EP1447157B1 - Verfahren zur Überwachung der Verarbeitung von Blindbefestigern - Google Patents

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EP1447157B1
EP1447157B1 EP04002257A EP04002257A EP1447157B1 EP 1447157 B1 EP1447157 B1 EP 1447157B1 EP 04002257 A EP04002257 A EP 04002257A EP 04002257 A EP04002257 A EP 04002257A EP 1447157 B1 EP1447157 B1 EP 1447157B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
force
setting process
values
tensile force
blind fastener
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP04002257A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1447157A1 (de
Inventor
Mathias Henrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innovatec AG
Original Assignee
Innovatec AG
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Publication date
Application filed by Innovatec AG filed Critical Innovatec AG
Publication of EP1447157A1 publication Critical patent/EP1447157A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1447157B1 publication Critical patent/EP1447157B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B21J15/04—Riveting hollow rivets mechanically
    • B21J15/043—Riveting hollow rivets mechanically by pulling a mandrel

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring the processing of blind fasteners in which a force component is measured during the setting process, and the measured signals obtained are evaluated between the end of the process and the following setting process in a desired-actual comparison with reference values.
  • EP 0 454 890 B1 has disclosed a device for monitoring processing devices for blind fasteners which has a blind rivet setting device with a pulling mechanism for applying a tensile force to the blind fastener of a blind rivet to be set.
  • a force measuring device connected to a monitoring device is provided in the pulling mechanism, which converts mechanical stresses into electrical quantities which are compared by the monitoring device with a predetermined and stored in a memory setpoint. If the respectively determined electrical variable deviates from its predetermined desired value, then the monitoring device generates an optical or acoustic signal which indicates that the setting process is faulty with respect to the applied tensile force. This can indeed monitor whether the predetermined pulling force was generated in the pulling mechanism, but there is no assurance that the predetermined tensile force has been applied to the Blindbefestiger.
  • the target-actual comparison can be used as the basis, is provided in the generic device according to DE 44 01 134 C2, outside of the tension mechanism of the setting device to measure the deflected by the blind fastener deflected and the tensile force opposite force component and to compare the measured values obtained in the target-actual comparison with an ideal curve. This also allows the setting process to be included in the monitoring and determine whether the forming process has expired in the desired way.
  • the serving for carrying out the method device comprises a recorded by a three-jaw chuck sleeve for the mandrel, which is fixedly connected to a driven by an electric motor ball screw.
  • the respective angle of rotation of the spindle of the recirculating ball mechanism is measured by means of a rotary angle measuring device while, on the other hand, the respective load of the electric motor is measured by means of a torque measuring device.
  • the measured rotation angle represents a size corresponding to the path traveled by the tension sleeve due to the slope ratio of the recirculating ball gear
  • the measured torque due to the slope ratio of the recirculating ball gear reproduces a size that of the tension sleeve respectively on the rivet mandrel applied traction corresponds.
  • the start of the measurement of the pull-off path of the tension sleeve begins when this has traveled a predetermined path, it being assumed that acts at this time, the preselected tensile force on the rivet mandrel.
  • this preselected tensile force is also identical to the actually acting on the rivet mandrel tensile force, or whether it is greater or smaller than the preselected tensile force remains open in this method.
  • this procedure since not the actual way of the rivet mandrel measured, but calculated from the measurement of the angle of rotation of the spindle of the ball screw the path of the tension sleeve and this is equated to the path of the rivet mandrel, this procedure then leads to an incorrect result, if at the beginning of the removal process between the tension sleeve and the rivet mandrel, a relative movement.
  • this method both with regard to the determination of the actual Ausziehweges the rivet mandrel, as well as with respect to the determination of the actually acting on this tensile force is an indirect or analog measurement method, which is also associated with the errors such measuring methods.
  • the invention is based on the object to provide a method for monitoring the processing of Blindbefestigern, on the one hand allows the most accurate determination of the breaking strength of Blindbefestigers, and on the other hand allows a statement regarding the proper sequence of the setting process.
  • this object is achieved by the following method steps. Determining, prior to the beginning of the first setting operation, a minimum traction force acting on the respective blind fastener from a number of sample setting processes whose size is between the traction force required to deform the blind fastener and that required to move the empty tensile sleeve; Extracting the blind fastener until it has a tensile force corresponding to the minimum tensile force; Starting the measuring process and setting a pulse counter clocked by a computer; Measuring the force exerted on it until after the break-away of the blind fastener as a function of the pulses emanating from the pulse counter; Converting the determined measured values into signals which can be fed to and processed by a computer; Storing the values of the generated signals together with the respective values of the pulse counter; Comparing the values of the generated signals and the respective values of the pulse counter with stored values of a reference setting process; Outputting and / or storing a signal documenting the result of the comparison
  • the actual measuring process is only started immediately when the force acting on the blind fastener has reached or exceeded a predetermined value (minimum tensile force), the influence of all interfering factors effective before reaching the minimum tensile force is kept away from the measuring process, i. these can not falsify the measuring process.
