EP3600715A1 - Verfahren zum setzen einer umformtechnisch gefügten verbindung - Google Patents

Verfahren zum setzen einer umformtechnisch gefügten verbindung

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Publication number
EP3600715A1
EP3600715A1 EP18714759.0A EP18714759A EP3600715A1 EP 3600715 A1 EP3600715 A1 EP 3600715A1 EP 18714759 A EP18714759 A EP 18714759A EP 3600715 A1 EP3600715 A1 EP 3600715A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
setting
force
auxiliary joining
joining part
difference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18714759.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Normen Fuchs
Thomas Nehls
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.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP3600715A1 publication Critical patent/EP3600715A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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 is in the field of mechanical engineering and especially in the field of joining technology. It can be used with particular advantage in riveted joints.
  • Blind rivet nuts formed, which allow the processing and setting of only one working side.
  • a blind rivet nut is usually inserted through an opening of the components to be joined and it will
  • blind riveting for example, from DE 602004 000 246 T2 discloses the use of blind rivet nuts, in which the tensile force is applied by means of a threaded bolt, which is screwed into the closing head and movement usually after compression again Will get removed.
  • a setting process are basically setting devices, for example from DE 33 06 827 AI known, which control the joining process by mechanical stops and monitoring the setting force and the setting path.
  • Riveting known using a riveting tool driven by a motor, with an electric motor whose current is detected for monitoring the setting force.
  • the path traveled by the rivet element during the setting process is repeatedly measured by the movement of the setting device.
  • Various measuring points with respect to the path and the setting force applied at each measuring point are checked and compared with reference values, whereby the setting process of the rivet element is qualitatively not accepted if, at a measuring point, the setting force applied there lies outside the reference force value range for this measuring point.
  • DE 10 2013 112 363 A1 discloses a method for producing a compound connected by forming technology, in which the setting path is measured together with the force exerted and difference quotients are formed.
  • the setting process is the method according to DE 10 2013 112 363 AI by a predetermined breaking point on the rivet
  • the present invention has for its object to provide a method for setting a compound-bonded compound with or without an auxiliary joining part and a setting device for setting such a connection, the conclusion of a viable connection even with variations of input variables such as manufacturing tolerances of auxiliary joining parts or components guarantee.
  • the object is achieved with the features of the invention by a method according to claim 1.
  • the claims 2 to 11 relate to advantageous embodiments of the method.
  • the claim 12 relates to a setting device for setting an auxiliary joining part and the claims 13 to 18 relate to advantageous embodiments of such a setting device.
  • the invention accordingly relates to a method for producing a compound-bonded compound of at least two components or of a component with an auxiliary joining part, in which by a continuous
  • Component material of one or more of the components is formed, wherein during the setting process, the applied force and the setting path are detected.
  • the object is achieved by repeatedly forming difference quotients from a difference between consecutively exerted forces F and a difference of the traveled setting path S and with at least one
  • Reference value are compared and that the setting process is aborted in the range of an increase in the process force as soon as the difference quotient reaches or exceeds a predetermined reference value.
  • the difference quotient determined in this way continuously or regularly connects the process variables setting path and setting force during the setting process and enables the individual evaluation of the joining process and the assessment of the reliability of the joint connection under
  • the process curve which describes the change of setting force with the setting path, shows that the setting force initially increases until a plastic deformation of the auxiliary joining part / rivet or the components to be joined begins, then thereafter, the setting force only slightly increases and sometimes even slightly decreases and to the end of the
  • the abort criterion can also be the increase in the setting force / the exceeding of a reference value of the difference quotient after passing through a plateau / area with a difference quotient close to zero.
  • At least one difference quotient is greater than or equal to one
  • Difference quotient must be compared with a single stored reference value in order to check the occurrence of the abort criterion. There is thus no need to elaborate determination of reference values along the process curve for preparing the settlement path or for reference measurement for individual types of rivets. It has to be for every type of
  • Joining connection only a single reference size can be determined as a termination criterion in the form of a predetermined difference quotient.
  • the forming compound can be combined with or without
  • An advantageous embodiment of the invention is that during the setting process, the covered Setzweg is detected continuously and that in certain path intervals of the distance traveled Setzweges or at fixed waypoints the force exerted and the traveled Setzweg measured, determined differences of the force and the Setzweges to each last past measurement and a quotient of the difference of the applied forces and the difference of the traveled Setzwege determined and compared with a reference value.
  • the intervals / intervals in which the difference quotients are formed are based in this case on the distance traveled.
  • the points can be equidistant or they can be at the beginning of the
  • the force and the set path at intervals of the set path of at most 0.1 mm or in time intervals that are less than or equal to 2 milliseconds are detected.
  • the force exerted as well as the distance traveled measured determines differences in the force and the setting path to the last previous measurement and a Quotient of the difference of the applied forces and the difference of the distances traveled is determined and compared with a reference value. It can be assumed that a setting tool performs the setting process continuously by increasing the setting force and covering the setting path, in which case the difference quotients can be formed and compared with the reference value in time-constant or condensing intervals of the setting process.
  • a force transmission element in particular a
  • Clamping device a stamp or a screw with the setting side of an auxiliary joining part, in particular rivet and connected thereto by means of
  • Force transmission element is exerted a force on the auxiliary joining part, which is sufficient to transform the auxiliary joining part.
  • Threaded pin exerted the necessary force on the rivet and after the
  • the grub screw can be unscrewed again.
  • Other embodiments provide that with the end of the rivet on which the setting head is formed, a pin is permanently connected, which is separated after the application of the force. It may, as mentioned above by way of example, also be provided that after a deformation of the
  • Auxiliary joining parts in particular rivet the pin or the screw from the setting side of the auxiliary joining part, in particular rivet residue-free and non-destructive is removed, in particular by unscrewing.
  • Part surface receives, in particular during clinching / clinching, and thereon by means of the force transmission element, a force on the
  • Component material is applied, which is sufficient to a connecting element in the components, in particular in the form of a positive
  • the invention relates not only to a method of the type described above, but also to a setting device for producing a joining compound of at least two components, in which a auxiliary joining part and / or a by a continuous force of a setting device
  • Component material of one or more of the components is formed, with a first detection device which detects the setting path during the setting process and with a second detection device which detects the applied force during the setting process, characterized in that a
  • Processing device is provided which is adapted to
  • a processing device is provided which is adapted to determine differences of successively detected values of the applied force F and differences of the respective covered set paths S, to determine a difference quotient Delta F / Delta S from these differences and to compare this with at least one stored reference value.
  • the processing device can be designed, for example, as a microcontroller, in which measured values of the setting path and the setting force are processed. Differences to past measurements can also be determined by the microcontroller and in the form of a
  • Microcontroller provided a memory device in which one or more reference values are stored, wherein for a fixed rivet or a certain type of reshaping joint connection
  • the processing device is set up to abort the setting process in the region of the increase of the process force as soon as the difference quotient reaches or exceeds a predetermined reference value.
  • a device for connecting the setting tool is provided with a part of a Hilfs alterngeteils in the form of a blind rivet nut or a locking ring bolt, in particular, the setting tool is detachable from the part of the auxiliary joining part again.
