EP4331742A1 - Verfahren zur überwachung eines nietvorgangs sowie nietgerät mit einer prozessüberwachung - Google Patents

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EP4331742A1
EP4331742A1 EP23159393.0A EP23159393A EP4331742A1 EP 4331742 A1 EP4331742 A1 EP 4331742A1 EP 23159393 A EP23159393 A EP 23159393A EP 4331742 A1 EP4331742 A1 EP 4331742A1
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EP
European Patent Office
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force
riveting
rivet
time
displacement
Prior art date
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Pending
Application number
EP23159393.0A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Reitzig
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.)
Ws Wielander and Schill Engineering & Co KG GmbH
Original Assignee
Ws Wielander and Schill Engineering & Co KG GmbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102022122238.1A external-priority patent/DE102022122238A1/de
Application filed by Ws Wielander and Schill Engineering & Co KG GmbH filed Critical Ws Wielander and Schill Engineering & Co KG GmbH
Publication of EP4331742A1 publication Critical patent/EP4331742A1/de
Pending 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
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B21J15/025—Setting self-piercing rivets
    • 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
    • B21J15/105—Portable riveters
    • 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
    • B21J15/16—Drives for riveting machines; Transmission means therefor
    • B21J15/22—Drives for riveting machines; Transmission means therefor operated by both hydraulic or liquid pressure and gas pressure
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring a riveting process using a hydraulic riveting device with process monitoring.
  • the invention relates to a hand-held hydraulic riveting device with a pneumatic-hydraulic pressure intensifier.
  • the process monitoring device can abort the riveting process or at least provide an error message.
  • the above-mentioned prior art relates to a hand riveting tool in which the handle has a cup-shaped housing for the pneumatic piston and in which a stroke of the pneumatic piston corresponds exactly to a stroke of the hydraulic piston.
  • the force which corresponds to the tensile stress, can be measured by means of a force sensor, such as a strain gauge, which is located on the pulling device.
  • EP 3 360 647 A1 shows a riveting device in which a pneumatic-hydraulic pressure generator is connected to a riveting attachment.
  • the riveting attachment includes a working piston for a drawing or pressing tool, in particular a blind riveting device or a riveting bracket.
  • a modular system can thus be provided in which the pressure generator can be used for different types of pressing and drawing tools.
  • the invention is based on the object of providing an improved method for process monitoring of a riveting process and a riveting device designed for this purpose.
  • the object of the invention is already achieved by a riveting device with process monitoring and by a method for monitoring a riveting process according to one of the independent claims.
  • the invention relates to a riveting device with process monitoring.
  • a riveting device refers in particular to devices for setting punch rivets, blind rivets, rivet nuts, etc.
  • a riveting device includes, for example in the case of a blind riveting device, a pulling device by means of which the rivet pin is pulled until it tears off.
  • rivet brackets that either have a die for forming the rivet on the side opposite the pressing device or are processed from both sides by means of the two-part rivet.
  • the riveting device includes a pressure generator.
  • the pressure generator is designed in particular as a pneumatic-hydraulic pressure generator. There will be one Pneumatic piston moves oscillating and hydraulic fluid is conveyed via a suction and pump valve during the setting process. This means that high pressures can be generated even with a compact device.
  • the pressure generator is connected to a rivet attachment via a quick coupling.
  • the quick coupling can have a self-closing hydraulic valve. This means that hydraulic fluid can be pumped from the pressure generator into the rivet attachment.
  • the quick coupling can include a mechanical interface, e.g. with displaceable pistons, via which the force generated by the pressure generator is transmitted to the rivet attachment.
  • the rivet attachment is the actual riveting tool and includes the working piston through which the pulling or pressing device is moved.
  • the fluid moved by the pressure generator flows into the working piston during the setting process and can flow back after the work process has ended.
  • the system according to the invention is modular in such a way that various rivet attachments, for example blind rivet attachments, rivet brackets, etc., can be connected to the pressure generator via the quick coupling with the self-closing hydraulic valve.
  • the coupling can in particular be designed as a ball coupling. A reliable mechanical connection is created via the ball coupling.
  • the rivet attachment is provided with a corresponding coupling piece, which can be connected to the quick coupling.
  • the quick coupling can preferably be operated without tools and can in particular be designed as a rotating or sliding sleeve.
  • a pressure sensor is arranged in a hydraulic area of the pressure intensifier, via which the force generated by the rivet attachment can be determined.