  • a predetermined value minimum tensile force
  • the theoretical beginning of the measuring process is independent of effective Störktoren on a parallels to the abscissa always in the same place, which also forms the starting point for the counter clocked by the computer, so that only the number of cycles is counted from this, starting from the minimum tensile force until the maximum force or the tear-off force of the blind fastener has been reached by the computer.
  • the measure of counting the number of time intervals instead of directly measuring the expansion of the blind fastener results in a surprisingly accurate assessment criterion for the setting process.
  • the accuracy of the results achievable with the method according to the invention offers the possibility of distinguishing material layers with different criteria for the setting process, for example of different thicknesses, by evaluating the measurement result from one another.
  • This can be achieved by different reference values for the minimum tensile force, the maximum force, for material layers of different thicknesses or the tear-off force and the pulse counter are stored and compared with the corresponding determined values of the respective material layer.
  • This can be achieved in a simple manner in that, in the case of a workpiece whose material layers have different thicknesses at the regions to be connected to one another, the respective processing values are compared with the corresponding actual values.
  • a release signal which is common for all setting processes or optionally one or more error signals can be output.
  • the error signal is forwarded according to a further embodiment of the method to a control point, which prevents an immediate initiation of a further setting process.
  • the inventive method can be carried out with commercially available Blindnietsetzierin, which are equipped with a pulling mechanism for applying a tensile force on the Blindbefestiger, wherein the force acting on the force during the setting process is determined by a force measuring device, and the mechanical stresses in a computer fed and from this processable signals are converted.
  • the force applied by the pulling mechanism can be measured within the Blindnietsetzeurss, or it can, as happens in the device according to DE 44 01 134 C2, outside the Pulling mechanism of Blindnietsetzasses the flowed through the blind fastener deflected and the tensile force opposite force component are measured.
  • the reference values for the rivet situation I are determined empirically, i. It is first carried out a certain number of trial-setting processes, wherein the minimum tensile force is chosen so that reached at Blindbefestiger setting processes, the minimum tensile force in any case, and thus the measurement process is not started.
  • the values resulting from the sample-setting processes are recorded in a coordinate system on whose abscissa the number of pulses originating from the computer and on the ordinate of which the force or pressure units are indicated.
  • the minimum tensile force is determined, and on the other hand, the reference values for the pressure or force are determined with the respectively associated number of pulses output by the computer and stored in this.
  • the determined reference values are represented in the coordinate system shown as FIG. 2 as a time / force diagram as reference curve I and the tolerance deviations permissible in the subsequent setting processes are defined, which are likewise stored in the computer. It should be noted that although the calculator from the time at which a tensile force is exerted by the pulling mechanism, sends count pulses, but they are so long neither detected nor included in the measurement until the minimum tensile force is reached.
  • the only important value in comparing the actual values with the reference values is the number of pulses counted from the counter during the setting process from reaching the minimum traction force to reaching the maximum force, which represents the time interval from reaching the minimum traction force to reaching the maximum force in the blind fastener , It is thus obvious that the conditions prevailing at the blind fastener before reaching the minimum tensile force can have no influence on the actual measuring process, and therefore the results derived from this are immune to all disturbing factors possibly prevailing before the minimum tensile force is reached.
  • curve K3 the distance between the minimum tensile force and reaching the maximum force in Blindbefestiger or reaching the Abrißkraft Blindbefestiger relatively large (60 pulses), while at the short lines shown Curve K4 is the distance between the minimum tensile force and the maximum force in the blind fastener or the achievement of the tear force at the blind fastener is relatively small (20 pulses).
  • FIG. 4 shows a rivet situation II, in which two parts of different thicknesses are to be fastened to a workpiece C, the part D having a greater thickness than the part E. Further, the total thickness of the parts to be joined together in the riveting situation II smaller than the total thickness of the parts to be joined together in the riveting situation I.
  • the remaining framework conditions stress of the materials of the workpieces and parts to be joined
  • the measuring process at the same minimum tensile force as in the rivet situation I start, including the Maximum force Pmax or the breaking force should have the same value as in the riveting situation I.
  • the time interval between reaching the minimum tensile force and the maximum force Pmax is not 40 pulses, as in the case of the riveting situation I, but 50 pulses.
  • This difference is by no means chosen arbitrarily, but is a consequence of the different total thickness of the material layers to be joined in each case. If the material layers to be joined together have different overall thicknesses under the same other boundary conditions, the time interval from reaching the minimum tensile force to reaching the maximum force changes depending on this, with a greater total thickness of the material layers the maximum force is reached earlier than, on the other hand, smaller total thickness of the material layers.
  • Fig. 6 shows the reference curve II for the connection of workpiece C with the two parts D and E together with the two curves K7 and K8.
  • the time interval from reaching the minimum traction force S until the maximum force is reached is greater than in the case of the reference curve II, whereas in the case of the curve K7, reaching the maximum force requires a total of 5 time intervals more than in the case of the curve K8. Since the total thickness of workpiece C and part D is greater than the total thickness of workpiece C and part E, it can be concluded from the curves K7 and K8 that in the constellation of the curve 7 the part D and in curve 8 the part E is not the workpiece C has been connected. Therefore, an error signal is output for both setting processes.