  • This device can be realized, for example, by a setting tool with its own screw drive, which connects a screw with the blind rivet nut and this connection by unscrewing after the setting process again dissolves.
  • a setting tool in which the device for connecting the setting tool with a part of the auxiliary joining part, in particular locking ring bolt, a clamping device which engages the locking ring bolt during the setting process until complete deformation of the locking ring, in particular the Setting device of the part of the auxiliary joining part is releasable again.
  • a setting device in which a device for the contact of the setting device with a part of an auxiliary joining part in the form of a
  • a setting device may be provided, in which a device for the contact of the setting device with a part of a component for Clinching / clinching is provided, in particular, the setting tool from the part of the component is releasable again.
  • FIG. 2 shows the blind rivet nut of FIG. 1 after the setting process
  • FIG. 3 schematic elements of a setting device
  • Fig. 5 shows schematically a representation of a clinch process, as well
  • FIGS. Figures 6 and 7 show in schematic form the process of the semi-hollow punch rivet.
  • Fig. 1 shows a blind rivet nut as an example of a technically joined auxiliary joining part 1, which is joined by way of example to a sheet 2 or by means of a layering of a plurality of sheets.
  • an opening 3 is provided in the sheet 2, in which the blind rivet nut 1 is inserted.
  • the blind rivet nut 1 has a setting head 4 in the form of a radially outwardly projecting flange and in the region of the closing head, which is formed in the blind rivet nut shown only in the course of the setting process, an internal thread. 5
  • a set screw 11 (see Fig. 3) is inserted and screwed into the thread 5 and pulled in the direction of the arrow 6 to initiate the setting process.
  • Fig. 2 shows the deformed state of the rivet 1 after the setting end 7 of the rivet has been pulled up in the direction of the arrow 6.
  • the shaft 8 of the rivet has a longitudinal section with the thread 5, as well as a smooth, usually thinner walled portion 9 (forming area), which buckles in the course of the pulling movement, so that the rivet 1 shortens in the direction of the pulling movement 6.
  • the region 9 of the shank 8 forms into a bead 9a projecting radially outward, which bears against the metal sheet 2.
  • the rivet 1 is thus fixed to the flange 4 on the one hand and the bead 9 a on the other hand at the edge of the opening 3 in the sheet or the sheet stack 2.
  • each setting tool for the forming-technical joining has a device in order to impart a translational movement to the auxiliary joining part and / or the component material.
  • These can be tensile or compressive forces. In this case, both the transmitted force and the traveled translational path of the device are detected separately.
  • FIG. 3 shows by way of example schematically parts of a setting tool 10 for a
  • a drive element 13 is shown in the form of a drive pin, which engages in the threaded pin 11 at its upper end for transmitting a rotational movement.
  • the drive element 13 is thus in both
  • the threaded pin 11 is screwed by the drive of the drive element 13 in the thread 5.
  • the grub screw 11 passes through the longitudinal opening of the rivet 1.
  • On the setting tool is a
  • Platen 15 is provided, which is placed on the rivet 1 or on the material to be riveted 2.
  • This support plate 15 serves as an abutment for the setting tool during the setting process, if by means of a draw tube 16, the threaded pin 11 is pulled at its head 17 in the direction of arrow 18 to compress the rivet 1.
  • a traction drive is provided which in the figure
  • the draw tube has at its end facing the rivet on an inner flange 16 a, which rests against the head 17 of the threaded pin 11. The tensile force, in the direction of arrow 18 on the draft tube and on the
  • Grub screw 11 and thus acts on the closing end of the rivet is detected by means of a force sensor 19.
  • the path traveled by the draw tube 16 during the setting process is detected continuously by the displacement sensor 20. The information about the
  • Processing means 21 as well as by the sensor 20, the value of each currently traversed path of the threaded pin 11.
  • force intervals or Setzwegintervallen the processing means 21 forms a difference of the respectively detected setting force to the set in the previous measurement setting force and a difference of Recorded Setzweges to the Setzweg recorded in the previous measurement and forms of these differences one
  • Fig. 4 shows a diagram in which on the horizontal axis of the covered Setzweg S and on the vertical axis, the setting force F is shown.
  • the corresponding process curve 22 shows the course of the setting force F over the progressive setting path S. It turns out that initially at a
  • the curve 23 shows for each point of the set S the slope of
  • Another embodiment relates to two sheets to be joined and a Hilfs alterngeteil in the form of a locking ring bolt without Abrissteil consisting of bolts and locking ring.
  • the locking ring bolt is caught by a clamping device and pulled into the bolt longitudinal axis.
  • the mouthpiece of the setting tool is supported on the upper side of the closing ring.
  • the components to be joined are pressed together, with increasing setting force, the mouthpiece of the setting tool begins with the deformation of the locking ring by sliding over the outside of the locking ring.
  • the locking ring is reshaped so that the material of the locking ring has been formed in the groove geometry of the bolt and a positive connection has been created.
  • the Setzweg is the path that attached to a mandrel
  • Fig. 5 shows two joined sheets 24, 25, by means of clinching, also
  • Auxiliary joining part are joined together. This is done by applying pressure by means of a press ram 26, which is pressed in the direction of the arrow 27 against the sheets, so that they deform into the opposite and provided with a pot-shaped recess 28 die 29 into it.
  • the die 29 may have movable parts 29 a, 29 b passing through
  • Fig. 6 shows two sheets to be joined 31, 32 and an auxiliary joining part in the form of a Halbhohlstanzniets 33 and arranged under the sheets
  • the lower sheet 32 is not pierced by the rivet 33.
  • the path of travel is the path traveled by the punch 37 during the setting process.
  • the setting force is the force exerted by the punch.
  • Another embodiment relates to two sheets to be joined as well as an auxiliary joining part in the form of a solid rivet and a die arranged under the sheets, consisting of cutting and stamping ring.
  • Component material forms a stamping ring.
  • the path of settlement is the path that the stamp travels during the setting process.
  • the setting force is the force exerted by the punch.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer umformtechnisch gefügten Verbindung von wenigstens zwei Bauteilen (2, 24, 25, 31, 32) oder von einem Bauteil mit einem Hilfsfügeteil (1, 33) oder Funktionselement, bei dem durch eine stetige Krafteinwirkung eines Setzgerätes (10, 26, 29, 34, 37) ein Hilfsfügeteil (1, 33) und/oder ein Bauteilwerkstoff eines oder mehrerer der Bauteile (2, 24, 25, 31, 32) umgeformt wird, wobei beim Setzvorgang die ausgeübte Kraft sowie der Setzweg erfasst werden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass wiederholt Differenzenquotienten aus einer Differenz von nacheinander ausgeübten Kräften F und einer Differenz von zurückgelegten Setzwegen S gebildet und mit wenigstens einem Referenzwert verglichen werden und dass der Setzvorgang im Bereich eines Anstiegs der Prozesskraft abgebrochen wird, sobald der Differenzenquotient einen vorgegebenen Referenzwert erreicht oder überschreitet.

Description

Verfahren zum Setzen einer umformtechnisch
gefügten Verbindung
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Maschinenbaus und speziell auf dem Gebiet der Fügetechnik. Sie ist mit besonderem Vorteil bei Nietverbindungen einsetzbar.