  • the pressure within the hydraulic range of the pressure intensifier is used according to the invention.
  • the tensile or pressing force generated by the riveting device can be reliably determined by measuring the pneumatic pressure in the pressure intensifier.
  • a setting process can be evaluated using corresponding values of a force/time or force/distance curve that can be determined in this way.
  • tolerance ranges within which the setting process must lie are stored specifically for the respective rivet and the respective rivet attachment.
  • Measuring the pressure is relatively easy to implement using a sensor and does not require a force transducer on the rivet attachment itself.
  • the pressure sensor is arranged on an intermediate piece which is detachably connected to a main housing of the pressure generator.
  • the quick coupling can now be connected to the intermediate piece.
  • the intermediate piece can be designed to be compact, in particular having a length of less than 5 cm.
  • the intermediate piece can in particular be connected to the main housing and to the quick coupling by means of a screw connection.
  • the pressure sensor is preferably designed as an absolute pressure sensor. Silicon, quartz or a metal is preferably used as the sensor material.
  • the sensor can comprise a piazoelectric sensor, in particular made of zinc oxide or aluminum nitride. Alternatively, it can be a pressure sensor with a strain gauge.
  • the pressure sensor is preferably firmly connected to the intermediate piece, in particular screwed into the intermediate piece.
  • the process monitoring uses at least two, preferably three time windows to check whether the force exerted by the rivet attachment is within a stored tolerance range.
  • a window can be in the elastic range in which the force is essentially linear and in which Hooke's law applies.
  • Another time window can be in the plastic region, in which the rivet begins to deform.
  • a third window can be located in the so-called flow area, in which the material flows in such a way that the curve flattens out again until, as with a blind rivet, the tear-off force is reached or, when using a rivet bar, the maximum force is reached.
  • the pressure sensor preferably has a measuring range of up to at least 500 bar, preferably up to at least 800 bar.
  • the riveting tool is designed in particular as a hand-held riveting tool.
  • the operating lever of the riveting device is arranged on the housing of the pressure generator.
  • the pressure generator is carried by hand and also serves as an actuator.
  • the pressure generator can also be arranged stationary and connected via a hydraulic line to a handle, which includes the actuator and the quick coupling for the rivet attachment.
  • the invention further relates to a method for monitoring a riveting process, wherein in particular a riveting device according to an embodiment described above can be used.
  • Self-piercing rivets are used in particular to connect sheet metal pairs in car bodies. These have the advantage that no hole has to be drilled before the rivet is processed. In particular, the rivet punches out the required opening in the hole pairing itself.
  • the punch rivet is designed as a semi-hollow rivet.
  • a semi-hollow punch rivet punches a hole in at least a first sheet metal layer, with the material of the punched hole flowing into the cavity of the rivet and forming a so-called slug there.
  • the closing head that forms on the opposite side is formed by the collar of the rivet being deformed by the die of the setting tool.
  • a force-displacement and/or force-time curve is measured.
  • a setting process can be evaluated by measuring the force curve of the setting, checking whether the force curve corresponds to an empirically determined or calculated force curve (plus a tolerance window). For example, the force can be plotted against time. This is particularly simple because no force transducer, such as a strain gauge or piezo sensor, is required on the setting tool.
  • the pump frequency can also be fixed depending on the design. This means that the pump frequency does not decrease or does not decrease significantly as the force increases.
  • a riveting tool is therefore preferably used in which the setting time is proportional to the distance traveled. This makes a particularly simple evaluation possible.
  • a first force-displacement and/or force-time window is defined empirically or by calculation and it is checked whether the force lies within the predetermined tolerance range within a predetermined time interval.
  • the time is measured from which the minimum setting force in the first window is reached, which elapses until a maximum force is reached which exceeds the maximum force of the first window.
  • the force-distance and/or force-time window measures whether the force F lies between a minimum force Fmin and a maximum force Fmax during a period t. If t is in a target range between tmin and tmax, the riveting process is OK while passing through the first window.
  • the invention is based on the knowledge that with a punch rivet, in particular with a punched semi-hollow rivet, the force initially increases when the rivet punches into the sheet metal pairing. However, due to the flow of the material and/or the punching through of a first sheet metal layer, the force then drops again and then increases again to a maximum value at which the closing head is formed.
  • the second window also checks whether a force within a predetermined tolerance range is achieved over a predetermined period of time.