  • the method according to the invention also offers a monitoring option insofar as a reference curve is formed for each of the required possibilities and this or the relevant data is stored in the computer and retrieved sequentially for comparison with the respective actual values in accordance with the processing sequence or by a predetermined program can.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Verarbeitung von Blindbefestigern bei welchem während des Setzprozesses eine Kraftkomponente gemessen wird, und die gewonnenen Meßsignale zwischen dem Prozessende und dem nächstfolgenden Setzprozess in einem Soll-Ist-Vergleich mit Referenzwerten ausgewertet werden.
  • Durch die EP 0 454 890 B1 wurde eine Vorrichtung zur Überwachung von Bearbeitungsgeräten für Blindbefestiger bekannt, die ein Blindnietsetzgerät mit einem Zugmechanismus zum Aufbringen einer Zugkraft auf den Blindbefestiger eines zu setzenden Blindnietes aufweist. Hierbei ist im Zugmechanismus eine mit einer Überwachungseinrichtung verbundene Kraftmesseinrichtung vorgesehen, die mechanische Spannungen in elektrische Größen umwandelt, die von der Überwachungseinrichtung mit einem vorbestimmten und in einem Speicher abgelegten Sollwert verglichen werden. Weicht die jeweils ermittelte elektrische Größe von ihrem vorbestimmten Sollwert ab, so erzeugt die Überwachungseinrichtung ein optisches oder akustisches Signal, das anzeigt, daß der Setzvorgang in Bezug auf die aufgebrachte Zugkraft fehlerhaft ist. Hiermit läßt sich zwar überwachen, ob im Zugmechanismus die vorgegebene Zugkraft erzeugt wurde, es ist aber keine Sicherheit dafür gegeben, daß auch die vorgegebene Zugkraft auf den Blindbefestiger aufgebracht wurde.
  • Um sicher zu stellen, daß nicht nur die im Zugmechanismus erzeugte Zugkraft, sondern die auf den Blindbefestiger tatsächlich wirkende Kraft dem Soll- Ist-Vergleich zu Grunde gelegt werden kann, ist bei der gattungsgemäßen Einrichtung gemäß DE 44 01 134 C2 vorgesehen, außerhalb des Zugmechanismus des Setzgerätes die durch den Blindbefestiger geflossene umgelenkte und der Zugkraftrichtung entgegengesetzte Kraftkomponente zu messen und die so gewonnenen Messwerte in dem Soll- Ist-Vergleich mit einer Idealkurve zu vergleichen. Dies ermöglicht, auch den Setzprozess in die Überwachung einzubeziehen und festzustellen, ob der Umformungsprozess in der gewünschten Weise abgelaufen ist.
  • Mit den vorbeschriebenen Vorrichtungen läßt sich überprüfen, ob der Setzvorgang hinsichtlich der aufgebrachten bzw wirksamen Zugkraft einwandfrei erfolgt ist, d.h. es läßt sich feststellen, ob die für einen ordnungsgemäßen Abriß des Blindbefestigers vorgesehene Abrißkraft auch tatsächlich erreicht wurde. Nicht überprüfen lassen sich jedoch sonstige, die Qualität des Setzvorganges bestimmenden Begleitumstände des Setzvorganges. Dabei lassen sich insbesondere solche Umstände und Vorgänge wie beispielsweise Schlupf zwischen dem Zugmechanismus und dem Blindbefestiger nicht berücksichtigen, die im Bereich des Anfangs des zu messenden Weges auftreten und den Setzprozess beeinflussen.