Umformtechnisch zu fügende mechanische Hilfsfügeteile sind im Stand der Technik seit langem bekannt. So ist das Fügen von Metallteilen, insbesondere Blechen, vor der Einführung der Schweißtechnik überwiegend mit Schraub- und Niettechnik durchgeführt worden. Bei einer Nietverbindung ist in vielen Fällen ein Niet vorgesehen mit einem Nietschaft, der eine Öffnung durchsetzt und auf einer Seite einen Setzkopf sowie auf der gegenüberliegenden Seite einen Schließkopf aufweist. Die Verbindung wird durch Bearbeiten des Schließkopfes und seine Verformung hergestellt und ist üblicherweise nicht zerstörungsfrei zu lösen. Sonderformen von Nieten sind beispielsweise durch genannte
Blindnietmuttern gebildet, die die Bearbeitung und das Setzen von nur einer Arbeitsseite erlauben. Eine Blindnietmutter wird üblicherweise durch eine Öffnung der zu fügenden Bauteile gesteckt und darauf wird das
durchgesteckte Ende durch Aufbringen einer Zugkraft gestaucht und unter Ausbildung eines Schließkopfes verformt.
Zu den betrachteten umformtechnischen Fügeverfahren gehört auch das sogenannte Clinchen/Durchsetzfügen, der Schließringbolzen und das
Stanznieten (Halbhohlstanznieten, Vollstanznieten).
Es sind aus dem Stand der Technik verschiedene Arten der Blindniettechnik bekannt, wobei beispielsweise aus der DE 602004 000 246 T2 die Anwendung von Blindnietmuttern hervorgeht, bei denen die Zugkraft mittels eines Gewindebolzens aufgebracht wird, der in den Schließkopf eingeschraubt und nach der Stauch bewegung üblicherweise wieder entfernt wird.
Für die Durchführung eines Setzvorgangs sind grundsätzlich Setzgeräte, beispielsweise aus der DE 33 06 827 AI bekannt, die durch mechanische Anschläge sowie unter Überwachung der Setzkraft und des Setzweges den Fügeprozess steuern. Es kann dabei ein bestimmter Setzweg oder eine Setzkraft vorgegeben werden, bei deren Erreichen der Setzvorgang beendet wird und bei der auf Grund von Erfahrungswerten davon auszugegangen wird, dass eine zuverlässige Verbindung zustande gekommen ist.
Aus der DE 10 2007 059 422 AI ist ein Verfahren zum Setzen von
Nietelementen bekannt, wobei ein von einem Motor angetriebenes Nietgerät verwendet wird, mit einem Elektromotor, dessen Strom zur Überwachung der Setzkraft erfasst wird. Zudem wird der Weg, den das Nietelement während des Setzvorgangs zurücklegt, anhand der Bewegung der Setzeinrichtung wiederholt gemessen. Es werden verschiedene Messpunkte bezüglich des Weges und der bei jedem Messpunkt aufgebrachten Setzkraft überprüft und mit Referenzwerten verglichen, wobei der Setzvorgang des Nietelementes qualitativ nicht akzeptiert wird, wenn an einem Messpunkt die dort aufgebrachte Setzkraft außerhalb des Referenzkraftwertebereiches für diesen Messpunkt liegt. Aus der DE 10 2013 112 363 AI ist ein Verfahren zur Erzeugung einer umformtechnisch gefügten Verbindung bekannt, bei dem der Setzweg zusammen mit der ausgeübten Kraft gemessen wird und Differenzen- quotienten gebildet werden. Hierdurch wird das Abreißen eines Abreißabschnitts eines Niets identifiziert. Ziel ist hierbei nicht der Abbruch des Setzvorganges, sondern das frühzeitige Zurückfahren des Setzkolbens, um Produktionszeit zu sparen. Der Setzvorgang wird beim Verfahren nach DE 10 2013 112 363 AI durch eine Sollbruchstelle am Nietelement
vordefiniert.
Aus der DE 10 2007 059 422 AI ist ein Setzverfahren bekannt, bei dem Kraft- und Wegmessungen durchgeführt werden, wobei die Messwerte zur
Beurteilung der Fügequalität entlang des Setzweges mit Referenzwert- bereichen verglichen werden. Die Erfassung des Differenzenquotienten erfolgt nach Abschluss des Setzvorganges zu Zwecken der Qualitätssicherung. Im Ergebnis können so Unregelmäßigkeiten des Setzvorganges nachträglich erkannt werden, ein aktiver Eingriff und damit eine Vermeidung von
Unregelmäßigkeiten ist somit nicht möglich.
Aus der DE 20 2016 103 269 Ul ist ein Setzverfahren bekannt, bei dem Weg- und Kraftmessungen durchgeführt und Differenzenquotienten aus diesen Größen zur Qualifizierung des Setzprozesses (d.h. nach Abschluss des
Setzvorganges) verwendet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Setzen einer umformtechnisch gefügten Verbindung mit oder ohne ein Hilfsfügeteil sowie ein Setzgerät zum Setzen einer solchen Verbindung zu schaffen, die das Zustandekommen einer tragfähigen Verbindung auch bei Schwankungen von Eingangsgrößen wie beispielsweise Fertigungstoleranzen der Hilfsfügeteile oder Bauteile gewährleisten.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Erfindung durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Patentansprüche 2 bis 11 beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens. Der Patentanspruch 12 bezieht sich auf ein Setzgerät zum Setzen eines Hilfsfügeteiles und die Patentansprüche 13 bis 18 beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen eines solchen Setzgerätes.
Die Erfindung bezieht sich demgemäß auf ein Verfahren zum Erzeugen einer umformtechnisch gefügten Verbindung von wenigstens zwei Bauteilen oder von einem Bauteil mit einem Hilfsfügeteil, bei dem durch eine stetige
Krafteinwirkung eines Setzgerätes ein Hilfsfügeteil und/oder ein
Bauteilwerkstoff eines oder mehrerer der Bauteile umgeformt wird, wobei beim Setzvorgang die ausgeübte Kraft sowie der Setzweg erfasst werden.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass wiederholt Differenzenquotienten aus einer Differenz von nacheinander ausgeübten Kräften F und einer Differenz des zurückgelegten Setzweges S gebildet und mit wenigstens einem
Referenzwert verglichen werden und dass der Setzvorgang im Bereich eines Anstiegs der Prozesskraft abgebrochen wird, sobald der Differenzenquotient einen vorgegebenen Referenzwert erreicht oder überschreitet.