  • the force can increase dramatically. If, for example, an unsuitable die is used, which has a cavity that is too large, the force at the end of the setting process increases too slowly or the specified maximum force is not even reached.
  • a third force-displacement and/or force-time window is provided, which overlaps the first and second force-displacement and/or force-time windows.
  • the third window can in particular include the entire setting process from the start of punching to the formation of a closing head.
  • the third window the range between Fmin and Fmax is higher than in the first and second windows.
  • the third measuring window begins in particular when the minimum force Fmin for the first measuring window is reached and ends when the maximum force Fmax is reached at the end of the setting process, i.e. when the closing head has formed.
  • This time interval must also match the respective setting process, which means that further possible errors in the setting process can be detected.
  • the riveting tool can generate an error message.
  • the setting process can in particular be aborted before it is completed, especially if the first measuring window is not within the specified tolerance range.
  • the force-displacement or force-time windows can be determined empirically. A series of tests is carried out with a specific sheet pairing and a specific rivet and the tolerance range for the measuring windows is determined based on the test series.
  • such force-path and/or force-time curves can also be calculated, in particular based on the types of sheet metal used.
  • the sheets can, for example, be divided into different groups, for example steel, aluminum and also a division based on strength.
  • the method is preferably carried out in such a way that a program is executed on the riveting device.
  • the user can enter the sheet metal pairing used into the device.
  • the rivet used can be entered manually. It is also conceivable to read the rivet used automatically, for example via a barcode or an RFID chip on the packaging from which the rivet is removed.
  • the riveter will generate a corresponding message and inform the user that the use of this rivet is not permitted.
  • Information regarding the matrix to be used can also be stored on the device.
  • the display of the riveting device can show which die must be used for the selected rivet.
  • the force-displacement and/or force-time windows are generated for the measurement process to be carried out. As explained above, these can be stored directly on the device as an empirically generated data set.
  • the riveting tool can also do one Include an algorithm that calculates the force-distance and/or force-time window based on the respective sheet metal pairing and respective rivet.
  • the invention further relates to a riveting device which is designed to carry out the method described above.
  • the riveting device includes a memory and a processor.
  • the memory contains data sets relating to the force-time and/or force-distance windows and/or an algorithm to calculate these.
  • the riveting device can also include a display. This can in particular be designed as a touch screen.
  • Fig. 1 shows a side view of an exemplary embodiment of a pressure generator 1, which in combination with the in Fig. 2 rivet attachment 30 shown can be coupled to a riveting device.
  • the pressure generator 1 includes a main housing 2 with a pneumatic connection 3.
  • the pressure generator is therefore designed as a pneumatic-hydraulic pump, in particular essentially as described in the EP 3 360 647 A1 is described.
  • the entire pressure generator 1 is carried by hand.
  • the pressure generator is arranged in a stationary manner and is connected to a handle by means of a hydraulic hose.
  • the pressure generator 1 includes a quick coupling 5.
  • the quick coupling 5 is designed as a ball coupling and includes an integrated self-closing hydraulic valve.
  • the quick coupling 5 can be designed, for example, as a sliding sleeve.
  • the sleeve of the quick coupling 5 is pulled from the position shown here in the proximal direction in order to be able to uncouple the rivet attachment.
  • the intermediate piece is screwed to the main housing 2.
  • the intermediate piece 10 includes a thread, in particular an internal thread, for the quick coupling 5 with the self-closing hydraulic valve.
  • the intermediate piece essentially extends the channel for hydraulic fluid leading to the quick coupling 5.
  • This axial channel 11 is shown schematically as a dashed line.
  • a channel 12 extends from the channel 11 in the radial direction to the pressure sensor 22.
  • the channel 12 initially runs radially outwards and is then angled in the proximal direction.
  • the pressure sensor can in particular be located in an arm 13, which is angled laterally in the proximal direction.
  • This arrangement is compact and protects the pressure sensor 20 from damage.
  • the pressure sensor 20 is designed as a screw sensor and includes a thread 21 which is screwed into the intermediate piece 10.
  • the pressure sensor 20 also includes an output 22 in which the signal from the pressure sensor 20 can be picked up and forwarded to an external unit.
  • a pressure sensor can also be used, which communicates with a process monitoring device via a wireless communication device.
  • the actual process monitoring device which preferably includes a screen, is not shown here. However, such process monitoring devices are known and can in particular also be designed as a mobile device.