  • In der DE 44 29 225 A1 ist ein weiteres gattungsgemäßes Verfahren beschrieben, wobei die zur Durchführung des Verfahrens dienende Vorrichtung eine von einem Dreibackenfutter aufgenommene Zughülse für den Nietdorn aufweist, die mit einem von einem Elektromotor angetriebenen Kugelumlaufgetriebe fest verbunden ist. Dabei wird einerseits der jeweilige Drehwinkel der Spindel des Kugelumlaufgetriebes mittels einer Drehwinkelmeßvorrichtung gemessen während andererseits die jeweilige Belastung des Elektromotors mittels einer Drehmomentmeßvorrichtung gemessen wird. Hierbei wird dann davon ausgegangen, daß der gemessene Drehwinkel eine Größe darstellt, die aufgrund des Steigungsverhältnisses des Kugelumlaufgetriebes dem von der Zughülse zurückgelegten Weg entspricht, und das gemessene Drehmoment aufgrund des Steigungsverhältnisses des Kugelumlaufgetriebes eine Größe wiedergibt, die der von der Zughülse jeweils auf den Nietdorn ausgeübten Zugkraft entspricht. Der Start der Messung des Abziehweges der Zughülse beginnt dann, wenn diese einen vorgegebenen Weg zurückgelegt hat, wobei davon ausgegangen wird, daß zu diesem Zeitpunkt die vorgewählte Zugkraft auf den Nietdorn wirkt. Ob diese vorgewählte Zugkraft auch identisch mit der tatsächlich auf den Nietdorn wirkenden Zugkraft ist, oder ob diese größer oder kleiner als die vorgewählte Zugkraft ist, bleibt bei diesem Verfahren offen. Da zudem nicht der tatsächliche Weg des Nietdorns gemessen, sondern aus der Messung des Drehwinkels der Spindel des Kugelumlaufgetriebes der Weg der Zughülse errechnet und dieser dem Weg des Nietdorns gleichgesetzt wird, führt diese Vorgehensweise dann zu einem unrichtigen Ergebnis, wenn zu Beginn des Abziehvorganges zwischen der Zughülse und dem Nietdorn eine Relativbewegung entsteht. Damit stellt dieses Verfahren sowohl hinsichtlich der Bestimmung des tatsächlichen Ausziehweges des Nietdornes, als auch hinsichtlich der Bestimmung der tatsächlich auf diesen wirkenden Zugkraft ein mittelbares oder analoges Meßverfahren dar, das ebenfalls mit den solchen Meßverfahren anhaftenden Fehlern behaftet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Überwachung der Verarbeitung von Blindbefestigern zu schaffen, das einerseits eine möglichst genaue Ermittlung der Abrißkraft des Blindbefestigers zuläßt, und andererseits eine Aussage hinsichtlich des ordnungsgemäßen Ablaufs des Setzprozesses erlaubt.
  • Ausgehend von einem gattungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe durch die folgenden Verfahrensschritte gelöst.
    Ermitteln vor Beginn des ersten Setzvorganges einer auf den jeweiligen Blindbefestiger wirkenden Mindestzugkraft aus einer Anzahl von Probe-Setzprozessen, deren Größe zwischen der zur Ver-formung des Blindbefestigers erforderlichen und der zum Bewegen der leeren Zughülse erforderlichen Zugkraft liegt;
    Ausziehen des Blindbefestigers bis auf diesen eine der Mindestzugkraft entsprechende Zugkraft wirkt;
    Starten des Messvorganges und Setzen eines von einem Rechner getakteten Impulszählers;
    Messen der während des Ausziehens des Blindbefestigers auf diesen bis nach dem Abriß wirkenden Kraft in Abhängigkeit der vom Impulszähler ausgehenden Impulse;
    Umwandeln der ermittelten Messwerte in einem Rechner zuführbare und von diesem verarbeitbare Signale;
    Speichern der Werte der erzeugten Signale zusammen mit den jeweiligen Werten des Impulszählers;
    Vergleichen der Werte der erzeugten Signale und der jeweiligen Werte des Impulszählers mit im Speicher abgelegten Werten eines Referenz-Setzprozesses;
    Ausgeben und/oder Speichern eines das Ergebnis des Vergleiches dokumentierenden Signals.
  • Da beim erfindungsgemäßen Verfahren der eigentliche Meßvorgang erst unmittelbar dann gestartet wird, wenn die auf den Blindbefestiger wirkende Kraft einen vorbestimmten Wert (Mindestzugkraft) erreicht bzw überschritten hat, wird der Einfluß sämtlicher vor Erreichung der Mindestzugkraft wirksamer Störfaktoren vom Meßvorgang ferngehalten, d.h. diese können den Meßvorgang nicht verfälschen. Damit liegt der theoretische Beginn des Meßvorganges unabhängig von wirksamen Störktoren auf einer Parallelen zur Abszisse stets an der gleichen Stelle, die gleichzeitig den Startpunkt für den vom Rechner getakteten Zähler bildet, sodaß von diesem nur diejenige Anzahl von Takten gezählt wird, die beginnend von der Mindestzugkraft bis zur Erreichung der Maximalkraft bzw der Abrißkraft des Blindbefestigers vom Rechner ausgehen.
  • Die Maßnahme, anstelle des unmittelbaren Messens der Dehnung des Blindbefestigers die Anzahl der Zeitintervalle zu zählen, ergibt ein überraschend genaues Beurteilungskriterium für den Setzprozess.
  • Umfangreiche Messungen haben bestätigt, daß die Dehnung als nahezu gleichförmige Bewegung erfolgt, sodaß Weg und Zeit in einem proportionalen Verhältnis zueinander stehen und die Zeit daher ein aussagekräftiges und absolut ausreichend genaues Kriterium für den Dehungsweg darstellt.
    Dies ermöglicht, die Auswertung der Kraft-Kurve auf den Bereich zwischen der Mindestzugkraft und dem Auftreten der Maximalkraft bzw der Abrißkraft zu beschränken, wobei dennoch ein sehr aussagekräftiges Ergebnis erreicht wird, das es zudem erlaubt, sichere Rückschlüsse auf die Dicke der miteinander verbundenen Materiallagen zu ziehen.