Der auf diese Weise laufend oder regelmäßig ermittelte Differenzenquotient setzt die Prozessgrößen Setzweg und Setzkraft während des Setzprozesses in Verbindung und ermöglicht die individuelle Bewertung des Fügeprozesses und die Einschätzung der Zuverlässigkeit der Fügeverbindung unter
Berücksichtigung von Schwankungen der Eingangsgrößen wie beispielsweise in Fertigungstoleranzen der Niete, Toleranzen von Bohrungen in den zu fügenden Bauteilen und Toleranzen des Setzgerätes. Die Prozesskurve, die die Änderung der Setzkraft mit dem Setzweg beschreibt, zeigt, dass die Setzkraft zunächst ansteigt bis eine plastische Verformung des Hilfsfügeteils/Niets oder der zu fügenden Bauteile beginnt, dass danach die Setzkraft nur wenig weiter ansteigt und teilweise sogar geringfügig sinkt und dass zum Ende des
Fügeprozesses ein starker und deutlicher Anstieg der Setzkraft erfolgt. Der Bereich einer relativ gleichbleibenden Setzkraft beim Setzen eines Blindniets kennzeichnet den Abschnitt des Installationsprozesses, auf dem der
Umformbereich am Schaft des Hilfsfügeteils (Blindnietmutter) einknickt und verformt wird, bis die Stauchung beendet ist. Eine weitergehende Verformung ist durch eine Stauchung des Niets nicht mehr möglich. An diesem Punkt des steilen Anstieges der Prozesskraft kann üblicherweise der Setzvorgang abgebrochen werden. So ist auch das Merkmal "im Bereich des Anstiegs der Prozesskraft" in den Ansprüchen zu verstehen. Ein Abbruch des Setzvorgangs erfolgt in dem Bereich der Setzbewegung / des Setzvorgangs, in dem die plastische Verformung eines Hilfsfügeteils oder des Bauteilwerkstoffs beendet ist und ein deutlicher Anstieg der Setzkraft erfolgt. Der Abbruch erfolgt hierbei regelungstechnisch, d.h. unabhängig von einem Absinken der Kraft beispielsweise infolge des Abreißens eines konstruktiv vorgesehenen
Abreißabschnitts.
Da nach dem Beginn der plastischen Verformung zunächst ein Plateau der Setzkraft durchlaufen wird, kann als Abbruchkriterium auch das Ansteigen der Setzkraft / das Überschreiten eines Referenzwerts des Differenzenquotienten nach Durchlaufen eines Plateaus / eines Bereiches mit einem Differenzenquotienten nahe null dienen.
Es ist auch denkbar, den Setzvorgang abzubrechen, sobald wenigstens eine der folgenden Bedingungen oder Kombinationen von Bedingungen erfüllt ist:
1. Zwei unmittelbar nacheinander ermittelte Werte des
Differenzenquotienten sind beide größer als oder gleich einem
Referenzwert.
2. Wenigstens ein Differenzenquotient ist größer als oder gleich einem
Referenzwert, und gleichzeitig ist der Wert der Setzkraft an diesem Punkt des Setzvorgangs größer als oder gleich einem weiteren Referenzwert. Auch hierdurch wird die Fehlerquote durch Fehlmessungen reduziert.
3. Es werden auch Differenzen zwischen unmittelbar nacheinander
ermittelten Differenzenquotienten ermittelt, und sobald eine solche Differenz einen Referenzwert erreicht oder überschreitet, wird der Setzvorgang abgebrochen.
4. Der Differenzenquotient und die Differenz aufeinander folgender
Differenzenquotienten erreichen oder überschreiten je einen
vorgegebenen Differenzwert. 5. In den Fällen 3 und 4 tritt als zusätzliche Bedingung das Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Setzkraft hinzu.
Analoges gilt für das Clinchen, den Schließringbolzen und das Stanznieten (Halbhohlstanznieten, Vollstanznieten).
Eine optimierte Überwachung des Setzvorgangs ist mittels der genannten Differenzenquotienten und gegebenenfalls der übrigen erwähnten Größen möglich, die über bestimmte Intervalle die Unterschiede der Setzkraft und des Setzweges in Beziehung zueinander setzen. Weiter unten werden die
Prozesskurve und der Verlauf des Differenzen- bzw. Differentialquotienten noch gezeigt und näher erläutert.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind lediglich die Erfassung von Prozessgrößen mittels zweier Sensoreinrichtungen sowie die laufende Bildung von Differenzenquotienten notwendig. Der
Differenzenquotient muss mit einem einzigen hinterlegten Referenzwert verglichen werden, um das Eintreten des Abbruchskriteriums zu prüfen. Es ist damit auch keine aufwendige Ermittlung von Referenzwerten entlang der Prozesskurve zur Vorbereitung des Setzweges oder zur Referenzmessung für einzelne Typen von Nieten notwendig. Es muss für jede Art der
Fügeverbindung nur eine einzige Referenzgröße als Abbruchkriterium in Form eines vorgegebenen Differenzenquotienten ermittelt werden.
Die Anforderungen an gespeicherte Referenzwerte und an die Qualität und den Aufwand des Bewertungsvorganges sind damit niedrig gehalten.
Die umformtechnisch gefügte Verbindung kann mit oder auch ohne
Verwendung eines Hilfsfügeteils wie beispielsweise eines Niets, einer
Blindnietmutter, eines Schließringbolzens oder Stanzniets (Halbhohlstanzniet, Vollstanzniet) erhalten werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass während des Setzvorganges laufend der zurückgelegte Setzweg erfasst wird und dass in bestimmten Weginterwallen des zurückgelegten Setzweges oder an festgelegten Wegpunkten die ausgeübte Kraft sowie der zurückgelegte Setzweg gemessen, Differenzen der Kraft und des Setzweges zur jeweils letzten zurückliegenden Messung ermittelt und ein Quotient aus der Differenz der aufgewandten Kräfte und der Differenz der zurückgelegten Setzwege ermittelt und mit einem Referenzwert verglichen wird.
Die Zwischenräume/Intervalle, in denen die Differenzenquotienten gebildet werden, orientieren sich in diesem Fall an dem zurückgelegten Setzweg. Dabei können die Punkte äquidistant sein oder sie können zu Beginn des
Setzvorgangs weitere Abstände voneinander aufweisen, als zum Ende des Setzvorganges, wenn der Abbruch zu erwarten ist. Die Dichte der Wegpunkte, an denen der Differenzenquotient gebildet wird, kann auch über den Setzweg gleichmäßig zunehmen.
Es kann dabei vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Kraft und der Setzweg in Intervallen des Setzweges von höchstens 0,1 mm oder in Zeitintervallen, die kleiner oder gleich 2 Millisekunden sind, erfasst werden.
Es kann auch vorteilhaft vorgesehen sein, dass während des Setzvorganges laufend die ausgeübte Kraft erfasst und nach bestimmten
Setzkrafterhöhungen oder zu bestimmten erreichten Kraftwerten die ausgeübte Kraft sowie der zurückgelegte Setzweg gemessen, Differenzen der Kraft und des Setzweges zur jeweils letzten zurückliegenden Messung ermittelt und ein Quotient aus der Differenz der aufgewandten Kräfte und der Differenz der zurückgelegten Setzwege ermittelt und mit einem Referenzwert verglichen wird.
In diesem Fall orientieren sich die Intervalle in denen die
Differenzenquotienten gebildet werden an der sich fortschreitend
verändernden Setzkraft. Dies ist insbesondere in solchen Fällen sinnvoll, in denen die Setzkraft sich mit der Umformung stetig ändert, insbesondere sich stetig und monoton vergrößert.