  • the corresponding parameters for the various rivets are stored within the process monitoring device.
  • the process monitoring device can output a corresponding signal (optical or acoustic) and/or display an error message.
  • Fig. 2 shows a side view of an exemplary embodiment of a rivet attachment 30.
  • the rivet attachment 30 is designed as a blind rivet attachment.
  • This comprises a coupling 31, which also has a self-closing hydraulic valve and which comprises a groove in which the balls of the quick coupling of the pressure generator engage in the assembled state.
  • the rivet attachment further comprises a housing 32 in which the working space of a hydraulic piston is located, via which the pulling device of the blind rivet attachment is operated.
  • the sockets for gripping the rivet pin are located in a conventional manner in a head piece 33 connected to the housing 32.
  • the housing 32 can be pivoted via a pivot bearing 34.
  • the pivot bearing includes a rotary feedthrough for hydraulic fluid.
  • Fig. 3 shows a schematic sectional view of an already processed semi-hollow punch rivet, with respect to which the method according to the invention is used to evaluate the setting process.
  • the punching semi-hollow rivet 40 comprises an annular section which punches through the sheet metal and which forms a closing head 43 at the end of the setting process.
  • the semi-hollow punch rivet 40 completely punches through a first layer 41 of the sheet.
  • a slug 44 is formed, which is arranged in the cavity of the hollow punch rivet 40 at the end of the setting process.
  • the closing head is formed by the material of the rivet 40, by the slug 44 and by the formed sheet metal of the lower sheet metal layer 42.
  • Fig. 4 shows a schematic graphic of the time-force curve when setting the rivet.
  • the time is plotted dimensionlessly on the x-axis and the force is plotted dimensionally on the y-axis.
  • the setting process ends with a maximum force at which the closing head is formed.
  • the maximum force is preferably adjustable on the riveting device and is adjusted depending on the rivet and sheet metal pairing.
  • the force initially increases when the punch rivet hits the sheet metal pairing and begins to punch the sheet metal.
  • time t1 within which the force lies in the first force window is crucial for evaluating the setting process of a semi-hollow punch rivet.
  • a minimum time and a maximum time are defined for t1 (and also t2 and t3, not shown).
  • t1 is not within a specified time interval, for example if the maximum force of the first window is exceeded early, the setting process is assessed as incorrect.
  • a region of plastic, approximately linear deformation then occurs until the second, upper force window is reached, within which the closing head is formed.
  • the increase in force relative to time (or distance) decreases as material now flows into the die in which the closing head is formed.
  • a defined maximum force is reached, the setting process is ended.
  • the second force window defines a time interval t2 within which the closing head is formed. So t2 must also be within a specified interval.
  • the invention further defines a third window, which is characterized here as a distance-time window.
  • the third window is defined by time t3. This is the time period from reaching the minimum force of the first force window to reaching the specified maximum force Fmax at the end of the setting process.
  • t3 must also be within a specified range. Due to tolerances, the maximum force of the second and third windows is greater than force Fmax at the end of the setting process.
  • t2 and t3 can be measured either until the force Fmax is reached, or until the riveting tool ends the setting process with a slight delay when the force Fmax is reached.
  • the flowchart according to Fig. 5 shows schematically how the riveting device in Fig. 4
  • the evaluation of the setting process shown is started by the user.
  • the user first enters a sheet pairing, in particular the thickness and type of sheets to be riveted.
  • a rivet is then either entered manually or read by the device.
  • a data set with the first, second and third force windows is generated or read in from an empirically determined data set.
  • This data set corresponds to the representation Fig. 4 .
  • the setting process is then carried out, with an automated check being made as to whether the settings are in accordance with Fig. 4 specified value ranges for t1, t2 and t3 are adhered to in the respective window.
  • the setting process is evaluated positively, e.g. by showing on the display of the riveting tool that the setting process is OK.
  • the riveting device can include a memory in which the values of each individual setting process are stored. So can The quality of each individual setting process is documented as part of quality assurance.
