgeber (11, 12) eine Speichereinrichtung (12) aufweist, in der verschiedene Schwellwerte abgespeichert sind.
  12. Setzgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (12) mit einer Einleseeinrichtung (20, 21) verbunden ist, die einen Spitzenstrommesser (8, 20), eine Zwischenspeicher (20) zur Ablage mehrerer Spitzenstromwerte und einer Recheneinrichtung (21) zur Ermittlung eines Mittelwerts und/oder eines Toleranzbandes aus den gespeicherten Spitzenstromwerten aufweist.
  13. Setzgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (10) als Fensterkomparator ausgebildet ist.
  14. Setzgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Positionssensor (16) für den Zugmechanismus (1) vorgesehen ist, der mit der Auswerteeinrichtung (10) verbunden ist.
  15. Setzgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Positionssensor (16) als Endschalter ausgebildet ist.
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