Letztlich kann es auch vorgesehen sein, dass während des Setzvorganges zu vorbestimmten Zeiten oder in vorbestimmten Zeitintervallen die ausgeübte Kraft sowie der zurückgelegte Setzweg gemessen, Differenzen der Kraft und des Setzweges zur jeweils letzten zurückliegenden Messung ermittelt und ein Quotient aus der Differenz der aufgewandten Kräfte und der Differenz der zurückgelegten Setzwege ermittelt und mit einem Referenzwert verglichen wird. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass ein Setzgerät den Setzprozess kontinuierlich durch Erhöhung der Setzkraft und Zurücklegen des Setzweges durchführt, wobei dann in zeitlich gleichbleibenden oder sich verdichtenden Abständen des Setzvorgangs die Differenzenquotienten gebildet und mit dem Referenzwert verglichen werden können.
In einer weiteren Ausführungsform kann zudem vorgesehen sein, dass zunächst ein Kraftübertragungselement, insbesondere eine
Klemmvorrichtung, ein Stempel oder eine Schraube mit der Setzseite eines Hilfsfügeteils, insbesondere Niets verbunden und darauf mittels des
Kraftübertragungselements eine Kraft auf das Hilfsfügeteil ausgeübt wird, die ausreichend ist, um das Hilfsfügeteil umzuformen.
Es ist sinnvoll, mittels eines Stifts oder einer Schraube die Setzkraft auf der Setzseite des Hilfsfügeteils auf den Schließkopf des Niets auszuüben und den Stift oder die Schraube vorteilhaft nach dem Setzvorgang auch zu entfernen.
Hierzu ist es grundsätzlich bekannt, an dem Ende eines Niets, insbesondere einer Blindnietmutter, an dem der Schließkopf ausgebildet wird, ein
Innengewinde zur Verbindung mit einem Gewindestift vorzusehen. Dieser wird vor dem Setzvorgang eingeschraubt, danach wird mittels des
Gewindestifts die notwendige Kraft auf den Niet ausgeübt und nach dem
Herstellen der Verbindung kann der Gewindestift wieder ausgeschraubt werden. Andere Ausführungsformen sehen vor, dass mit dem Ende des Niets, an dem der Setzkopf ausgebildet wird, ein Stift dauerhaft verbunden ist, der nach dem Aufbringen der Kraft abgetrennt wird. Es kann, wie oben beispielhaft erwähnt, auch vorgesehen sein, dass nach einer Verformung des
Hilfsfügeteiles, insbesondere Niets der Stift oder die Schraube von der Setzseite des Hilfsfügeteiles, insbesondere Niets rückstandsfrei und zerstörungsfrei entfernt wird, insbesondere durch Ausschrauben.
In diesem Fall wird an dem Stift oder der Schraube von der Setzseite des Hilfsfügeteiles hergezogen, um die Schließseite zu stauchen und darauf kann auf der Setzseite der Stift oder die Schraube entweder abgeschnitten oder anderweitig abgetrennt oder ausgeschraubt werden.
Es kann auch eine Implementierung vorgesehen sein, bei der zunächst ein Kraftübertragungselement, insbesondere ein Stempel, Kontakt mit der
Bauteiloberfläche aufnimmt, insbesondere beim Clinchen/Durchsetzfügen, und darauf mittels des Kraftübertragungselements eine Kraft auf den
Bauteilwerkstoff ausgeübt wird, die ausreichend ist, um in den Bauteilen ein Verbindungselement, insbesondere in Form einer formschlüssigen
Verbindung, zu formen.
Die Erfindung bezieht sich außer auf ein Verfahren der oben erläuterten Art auch auf ein Setzgerät zum Erzeugen einer umformtechnisch gefügten Verbindung von wenigstens zwei Bauteilen, bei dem durch eine stetige Krafteinwirkung eines Setzgeräts ein Hilfsfügeteil und/oder ein
Bauteilwerkstoff eines oder mehrerer der Bauteile umgeformt wird, mit einer ersten Erfassungseinrichtung, die beim Setzvorgang den Setzweg erfasst sowie mit einer zweiten Erfassungseinrichtung, die beim Setzvorgang die ausgeübte Kraft erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Verarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist,
Differenzen von nacheinander erfassten Werten der ausgeübten Kraft F und Differenzen der jeweils erfassten zurückgelegten Setzwege S zu ermitteln, aus diesen Differenzen einen Differenzenquotient Delta F/Delta S zu ermitteln und diesen mit wenigstens einem gespeicherten Referenzwert zu vergleichen. Die Aufgabe wird hierbei dadurch gelöst, dass eine Verarbeitungseinrichtung vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, Differenzen von nacheinander erfassten Werten der ausgeübten Kraft F und Differenzen der jeweils erfassten zurückgelegten Setzwege S zu ermitteln, aus diesen Differenzen einen Differenzenquotient Delta F/Delta S zu ermitteln und diesen mit wenigstens einem gespeicherten Referenzwert zu vergleichen.
Die Verarbeitungseinrichtung kann beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildet sein, in dem Messwerte des Setzweges und der Setzkraft verarbeitet werden. Differenzen zu zurückliegenden Messungen können durch den Mikrocontroller ebenfalls ermittelt und in Form eines
Differenzenquotienten zueinander ins Verhältnis gesetzt werden. Es ist in dem Mikrocontroller eine Speichereinrichtung vorgesehen, in der ein oder mehrere Referenzwerte gespeichert werden, wobei zu einem festgelegten Niet oder einer bestimmten Art der umformenden Fügeverbindung die
Differenzenquotienten mit einem entsprechend diesem zugeordneten Referenzwert als Abbruchkriterium verglichen werden.
Zudem ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Setzvorgang im Bereich des Anstiegs der Prozesskraft abzubrechen, sobald der Differenzenquotient einen vorgegebenen Referenzwert erreicht oder überschreitet.
Es ist vorteilhaft weiter vorgesehen, dass eine Vorrichtung zum Verbinden des Setzgerätes mit einem Teil eines Hilfsfügeteils in Form einer Blindnietmutter oder eines Schließringbolzens vorgesehen ist, wobei insbesondere das Setzgerät von dem Teil des Hilfsfügeteiles wieder lösbar ist.
Diese Vorrichtung kann beispielsweise durch ein Setzgerät mit eigenem Schraubantrieb verwirklicht sein, der eine Schraube mit der Blindnietmutter verbindet und diese Verbindung durch Ausschrauben nach dem Setzvorgang wieder löst.
Es kann im Rahmen der Erfindung auch ein Setzgerät vorgesehen sein, bei dem die Vorrichtung zum Verbinden des Setzgerätes mit einem Teil des Hilfsfügeteils, insbesondere Schließringbolzen, eine Klemmvorrichtung aufweist, das den Schließringbolzen während des Setzprozesses bis zum vollständigen Umformen des Schließringes greift, wobei insbesondere das Setzgerät von dem Teil des Hilfsfügeteils wieder lösbar ist.
Weiter kann ein Setzgerät vorgesehen sein, bei dem eine Vorrichtung zum Kontakt des Setzgerätes mit einem Teil eines Hilfsfügeteils in Form eines
Halbhohlstanznietes oder Vollstanznietes vorgesehen ist, wobei insbesondere das Setzgerät von dem Teil des Hilfsfügeteils wieder lösbar ist.