  • the invention made it possible to reliably monitor the process even with riveting devices with a separate pressure generator.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Stanznietvorgangs und ein Nietgerät mit einer Prozessüberwachung. Dieses umfasst einen Druckerzeuger, welcher über eine Schnellkupplung mit einem selbstschließenden Hydraulikventil mit einem Nietaufsatz verbunden ist. In einem Hydraulikbereich des Druckerzeugers ist ein Drucksensor angeordnet, über den auf die vom Nietaufsatz erzeugte Kraft geschlossen werden kann.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Nietvorgangs hydraulisches Nietgerät mit einer Prozessüberwachung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein handgeführtes hydraulisches Nietgerät mit einem pneumatisch-hydraulisch arbeitendem Druckübersetzer.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Es ist bekannt, Nietgeräte mit einer sogenannten Prozessüberwachungseinrichtung auszurüsten. So zeigt beispielsweise die Offenlegungsschrift DE 102 48 298 A1 ein Nietgerät, bei welchem anhand eines Kraft-Weg- oder Kraft-Zeit-Verlaufs geprüft werden kann, ob ein Nietvorgang ordnungsgemäß ausgeführt wurde. Es ist insbesondere bekannt, einen Kraft-Weg- oder Kraft-Zeit-Verlauf aufzunehmen und zu überprüfen, ob dieser Verlauf innerhalb von in der Prozessüberwachungseinrichtung gespeicherten Prozessfenstern liegt.
  • Ist beispielsweise die für den Niet eingebrachte Bohrung zu dick, so steigt die Kraft langsamer an, was von der Prozessüberwachungseinrichtung erkannt wird. In einem derartigen Fall kann die Prozessüberwachungseinrichtung den Nietvorgang abbrechen oder zumindest eine Fehlermeldung liefern.
  • Mit derartigen Nietgeräten können insbesondere bei belasteten Strukturen, bei denen ein Versagen der Nietverbindung eine hohe Unfallgefahr verursachen würde, wie beispielsweise im Bereich Avionik und Automotive, hinsichtlich der Qualität überprüft werden.
  • Vorstehend genannter Stand der Technik bezieht sich auf ein Handnietgerät, bei welchem der Griff ein topfförmiges Gehäuse für den Pneumatikkolben aufweist und bei welchem ein Hub des Pneumatikkolbens genau einem Hub des Hydraulikkolbens entspricht.
  • Die Kraft, welche der Zugspannung entspricht, kann dabei mittels eines Kraftsensors, wie beispielsweise eines Dehnmessstreifens, abgenommen werden, welcher sich an der Zugvorrichtung befindet.
  • Die Offenlegungsschrift EP 3 360 647 A1 (Erfinder Klaus Reitzig) zeigt ein Nietgerät, bei dem ein pneumatisch-hydraulisch arbeitender Druckerzeuger mit einem Nietaufsatz verbunden ist. Der Nietaufsatz umfasst einen Arbeitskolben für ein Zieh- oder Presswerkzeug, insbesondere ein Blindnietgerät oder ein Nietbügel.
  • So kann ein modulares System bereitgestellt werden, bei welchem der Druckerzeuger für verschiedene Arten von Press- und Ziehwerkzeugen verwendet werden kann.
  • Die Integration der aus vorstehend genanntem Stand der Technik bekannten Prozessüberwachung wäre auch bei einem derartigen Werkzeugsystem möglich. Dies würde allerdings erfordern, dass jeder einzelne Nietaufsatz mit einem Kraftsensor und den entsprechenden Anschlüssen ausgestattet sein müsste. Dies ist nicht nur aufwendig, sondern auch insofern nachteilig, als dass bei dem an dem Nietaufsatz angebrachten Elektronikteilen die Gefahr größer ist, dass diese bei der Benutzung des Werkzeugs beschädigt werden.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Prozessüberwachung eines Nietvorgangs sowie ein dafür ausgebildetes Nietgerät bereit zu stellen.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch ein Nietgerät mit einer Prozessüberwachung sowie durch ein Verfahren zur Überwachung eines Nietvorgangs nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der Erfindung sind dem Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen.
  • Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt der Offenbarung ein Nietgerät mit einer Prozessüberwachung.
  • Unter einem Nietgerät werden insbesondere Geräte zum Setzen von Stanznieten, Blindnieten, Nietmuttern etc. verstanden. Ein derartiges Nietgerät umfasst beispielsweise im Falle eines Blindnietgeräts eine Zugvorrichtung, mittels der am Nietstift gezogen wird, bis dieser abreißt. Weiter gibt es Nietbügel, die entweder auf der der Pressvorrichtung gegenüberliegenden Seite eine Matrize zur Formung des Niets aufweisen oder mittels der zweiteilige Niete von beiden Seiten verarbeitet werden.
  • Das Nietgerät umfasst einen Druckerzeuger.