  • Die Genauigkeit der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielbaren Ergebnisse bietet die Möglichkeit, Materiallagen mit unterschiedlichen Kriterien für den Setzprozess, beispielsweise unterschiedlicher Dicke, durch Auswerten des Meßergebnisses voneinander zu unterscheiden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß für unterschiedlich dicke Materiallagen unterschiedliche Referenzwerte für die Mindestzugkraft, die Maximalkraft bzw die Abrißkraft und den Impulszähler gespeichert und mit den entsprechenden ermittelten Werten der jeweiligen Materiallage verglichen werden.
    Dies läßt sich in einfacher Weise dadurch erreichen, daß bei einem Werkstück, dessen Materiallagen an den miteinander zu verbindenden Bereichen unterschiedliche Dicken aufweisen, der Verarbeitungsfolge entsprechend, jeweils unterschiedliche Referenzwerte mit den entsprechen-den Ist-Werten verglichen werden.
  • Hierbei kann entsprechend einer Weiterbildung des Verfahrens nach Vorliegen sämtlicher Vergleichsergebnisse ein für alle Setzprozesse gemeinsames Freigabesignal oder gegebenenfalls ein oder mehrere Fehlersignale ausgegeben werden.
  • Um sicherzustellen, daß bei Vorliegen auch nur eines Fehlersignals dieses nicht einfach übergangen und weiter gearbeitet wird, wird das Fehlersignal gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens an eine Kontrollstelle weitergeleitet, die eine unmittelbare Einleitung eines weiteren Setzprozesses verhindert.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung einer beispielsweisen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1 :
    eine Darstellung einer Nietsituation I mit einem Werkstück und einem daran zu befestigenden ersten Teil;
    Fig. 2 :
    eine stark symbolisierte Referenzkurve mit der Darstellung des Toleranzfeldes;
    Fig. 3 :
    die Referenzkurve mit der Darstellung der Ist-Kurven zweier fehlerbehafteten Setzprozesse;
    Fig. 4 :
    eine Darstellung einer Nietsituation II mit einem Werkstück und zwei daran zu befestigenden Teilen;
    Fig. 5 :
    eine stark symbolisierte Referenzkurve mit der Darstellung des gegenüber der Fig. 2 verschobenen Toleranzfeldes;
    Fig. 6 :
    eine stark symbolisierte Referenzkurve zusammen mit den Ist-Kurven beim Fehlen von jeweils einem der beiden am Werkstück zu befestigenden Teile;
  • Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit handelsüblichen Blindnietsetzgeräten durchführen, die mit einem Zugmechanismus zum Aufbringen einer Zugkraft auf den Blindbefestiger ausgestattet sind, wobei die während des Setzprozesses auf diesen wirkende Kraft von einer Kraftmeßeinrichtung ermittelt wird, und die mechanischen Spannungen in einem Rechner zuführbare und von diesem verarbeitbare Signale gewandelt werden. Hierbei kann, wie dies beispielsweise bei der gattungsgemäßen Einrichtung nach EP 0 454 890 B1 der Fall ist, die vom Zugmechanismus aufgebrachte Kraft innerhalb des Blindnietsetzgerätes gemessen werden, oder es kann, wie dies bei der Einrichtung nach DE 44 01 134 C2 geschieht, außerhalb des Zugmechanismus des Blindnietsetzgerätes die durch den Blindbefestiger geflossene umgelenkte und der Zugkraftrichtung entgegengesetzte Kraftkomponente gemessen werden.
  • Zur Erläuterung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst davon ausgegangen, daß jeweils zwei Materiallagen miteinander verbunden werden sollen, wobei die eine Materiallage von einem Bereich des Werkstückes A und die andere Materiallage von einem Bereich eines hieran zu befestigenden Teiles B gebildet wird. Diese Konstellation wird nachstehend als Nietsituation I bezeichnet.
  • Hierzu werden zunächst die Referenzwerte für die Nietsituation I empirisch ermittelt, d.h. es wird zunächst eine bestimmte Anzahl von Probe-Setzprozessen durchgeführt, wobei die Mindestzugkraft so gewählt wird, daß bei ohne Blindbefestiger durchgeführten Setzprozessen die Mindestzugkraft in keinem Fall erreicht und damit der Meßvorgang nicht gestartet wird.
  • Die sich aus den Probe-Setzprozessen ergebenden Werte werden in einem Koordinatensystem aufgezeichnet, auf deren Abszisse die Anzahl der vom Rechner ausgehenden Impulse und auf deren Ordinate die Kraft- bzw Druckeinheiten angegeben sind. Hiervon ausgehend wird einerseits die Mindestzugkraft bestimmt, und andererseits werden die Referenzwerte für den Druck bzw die Kraft mit der jeweils zugehörigen Anzahl der vom Rechner ausgegebenen Impulse ermittelt und in diesem gespeichert.
  • Gleichzeitig werden die ermittelten Referenzwerte in dem als Fig. 2 gezeigten Koordinatensystem als Zeit-/Kraftdiagramm als Referenzkurve I dargestellt und die bei den nachfolgenden Setzprozessen zulässigen Toleranzabweichungen festgelegt, die ebenfalls im Rechner gespeichert werden.