Schließlich kann auch ein Setzgerät vorgesehen sein, bei dem eine Vorrichtung zum Kontakt des Setzgerätes mit einem Teil eines Bauteils zum Clinchen/Durchsetzfügen vorgesehen ist, wobei insbesondere das Setzgerät von dem Teil des Bauteils wieder lösbar ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in Figuren einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend erläutert.
Dabei zeigt
Fig. 1 schematisch einer Blindnietmutter vor dem Setzvorgang,
Fig. 2 die Blindnietmutter aus Figur 1 nach dem Setzvorgang,
Fig. 3 schematische Elemente eines Setzgerätes sowie
Fig. 4 den Verlauf von Prozessgrößen während des Setzvorganges.
Fig. 5 schematisch eine Darstellung eines Clinch-Vorganges, sowie
Fign. 6 und 7 in schematischer Form des Prozesses des Halbhohlstanznietes.
Die Fig. 1 zeigt eine Blindnietmutter als Beispiel eines umformtechnisch gefügten Hilfsfügeteiles 1, die beispielhaft an ein Blech 2 oder mittels der einen Schichtung aus mehreren Blechen gefügt wird. Dazu ist in dem Blech 2 eine Öffnung 3 vorgesehen, in die die Blindnietmutter 1 eingeschoben ist. Die Blindnietmutter 1 weist einen Setzkopf 4 in Form eines radial nach außen ragenden Flansches auf und im Bereich des Schließkopfes, der bei der gezeigten Blindnietmutter erst im Zuge des Setzprozesses gebildet wird, ein Innengewinde 5.
Von der Seite des Setzkopfes 4 her wird zur Einleitung des Setzvorgangs ein Gewindestift 11 (vgl. Fig. 3) eingeführt und in dem Gewinde 5 verschraubt und darauf in die Richtung des Pfeils 6 gezogen.
Die Fig. 2 zeigt den verformten Zustand des Niets 1 nachdem das Setzende 7 des Niets nach oben in Richtung des Pfeils 6 gezogen worden ist. Der Schaft 8 des Niets weist einen Längenabschnitt mit dem Gewinde 5, sowie einen glatten, üblicherweise dünnwandigeren Abschnitt 9 (Umformbereich) auf, der im Rahmen der Zugbewegung einknickt, so dass der Niet 1 sich in Richtung der Zugbewegung 6 verkürzt. Dabei formt sich der Bereich 9 des Schaftes 8 zu einer radial nach außen ragenden Wulst 9a aus, die sich an das Blech 2 anlegt. Der Niet 1 ist damit mit dem Flansch 4 einerseits und dem Wulst 9a andererseits am Rand der Öffnung 3 in dem Blech oder dem Blechstapel 2 festgelegt.
Allgemein besitzt jedes Setzgerät für das umformtechnische Fügen eine Vorrichtung, um eine translatorische Bewegung auf das Hilfsfügeteil und/oder den Bauteilwerkstoff aufzuprägen. Dies können Zug- oder Druckkräfte sein. Dabei werden sowohl die übertragene Kraft als auch der zurückgelegte translatorische Weg der Vorrichtung getrennt erfasst. Die Fig. 3 zeigt beispielhaft schematisch Teile eines Setzgerätes 10 für eine
Blindnietmutter. In der Figur ist zunächst der Gewindestift 11 mit dem
Außengewinde 12 dargestellt, das in das Innengewinde 5 der Blindnietmutter 1 eingreift. Hierzu ist ein Antriebselement 13 in Form eines Antriebsstiftes gezeigt, der in den Gewindestift 11 an seinem oberen Ende zur Übertragung einer Drehbewegung eingreift. Das Antriebselement 13 ist somit in beiden
Drehrichtungen um seine Längsachse 14 drehbar.
Zu Beginn eines Setzvorganges wird der Gewindestift 11 durch den Antrieb des Antriebselementes 13 in das Gewinde 5 eingeschraubt. Der Gewindestift 11 durchsetzt dabei die Längsöffnung des Niets 1. An dem Setzgerät ist eine
Auflageplatte 15 vorgesehen, die auf den Niet 1 oder auf das zu nietende Material 2 aufgesetzt wird. Diese Auflageplatte 15 dient als Widerlager für das Setzgerät während des Setzvorgangs, wenn mittels eines Zugrohres 16 der Gewindestift 11 an seinem Kopf 17 in Richtung des Pfeils 18 gezogen wird, um den Niet 1 zu stauchen. Hierzu ist ein Zugantrieb vorgesehen, der in der Figur
3 nicht näher dargestellt ist und der das Zugrohr 16 in Richtung des Pfeils 18 zieht. Das Zugrohr weist an seinem dem Niet zugewandten Ende einen Innenflansch 16a auf, der sich an den Kopf 17 des Gewindestifts 11 anlegt. Die Zugkraft, die in Richtung des Pfeils 18 auf das Zugrohr und auf den
Gewindestift 11 und somit auf das Schließende des Niets wirkt, wird mittels eines Kraftsensors 19 erfasst. Der Weg, den das Zugrohr 16 während des Setzvorganges zurücklegt, wird laufend durch den Wegsensor 20 erfasst. Die Information über die
augenblicklich ausgeübte Kraft wird vom Sensor 19 zu der
Verarbeitungseinrichtung 21 geleitet, ebenso wie durch den Sensor 20 der Wert des jeweils momentan zurückgelegten Wegs des Gewindestifts 11. In festgelegten Zeitabständen, Kraftintervallen oder Setzwegintervallen bildet die Verarbeitungseinrichtung 21 eine Differenz der jeweils erfassten Setzkraft zu der bei der vorangegangenen Messung erfassten Setzkraft und eine Differenz des erfassten Setzweges zu dem bei der vorangegangenen Messung erfassten Setzweg und bildet aus diesen Differenzen einen
Differenzenquotienten. Dieser jeweils aktualisierte Differenzenquotient wird laufend mit einem Referenzwert verglichen und bei Erreichen oder
Überschreiten eines vorgegebenen Referenzwertes durch den
Differenzenquotienten wird der Setzvorgang abgebrochen bzw. beendet.
Die Fig. 4 zeigt ein Diagramm, bei dem auf der horizontalen Achse der zurücklegte Setzweg S und auf der vertikalen Achse die Setzkraft F dargestellt ist. Die entsprechende Prozesskurve 22 zeigt den Verlauf der Setzkraft F über den fortschreitenden Setzweg S. Es zeigt sich, dass zunächst bei einem
Komprimieren des Niets von einem Weg 0 bis zu einem Weg Sl keine Kraft aufzuwenden ist, da hier lediglich das mechanische Spiel überwunden wird. Daraufhin steigt die für einen Setzweg erforderliche Kraft F stark an, um dann auf einem Plateau bis zu einem Punkt S2 relativ konstant zu bleiben. Am Punkt S2 verändert sich die Steigung der Prozesskurve deutlich.