  • Der Druckerzeuger ist insbesondere als pneumatisch-hydraulisch arbeitender Druckerzeuger ausgebildet. Dabei wird ein Pneumatikkolben oszillierend bewegt und während des Setzvorgangs Hydraulikfluid über ein Saug- und Pumpventil gefördert. So lassen sich auch bei einem kompakt ausgebildeten Gerät hohe Drücke erzeugen.
  • Der Druckerzeuger ist über eine Schnellkupplung mit einem Nietaufsatz verbunden.
  • Die Schnellkupplung kann ein selbstschließendes Hydraulikventil aufweisen. So kann Hydraulikfluid vom Druckerzeuger in die den Nietaufsatz gefördert werden.
  • Alternativ kann die Schnellkupplung eine mechanische Schnittstelle, z.B. mit verschiebbaren Kolben umfassen, über die die vom Druckerzeuger so erzeugte Kraft zum Nietaufsatz weitergeleitet wird.
  • Der Nietaufsatz ist das eigentliche Nietwerkzeug und umfasst den Arbeitskolben, über den die Zug- oder Pressvorrichtung bewegt wird. Das durch den Druckerzeuger bewegte Fluid fließt also während des Setzvorgangs in den Arbeitskolben und kann nach Beendigung des Arbeitsvorgangs zurückströmen.
  • Das erfindungsgemäße System ist derart modular aufgebaut, dass über die Schnellkupplung mit dem selbstschließenden Hydraulikventil verschiedene Nietaufsätze, beispielsweise Blindnietaufsätze, Nietbügel etc., mit dem Druckerzeuger verbunden werden können.
  • Die Kupplung kann insbesondere als Kugelkupplung ausgebildet sein. Über die Kugelkupplung wird eine zuverlässige mechanische Verbindung hergestellt.
  • Es versteht sich, dass der Nietaufsatz mit einem entsprechenden Kupplungsstück versehen ist, was mit der Schnellkupplung verbunden werden kann.
  • Die Schnellkupplung ist vorzugsweise werkzeuglos bedienbar und kann insbesondere als Dreh- oder Schiebehülse ausgebildet sein.
  • Gemäß der Erfindung ist in einem Hydraulikbereich des Druckübersetzers ein Drucksensor angeordnet, über den auf die vom Nietaufsatz erzeugte Kraft geschlossen werden kann.
  • Um direkt oder indirekt die Kraft zu bestimmen, wird also gemäß der Erfindung der Druck innerhalb des Hydraulikbereiches des Druckübersetzers verwendet.
  • Es hat sich herausgestellt, dass über die Messung des Pneumatikdrucks im Druckübersetzer die vom Nietgerät erzeugte Zug- oder Presskraft zuverlässig bestimmt werden kann.
  • Über entsprechende Werte eines so bestimmbaren Kraft/Zeit- oder Kraft/Weg-Verlaufs kann ein Setzvorgang bewertet werden.
  • In der Prozessüberwachung sind dabei spezifisch für den jeweiligen Niet sowie den jeweiligen Nietaufsatz Toleranzbereiche hinterlegt, innerhalb denen der Setzvorgang liegen muss.
  • Sofern im Sinne der Erfindung von einem Kraft-Weg- oder Kraft-Zeit-Verlauf die Rede ist, versteht es sich, dass auch unmittelbar der Druck als Messgröße herangezogen werden kann, um den Setzvorgang zu bewerten, da dieser recht zuverlässig mit der Zug- oder Presskraft korreliert.
  • Die Messung des Drucks ist relativ einfach über einen Sensor zu realisieren und erfordert keinen Kraftaufnehmer an dem Nietaufsatz selbst.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Drucksensor an einem mit einem Hauptgehäuse des Druckerzeugers lösbar verbundenen Zwischenstück angeordnet.
  • Die Verwendung eines Zwischenstücks ermöglicht auch eine einfache Nachrüstung von entsprechenden Nietgeräten mit einer Prozessüberwachung.
  • Dabei muss lediglich die Schnellkupplung abgenommen und anstelle der Schnellkupplung das Zwischenstück an dem Hauptgehäuse angebracht werden.
  • Die Schnellkupplung kann nunmehr wiederum mit dem Zwischenstück verbunden werden.
  • Das Zwischenstück kann, da es lediglich die Schnellkupplung aufnehmen muss, kompakt ausgebildet sein, insbesondere eine Länge von weniger als 5 cm aufweisen.