    Hierzu sei erwähnt, daß der Rechner zwar schon von dem Zeitpunkt an, von dem vom Zugmechanismus eine Zugkraft ausgeübt wird, Zählimpulse sendet, diese aber so lange weder erfaßt noch in den Meßvorgang einbezogen werden, bis die Mindestzugkraft erreicht ist.
  • Zur weiteren Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens sei zunächst davon ausgegangen, daß die beiden zuerst durchgeführten Setzprozesse ordnungsgemäß abgelaufen sind und bei der Nietsituation I eine Mindestzugkraft S und eine Maximalkraft Pmax erreicht wurden. Dabei sei bei dem Referenz-Setzprozess die Maximalkraft nach 40 Impulsen erreicht worden, während bei den beiden ersten Setzprozessen die Maximalkraft nach 50 Impulsen (Kurve K1) bzw nach 30 Impulsen (Kurve K 2) erreicht wurden Da diese Werte gleichzeitig die Referenzgrenzwerte darstellen sollen, sind alle Setzprozesse mit Ist-Werten, die die Impulszahl 50 nicht überschreiten und die Impulszahl 30 nicht unterschreiten, als ordnungsgemäß anzusehen.
  • Der beim Vergleich der Ist-Werte mit den Referenzwerten allein wichtige Wert ist die Anzahl der während des Setzprozesses vom Erreichen der Mindestzugkraft bis zum Erreichen der Maximalkraft vom Zähler gezählten Impulse, die den zeitlichen Abstand vom Erreichen der Mindestzugkraft bis zum Erreichen der Maximalkraft im Blindbefestiger wiedergibt.
    Damit ist offensichtlich, daß die vor Erreichen der Mindestzugkraft am Blindbefestiger herrschenden Verhältnisse keinen Einfluß auf den eigentlichen Meßvorgang haben können, und die von diesem abgeleiteten Ergebnisse daher gegenüber allen vor Erreichen der Mindestzugkraft eventuell herrschenden Störfaktoren immun sind.
  • Bei den beiden in Fig. 3. in unterschiedlich langen Strichlinien dargestellten Kurven ist bei der in langen Strichlinien dargestellten Kurve K3 der Abstand zwischen der Mindestzugkraft und dem Erreichen der Maximalkraft im Blindbefestiger bzw dem Erreichen der Abrißkraft am Blindbefestiger relativ groß (60 Impulse), während bei der in kurzen Strich linien dargestellten Kurve K4 der Abstand zwischen der Mindestzugkraft und dem Erreichen der Maximalkraft im Blindbefestiger bzw dem Erreichen der Abrißkraft am Blindbefestiger relativ klein (20 Impulse) ist.
  • Da der jeweilige zeitliche Abstand zwischen dem Erreichen der Maximalkraft (bzw der Abrißkraft) zur jeweiligen Mindestzugkraft entweder zu groß (Kurve K3) oder zu klein (Kurve K4), ist, ist davon auszugehen ist, daß der Setzprozess fehlerbehaftet ist. Daher erfolgt in beiden Fällen die Ausgabe eines Fehlersignals.
  • Aus der Tatsache, daß bei der Kurve K3 der zeitliche Ist-Abstand zwischen dem Erreichen der Mindestzugkraft und dem Erreichen der Maximalkraft bzw der Abrißkraft größer als der Referenzabstand ist und hieraus zu schließen ist, daß -ausgehend von der Mindestzugkraft- das Erreichen der Maximalkraft bzw der Abrißkraft längere Zeit in Anspruch genommen hat, als dies beim Referenz-Setzprozess der Fall war, ist davon auszugehen daß entweder die Dicke der Materiallagen zu gering war oder der Verformungsvorgang zu lange andauerte.
    Eine zu geringe Dicke der Materiallagen kann bei der vorgegebenen Nietsituation I in erster Linie bedeuten, daß das Teil B nicht am Werkstück befestigt wurde, es somit unterlassen wurde, das Teil B für den Nietvorgang richtig zu positionieren.
    Ein anderer Grund für die längere Dauer bis zum Erreichen der Maximalkraft bzw der Abrißkraft kann darin zu sehen sein, daß der Bohrungsdurchmesser -insbesondere im Teil B- zu groß war, und der Blindbefestiger vor Erreichen der Maximalkraft bzw der Abrißkraft innerhalb der Bohrung mehr verformt wurde, als dies bei richtiger Bohrungsgröße der Fall ist.
    Selbstverständlich können auch noch andere Ursachen wie beispielsweise Verkanten der Teile beim Setzprozess, Verwenden eines falschen Nietes bzw Blindbefestigers oder Materialfehler an diesen zur Fehlerhaftigkeit des Setzprozesses führen. Unabhängig von der Fehlerursache läßt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren feststellen, daß in diesem Fall der Setzprozess längere Zeit als der Referenz-Setzprozess dauerte und dies Ursache für den nicht ordnungsgemäßen Ablauf des Setzprozesses ist, was zur Ausgabe eines Fehlersignals führt.