Die Kurve 23 zeigt für jeden Punkt des Setzweges S die Steigung der
Prozesskurve 22 als Grenzwert des Differenzenquotienten
AF
~ÄS an. Am Punkt Sl zeigt sich ein Maximum der Steigung, die zum Punkt S3 bis fast auf 0 absinkt. Danach ergeben sich gewisse Schwankungen in der
Steigung, jedoch steigt die Steigung erst ab dem Punkt S2 stark und deutlich an. Es kann ein Grenzwert = Referenzwert
festgelegt sein, mit dem die jeweils gemessenen Differenzenquotienten verglichen werden. Bei Erreichen des Wertes am Punkt S4 wird dann der Setzvorgang abgebrochen. Der Graph, der in der Darstellung den Verlauf der Differenzenquotienten angibt, bildet somit ein sehr viel deutlicheres Differenzierungskriterium für den Abbruch des
Setzvorgangs als beispielsweise der reine Kraftverlauf über den Setzweg.
Somit ist durch die laufende Übermittlung und Überwachung der
Differenzenquotienten aus Setzkraft und Setzweg eine zuverlässige Methode gegeben, in einfacher und reproduzierbarer Weise eine zuverlässige und dauerhafte Verbindung mit einem umformtechnisch gefügten
Verbindungselement zu schaffen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf zwei zu verbindende Bleche sowie ein Hilfsfügeteil in Form eines Schließringbolzens ohne Abrissteil, bestehend aus Bolzen und Schließring. Der Schließringbolzen wird durch eine Klemmvorrichtung gefasst und in Bolzenlängsachse gezogen. Das Mundstück des Setzgerätes stützt sich an der Oberseite des Schließringes ab. Dadurch werden die zu verbindenden Bauteile zusammengepresst, mit zunehmender Setzkraft beginnt das Mundstück des Setzgerätes mit der Umformung des Schließringes, indem es über die Außenseite des Schließringes gleitet. Zum Abschluss des Setzprozesses ist der Schließring so umgeformt, dass sich das Material des Schließringes in die Rillengeometrie des Bolzens eingeformt hat und ein Formschluss entstanden ist.
Der Setzweg ist der Weg, den die an einem Zugdorn befestigte
Klemmvorrichtung während des Setzprozesses zurücklegt. Die Setzkraft ist die durch den Zugdorn ausgeübte Kraft. Die Fig. 5 zeigt zwei gefügte Bleche 24, 25, die mittels Clinchen, auch
Durchsetzfügen, also durch Umformung ohne Verwendung eines
Hilfsfügeteils, zusammengefügt sind. Dies geschieht durch Druckausübung mittels eines Pressstempels 26, der in Richtung des Pfeils 27 gegen die Bleche gedrückt wird, so dass diese sich in die gegenüberliegende und mit einer topfartigen Ausnehmung 28 versehene Matrize 29 hinein verformen.
Die Matrize 29 kann bewegliche Teile 29a, 29b aufweisen, die durch
Nachgeben während der Verformung eine Verbreitung der Ausformung des ausgestülpten Teils 30 der Bleche ermöglichen. Hierdurch kann in einem Ausführungsfall eine Hinterschneidung des Bleches 25 entstehen, in die das Blech 24 hineingedrückt wird, so dass die Bleche 24, 25 kraft- und
formschlüssig gefügt sind.
Als Setzweg wird während des Setzvorgangs der Weg erfasst, den der Pressstempel 26 zurücklegt. Die Setzkraft ist die durch den Pressstempel ausgeübte Kraft. Fig. 6 zeigt zwei zu verbindende Bleche 31, 32 sowie ein Hilfsfügeteil in Form eines Halbhohlstanzniets 33 und eine unter den Blechen angeordnete
Matrizen 34 mit einer topfartigen Ausnehmung 35. Der Halbhohlstanzniet wird durch einen Stempel (37) in Richtung des Pfeils 36 in die Bleche 31, 32 hineingedrückt, wobei er das obere Blech 31 durchstößt und sich, wie in Fig. 7 gezeigt, in das Material des unteren Blechs 32 hinein spreizt. Beide Bleche werden dabei in die topfartige Ausnehmung 35 hineingedrückt.
Das untere Blech 32 wird von dem Niet 33 nicht durchstoßen. Der Setzweg ist der Weg, den der Stempel 37 während des Setzprozesses zurücklegt. Die Setzkraft ist die durch den Stempel ausgeübte Kraft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf zwei zu verbindende Bleche sowie ein Hilfsfügeteil in Form eines Vollstanzniets und eine unter den Blechen angeordnete Matrize, bestehend aus Schneid- und Prägering. Der
Vollstanzniet wird durch einen Stempel in die Bleche hineingedrückt, wobei er das obere und untere Blech durchstößt. Zum Abschluss des Setzprozesses prägt sich der Prägering der Matrize in den Bauteilwerkstoff des unteren Bauteils ein, das Hilfsfügeteil wird höchstens minimal verformt und der durch den Prägering umgeformt Bauteilwerkstoff fließt in die Rillengeometrie des Nietelementes und erzeugt einen Formschluss. Im matrizenseitigen
Bauteilwerkstoff bildet sich ein Prägering aus.
Der Setzweg ist dabei der Weg, den der Stempel während des Setzprozesses zurücklegt. Die Setzkraft ist die durch den Stempel ausgeübte Kraft.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Erzeugen einer umformtechnisch gefügten Verbindung von wenigstens zwei Bauteilen (2, 24, 25, 31, 32) oder von einem Bauteil mit einem Hilfsfügeteil (1, 33) oder Funktionselement, bei dem durch eine stetige Krafteinwirkung eines Setzgerätes (10, 26, 29, 34 , 37) ein Hilfsfügeteil (1, 33) und/oder ein Bauteilwerkstoff eines oder mehrerer der Bauteile (2, 24, 25, 31, 32) umgeformt wird, wobei beim Setzvorgang die ausgeübte Kraft sowie der Setzweg erfasst werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
dass wiederholt Differenzenquotienten aus einer Differenz von nacheinander ausgeübten Kräften F und einer Differenz von zurückgelegten Setzwegen S gebildet und mit wenigstens einem Referenzwert verglichen werden und dass der Setzvorgang im Bereich eines Anstiegs der Prozesskraft abgebrochen wird, sobald der Differenzenquotient einen vorgegebenen Referenzwert erreicht oder überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umformtechnisch gefügte Verbindung ohne die Verwendung eines Hilfs- fügeteils (1, 33) durch Clinchen/Durchsetzfügen geschieht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umformtechnisch gefügte Verbindung unter Verwendung eines Hilfsfüge- teils (1, 33; xl, x2) geschieht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsfügeteil (1, 33, xl, x2) ein Halbhohlstanzniet (33), ein Vollstanzniet (xl), ein Schließringbolzen ohne Abrissteil (x2) oder eine Blindnietmutter (1) verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Setzvorganges laufend der zurückgelegte Setzweg erfasst wird und dass in bestimmten Weginte rwallen des zurückgelegten Setzweges oder an festgelegten Wegpunkten die ausgeübte Kraft sowie der zurückgelegte Setzweg gemessen, Differenzen der Kraft und des Setzweges zur jeweils letzten zurückliegenden Messung ermittelt und ein Quotient aus der Differenz der aufgewandten Kräfte und der Differenz der zurückgelegten Setzwege ermittelt und mit einem Referenzwert verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft und der Setzweg in Intervallen