  • Das Zwischenstück kann insbesondere mittels einer Schraubverbindung mit dem Hauptgehäuse sowie mit der Schnellkupplung verbunden sein.
  • Der Drucksensor ist vorzugsweise als Absolutdrucksensor ausgebildet. Vorzugsweise wird als Sensormaterial Silizium, Quartz oder ein Metall verwendet. Insbesondere kann der Sensor einen piazoelektrischen Aufnehmer umfassen, insbesondere aus Zinkoxid oder Aluminiumnitrid. Alternativ kann es sich um einen Drucksensor mit einem Dehnmessstreifen handeln.
  • Der Drucksensor ist vorzugsweise fest mit dem Zwischenstück verbunden, insbesondere in das Zwischenstück eingeschraubt.
  • Vorzugsweise prüft die Prozessüberwachung anhand von zumindest zwei, vorzugsweise drei Zeitfenstern, ob die vom Nietaufsatz ausgeübte Kraft innerhalb eines abgespeicherten Toleranzbereiches liegt.
  • Dabei kann insbesondere ein Fenster im elastischen Bereich liegen, in welchem die Kraft im Wesentlichen linear verläuft und in welchem das Hookesche Gesetz gilt.
  • Ein weiteres Zeitfenster kann im plastischen Bereich liegen, in welchem sich der Niet anfängt zu verformen.
  • Schließlich kann ein drittes Fenster im sogenannten Fließbereich liegen, in welchem das Material derart fließt, dass sich die Kurve wieder abflacht bis, wie bei einem Blindniet, die Abreißkraft erreicht wird bzw. bei Verwendung eines Nietbügels die Maximalkraft erreicht ist.
  • Der Drucksensor hat vorzugsweise einen Messbereich bis mindestens 500 bar, vorzugsweise bis mindestens 800 bar.
  • Das Nietgerät ist insbesondere als Handnietgerät ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Betätigungshebel des Nietgerätes am Gehäuse des Druckerzeugers angeordnet.
  • Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird also der Druckerzeuger mit der Hand mitgeführt und dient dabei zugleich als Betätigungsorgan.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der Druckerzeuger auch stationär angeordnet sein und über eine Hydraulikleitung mit einem Griffstück verbunden sein, welches das Betätigungsorgan sowie die Schnellkupplung für den Nietaufsatz umfasst.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Überwachung eines Nietvorgangs, wobei insbesondere ein Nietgerät gemäß einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendet werden kann.
  • Das Verfahren dient der Überwachung des Setzens eines Stanzniets. Stanzniete werden insbesondere zum Verbinden von Blechpaarungen bei Karosserien verwendet. Diese haben den Vorteil, dass vor dem Verarbeiten des Niets keine Bohrung gesetzt werden muss. Der Niet stanzt sich insbesondere die erforderliche Öffnung in der Lochpaarung selbst aus.
  • Insbesondere ist der Stanzniet als Halbhohlniet ausgebildet. Ein derartiger Stanzhalbhohlniet stanzt in zumindest eine erste Blechlage ein Loch, wobei das Material des ausgestanzten Loches in den Hohlraum des Niets fließt und dort einen sogenannten Butzen bildet.
  • Der sich auf der gegenüberliegenden Seite bildende Schließkopf bildet sich dadurch, dass der Kragen des Niets von der Matrize des Setzwerkzeugs verformt werden. Es ist dabei insbesondere bei Stanzhalbhohlnieten vorgesehen, dass die unterste Blechlage nicht durchgestanzt wird, sondern zu einem Teil des Schließkopfes umgeformt wird. Beim Setzen des Niets wird ein Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeitverlauf gemessen. Generell kann ein Setzvorgang dadurch bewertet werden, dass der Kraftverlauf des Setzens gemessen wird, wobei geprüft wird, ob der Kraftverlauf einem empirisch bestimmten oder errechneten Kraftverlauf entspricht (zuzüglich eines Toleranzfensters). Die Kraft kann beispielsweise gegen die Zeit aufgetragen werden. Dies ist besonders einfach, da am Setzwerkzeug kein Kraftaufnehmer, wie beispielsweise ein Dehnmessstreifen oder Piezosensor erforderlich ist.
  • Bei dem vorstehend erwähnten Nietgerät, welches als pneumatisch-hydraulische Pumpe arbeitet, kann zudem die Pumpfrequenz bauartbedingt festgelegt sein. Das heißt, die Pumpfrequenz verringert sich mit zunehmender Kraft nicht bzw. nicht nennenswert.