  • Demgegenüber ist bei der Kurve K4 der Fig. 3 aus dem gegenüber dem Referenzwert kleineren zeitlichen Ist-Abstand zwischen Mindestzugkraft und Maximalkraft bzw Abrißkraft zu schließen, daß -ausgehend von der Mindestzugkraft das Erreichen der Maximalkraft bzw der Abrißkraft kürzere Zeit in Anspruch genommen hat, als dies beim Referenz-Setzprozess der Fall war. Da die Maximalkraft bzw die Abrißkraft aber erreicht wurde, wurde die Verbindung von Werkstück A und Teil B zwar erreicht, jedoch ist aus dem gegenüber dem Referenzabstand kleineren Ist-Abstand zwischen Mindestzugkraft und Erreichen der Maximalkraft bzw der Abrißkraft zu schließen, daß die Dicke der Materiallagen größer war, als die Dicke der Materiallagen bei der Festlegung des Referenzwertes. Es ist daher wahrscheinlich, daß mit dem Werkstück A nicht nur eines der Teile B, sondern zwei Teile B verbunden wurden. Demzufolge wird auch hier ein Fehlersignal ausgegeben.
  • In Fig. 4 ist eine Nietsituation II dargestellt, bei der an einem Werkstück C zwei Teile unterschiedlicher Dicke befestigt werden sollen, wobei das Teil D eine größere Dicke aufweist als das Teil E. Ferner ist die Gesamtdicke der bei der Nietsituation II miteinander zu verbindenden Teile kleiner als die Gesamtdicke der bei der Nietsituation I miteinander zu verbindenden Teile.
    Die übrigen Rahmenbedingungen (Festigkeit der Materialien der zu verbindenden Werkstücke und Teile) sollen bei der Nietsituation II die gleichen sein wie bei der Nietsituation I. Auch soll bei der Nietsituation II der Meßvorgang bei der gleichen Mindestzugkraft wie bei der Nietsituation I starten, wobei auch die Maximalkraft Pmax bzw die Abrißkraft den gleichen Wert haben soll wie bei der Nietsituation I.
  • Wie hierzu aus Fig. 5 hervorgeht, beträgt bei der Referenzkurve II der zeitliche Abstand zwischen dem Erreichen der Mindestzugkraft und der Maximalkraft Pmax nicht wie bei der Nietsituation I nur 40 Impulse, sondern 50 Impulse. Dieser Unterschied ist keinesfalls willkürlich gewählt, sondern ist eine Folge der unterschiedlichen Geamtdicke der in beiden Fällen miteinander zu verbindenden Materiallagen. Weisen die miteinander zu verbindenden Materiallagen bei gleichen sonstigen Rahmenbedingungen unterschiedliche Gesamtdicken auf, so verändert sich in Abhängigkeit hiervon der zeitliche Abstand vom Erreichen der Mindestzugkraft bis zum Erreichen der Maximalkraft, wobei bei größerer Gesamtdicke der Materiallagen die Maximalkraft früher erreicht wird, als bei demgegenüber kleinerer Gesamtdicke der Materiallagen.
  • Dies ist in Fig. 6 dargestellt, die die Referenzkurve II für die Verbindung von Werkstück C mit den beiden Teilen D und E zusammen mit den beiden Kurven K7 und K8 zeigt.
    Bei den Kurven K7 und K8 ist der zeitliche Abstand vom Erreichen der Mindestzugkraft S bis zum Erreichen der Maximalkraft jeweils größer als bei der Referenzkurve II, wobei bei der Kurve K7 das Erreichen der Maximalkraft insgesamt 5 Zeitintervalle mehr als bei der Kurve K8 erfordert.
    Da die Gesamtdicke von Werkstück C und Teil D größer ist als die Gesamtdicke von Werkstück C und Teil E, ist aus den Kurven K7 und K8 zu schließen, daß bei der Konstellation der Kurve 7 das Teil D und bei Kurve 8 das Teil E nicht mit dem Werkstück C verbunden wurde. Für beide Setzprozesse wird daher ein Fehlersignal ausgegeben.
  • Würde beim miteinander Verbinden von Werkstück C mit den Teilen D und E ein zweites Teil D oder auch ein zweites Teil E in den Teileverbund eingebracht und die Gesamtdicke des Teileverbundes dementsprechend erhöht werden, so würde sich die Zeit, die vom Erreichen der Mindestzugkraft bis zum Erreichen der Maximalkraft im Blindbefestiger erforderlich ist, dementsprechend verringern und einen Wert annehmen der außerhalb der zulässigen Abweichung vom Referenzwert liegt, sodaß - wie auch im Fall der Kurve K4 der Fig. 3- auch in jedem dieser Fälle ein Fehlersignal ausgegeben werden würde.