des Setzweges von höchstens 0,1 mm oder on Zeitintervallen, die kleiner oder gleich 2 Millisekunden sind, erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Setzvorganges laufend die ausgeübte Kraft erfasst und nach bestimmten Setzkrafterhöhungen oder zu bestimmten erreichten Kraftwerten die ausgeübte Kraft sowie der zurückgelegte Setzweg gemessen, Differenzen der Kraft und des Setzweges zur jeweils letzten zurückliegenden Messung ermittelt und ein Quotient aus der Differenz der aufgewandten Kräfte und der Differenz der zurückgelegten Setzwege ermittelt und mit einem Referenzwert verglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass während des Setzvorganges zu vorbestimmten Zeiten oder in vorbestimmten Zeitintervallen die ausgeübte Kraft sowie der zurückgelegte Setzweg gemessen, Differenzen der Kraft und des Setzweges zur jeweils letzten zurückliegenden Messung ermittelt und ein Quotient aus der Differenz der aufgewandten Kräfte und der Differenz der zurückgelegten Setzwege ermittelt und mit einem Referenzwert verglichen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein Kraftübertragungselement, insbesondere eine Klemmvorrichtung , ein Stempel oder eine Schraube (11) mit der Setzseite eines Hilfsfügeteils, insbesondere Niets (1, 33) verbunden und darauf mittels des Kraftübertragungselements eine Kraft auf das Hilfs- fügeteil ausgeübt wird, die ausreichend ist, um das Hilfsfügeteil umzuformen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst ein Kraftübertragungselement, insbesondere ein Stempel (28), Kontakt mit der Bauteiloberfläche aufnimmt, insbesondere beim Clinchen/Durchsetzfügen, und darauf mittels des Kraftübertragungselements eine Kraft auf den Bauteilwerkstoff ausgeübt wird, die ausreichend ist, um in den Bauteilen ein Verbindungselement, insbesondere in Form einer formschlüssigen Verbindung, zu formen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Verformung des Hilfsfügeteils, insbesondere Niets (1, 33) die Klemmvorrichtung, der Stempel oder die Schraube (11) von der Setzseite des Hilfsfügeteils, insbesondere Niets rückstandsfrei und zerstörungsfrei entfernt wird.
Setzgerät (10) zum Erzeugen einer umformtechnisch gefügten Verbindung von wenigstens zwei Bauteilen oder von einem Bauteil mit einem Hilfsfügeteil oder Funktionselement, bei dem durch eine stetige Krafteinwirkung eines Setzgeräts ein Hilfsfügeteil (1, 33) und/oder ein Bauteilwerkstoff eines oder mehrerer der Bauteile umgeformt wird, mit einer ersten Erfassungseinrichtung (19), die beim Setzvorgang den Setzweg erfasst sowie mit einer zweiten Erfassungseinrichtung (20), die beim Setzvorgang die ausgeübte Kraft erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verarbeitungseinrichtung (21) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, Differenzen von nacheinander erfassten Werten der ausgeübten Kraft F und Differenzen der jeweils erfassten zurückgelegten Setzwege zu ermitteln, aus diesen Differenzen einen Differenzenquotient Delta F/Delta S zu ermitteln und diesen mit wenigstens einem gespeicherten Referenzwert zu vergleichen, wobei im Bereich eines Anstiegs der Prozesskraft die Verarbeitungseinrichtung (21) dazu eingerichtet ist, den Setzvorgang abzubrechen, sobald der Differenzenquotient einen vorgegebenen Referenzwert erreicht oder überschreitet. Setzgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (11, 13) zum Verbinden des Setzgerätes mit einem Teil eines Hilfsfügeteils in Form einer Blindnietmutter (1) vorgesehen ist, wobei insbesondere das Setzgerät von dem Teil des Hilfsfügeteils wieder lösbar ist.
Setzgerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (11, 13) zum Verbinden des Setzgerätes mit einem Teil eines Hilfsfügeteils, insbesondere einer Blindnietmutter (1) ein Schraubgewinde (12) aufweist, dass in ein Gewinde des Hilfsfügeteils einschraubbar und aus diesem ausschraubbar ist.
Setzgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (11, 13,) zum Verbinden des Setzgerätes mit einem Teil des Hilfsfügeteils in Form eines Schließringbolzens eine Klemmvorrichtung aufweist, das den Schließringbolzen während des Setzprozesses bis zum vollständigen Umformen des Schließringes greift, wobei insbesondere das Setzgerät von dem Teil des Hilfsfügeteils wieder lösbar ist.
Setzgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (11, 13) zum Kontakt des Setzgerätes mit einem Teil eines Hilfsfügeteils in Form eines Halbhohlstanznietes (33) oder Vollstanznietes vorgesehen ist, wobei insbesondere das Setzgerät von dem Teil des Hilfsfügeteils wieder lösbar ist.
Setzgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (11, 13) zum Konta kt des Setzgerätes mit einem Teil eines Bauteils zum Clinchen/Durchsetzfügen (26) vorgesehen ist, wobei insbesondere das Setzgerät von dem Teil des Bauteils wieder lösbar ist.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020129691A1 (de) 2020-11-11 2022-05-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen einer Schraubverbindung zwischen einem Blindnietgewindeelement und einem Gegengewindeelement
FR3120552B1 (fr) 2021-03-12 2024-04-12 Lisi Aerospace Methode pour controler la qualite de l’installation d’une fixation aveugle
EP4140615B1 (de) * 2021-08-24 2024-02-28 Airbus Operations GmbH Verfahren zum installieren eines blindniets und verwendung eines längsdurchgangs einer hülse eines blindniets

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3306827C2 (de) 1983-02-26 1986-05-07 Gesipa Blindniettechnik Gmbh, 6000 Frankfurt Pneumatisch-hydraulisches Setzgerät für Blindnietmuttern
FR2852870B1 (fr) 2003-03-24 2005-06-10 Bollhoff Otalu Sa Procede de fabrication d'un ecrou noye a sertir et ecrou noye a sertir realise par un tel procede.
DE102007059422B4 (de) 2007-12-10 2017-07-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Setzen von Nietelementen durch ein von einem Elektromotor angetriebenes portables Nietgerät sowie ein Nietgerät
DE102012025047B4 (de) * 2012-12-20 2023-12-07 Newfrey Llc Überwachungsverfahren für einen Fügeprozess und Fügevorrichtung
DE102013112363B4 (de) * 2013-11-11 2016-01-14 Hs-Technik Gmbh Verfahren und Nietgerät zum Setzen von Nietelementen
DE102015000315A1 (de) * 2015-01-09 2016-07-14 Titgemeyer Holding Gmbh & Co. Kg Verfahren und Erstellung von Schließringbolzenverbindungen sowie Schließringbolzen
DE102015001922A1 (de) * 2015-02-13 2016-08-18 Audi Ag Verfahren zum Ermitteln einer Qualität eines Fügevorgangs und Vorrichtung zum Ermitteln einer Qualität eines Fügevorgangs
DE202016103269U1 (de) * 2016-06-21 2016-08-02 Heiko Schmidt Handsetzgerät zum Setzen von Blindnietelementen

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