  • Vorstehende Ausführungen zeigen, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur das Erreichen einer ordnungsgemäßen Befestigung der miteinander zu verbindenden Teile überwacht werden kann. Vielmehr kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch überwacht werden, ob auch alle mit einem Werkstück zu verbindenden Teile tatsächlich an diesem befestigt wurden. Gleichzeitig kann festgestellt werden, ob mehr Teile miteinander verbunden wurden, als dies vorgesehen war.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wurde vorstehend für solche Fälle erläutert, bei denen entweder ein oder zwei Teile an einem Werkstück befestigt werden sollen.
  • In der Praxis kommt es häufig vor, daß an einer Stelle eines Werkstückes nur ein Teil und an einer anderen Stelle des gleichen Werkstückes zwei oder gar mehr Teile befestigt werden sollen.
    Das erfindungsgemäße Verfahren bietet auch hier insoweit eine Überwachungsmöglichkeit, als für jede der geforderten Möglichkeiten eine Referenzkurve gebildet wird und diese bzw die hierfür maßgeblichen Daten im Rechner gespeichert und entsprechend der Bearbeitungsfolge bzw durch ein vorgegebenes Programm nacheinander zum Vergleich mit den jeweiligen Ist-Werten abgerufen werden können.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Überwachung der Verarbeitung einer Serie von jeweils in einem Zugelement aufzunehmenden Blindbefestigern, bei welchem während des Setzprozesses eine Kraftkomponente gemessen wird, und die gewonnenen Meßsignale als Soll- Ist-Vergleich zwischen dem Prozessende eines vorangehenden und dem jeweils nächstfolgenden Setzprozess ausgewertet werden, aufweisend folgende Schritte:
    Ermitteln vor Beginn des ersten Setzvorganges einer auf den jeweiligen Blindbefestiger wirkenden Mindestzugkraft aus einer Anzahl von Probe-Setzprozessen, deren Größe zwischen der zur Verformung des Blindbefestigers erforderlichen und der zum Bewegen der leeren Zughülse erforderlichen Zugkraft liegt;
    Ausziehen des Blindbefestigers bis auf diesen eine der Mindestzugkraft entsprechende Zugkraft wirkt;
    Starten des Messvorganges und Setzen eines von einem Rechner getakteten Impulszählers;
    Messen der während des Ausziehens des Blindbefestigers auf diesen bis zur Erreichung der Maximalkraft bzw zur Erreichung der Abrißkraft wirkenden Zugkraft in Abhängigkeit der vom Impulszähler ausgehenden Impulse;
    Umwandeln der ermittelten Messwerte in einem Rechner zuführbare und von diesem verarbeitbare Signale;
    Speichern der Werte der erzeugten Signale zusammen mit den jeweiligen Werten des Impulszählers;
    Vergleichen der Werte der erzeugten Signale und der jeweiligen Werte des Impulszählers mit im Speicher abgelegten Werten eines Referenz-Setzpro-Ausgeben und/oder Speichern eines das Ergebnis des Vergleiches dokumentierenden Signals.
  2. Verfahren zur Überwachung der Verarbeitung von Blindbefestigern nach Patentanspruch 1, wobei nach der Verarbeitung eines ersten Blindbefestigers die Verarbeitung eines zweiten Blindbefestigers erfolgt, dessen Kriterien für den Setzprozess unterschiedlich zu den Kriterien des ersten Setzprozesses sind, aufweisend folgende weiteren Schritte
    Ausziehen des zweiten Blindbefestigers bis auf diesen die der für seine Setzprozess-Kriterien ermittelten zweiten Mindestzugkraft entsprechende Zugkraft wirkt;
    Starten eines zweiten Messvorganges und Setzen eines vom Rechner getakteten gegebenenfalls zweiten Impulszählers;
    Messen der während des Ausziehens des zweiten Blindbefestigers auf diesen bis zum Erreichen der Maximalkraft bzw der Abrißkraft wirkenden Zugkraft in Abhängigkeit der vom zweiten Impulszähler ausgehenden Impulse;
    Umwandeln der beim zweiten Messvorgang ermittelten Messwerte in einem Rechner zuführbare und von diesem verarbeitbare Signale;
    Speichern der Werte der erzeugten zweiten Signale zusammen mit den jeweiligen Werten des zweiten Impulszählers;
    Vergleichen der Werte der erzeugten zweiten Signale und der jeweiligen Werte des zweiten Impulszählers mit im Speicher abgelegten Werten eines zweiten Referenz-Setzprozesses;
    Ausgeben und/oder Speichern eines das Ergebnis des zweiten Vergleiches dokumentierenden zweiten Signals.
  3. Verfahren zur Überwachung der Verarbeitung von Blindbefestigern nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Vorliegen des Ergebnisses des zweiten Vergleichs entweder ein Freigabesignal oder ein Fehlersignal ausgegeben wird.
  4. Verfahren zur Überwachung der Verarbeitung von Blindbefestigern nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlersignal an eine Kontrollstelle weitergeleitet wird, die die unmittelbare Einleitung eines weiteren Setzprozesses verhindert.
  5. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht vorhandenem Blindbefestiger erfolgendem Setzprozess der Meßvorgang nicht gestartet wird.
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