  • Es wird mithin ein Nietgerät vorzugsweise verwendet, bei welchem die Setzzeit proportional zum zurückgelegten Weg ist. So ist eine besonders einfache Auswertung möglich.
  • Alternativ ist es auch möglich, das Setzgerät mit einem Wegsensor zu versehen. Gemäß der Erfindung wird empirisch oder durch Berechnung ein erstes Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit- Fenster definiert und es wird geprüft, ob die Kraft innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls in dem vorgegebenen Toleranzbereich liegt.
  • Es wird also insbesondere die Zeit gemessen, ab der die Mindestsetzkraft im ersten Fenster erreicht ist, die vergeht, bis eine Maximalkraft erreicht ist, welche die Maximalkraft des ersten Fensters überschreitet.
  • Durch das Kraft-Weg und/oder Kraft-Zeit-Fenster wird gemessen, ob die Kraft F während eines Zeitraums t zwischen einer Mindestkraft Fmin und einer Maximalkraft Fmax liegt. Wenn t in einem Sollbereich zwischen tmin und tmax liegt, ist der Nietvorgang während des Durchlaufens des ersten Fensters in Ordnung.
  • Der Erfindung liegt diesbezüglich die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Stanzniet, insbesondere bei einem Stanzhalbhohlniet, die Kraft zunächst ansteigt, wenn der Niet die Blechpaarung einstanzt. Durch das Fließen des Materials und/oder durch das Durchstanzen einer ersten Blechlage fällt die Kraft sodann aber wieder ab, um sodann wieder bis zu einem Maximalwert anzusteigen, an welchem sich der Schließkopf gebildet hat.
  • Es hat sich gezeigt, dass insbesondere eine Bewertung dieses ersten Zeitfensters bei der Verarbeitung von Stanznieten elementar ist.
  • Sodann wird in einem zweiten Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit- Fenster, in dem sich ein Schließkopf bildet, geprüft, ob das zweite Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt.
  • In dem zweiten Fenster wird also ebenfalls geprüft, ob eine Kraft innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches über einen vorgegebenen Zeitraum erreicht wird.
  • Wird beispielsweise ein schließkopfseitig defekter Stanzniet verarbeitet, kann die Kraft sprunghaft ansteigen. Bei Verwendung beispielsweise einer nicht geeigneten Matrize, welche beispielsweise einen zu großen Hohlraum hat, steigt dagegen die Kraft am Ende des Setzvorgangs zu langsam an bzw. die vorgegebene Maximalkraft wird erst gar nicht erreicht.
  • Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist ein drittes Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster vorgesehen, welches das erste und das zweite Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster überlappt. Das dritte Fenster kann insbesondere den gesamten Setzvorgang vom Beginn des Stanzens bis zum Ausbilden eines Schließkopfes umfassen.
  • Es versteht sich, dass bei dem dritten Fenster der Bereich zwischen Fmin und Fmax höher ist als bei dem ersten und bei dem zweiten Fenster. Das dritte Messfenster beginnt insbesondere mit Erreichen der Mindestkraft Fmin für das erste Messfenster und endet mit dem Erreichen der Maximalkraft Fmax bei Beendigung des Setzvorgangs, also wenn sich der Schließkopf ausgebildet hat.
  • Auch dieses Zeitintervall muss zum jeweiligen Setzvorgang passen, wodurch weitere mögliche Fehler im Setzvorgang erfasst werden können.
  • Wird der Setzvorgang nicht in einem der drei Messfenster ausgeführt, so kann das Nietgerät eine Fehlermeldung generieren.
  • Weiter kann insbesondere auch der Setzvorgang vor dessen Beendigung abgebrochen werden, insbesondere wenn das erste Messfenster nicht im vorgegebenen Toleranzbereich liegt.
  • Wie bereits eingangs erwähnt, können die Kraft-Weg- bzw. Kraft-Zeit-Fenster empirisch bestimmt werden. Dabei wird mit einer bestimmten Blechpaarung und einem bestimmten Niet eine Testreihe durchgeführt und anhand der Testreihe der Toleranzbereich für die Messfenster bestimmt.
  • Alternativ oder in Kombination können derartige Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Verläufe aber auch errechnet werden, insbesondere anhand der verwendeten Blechsorten. Dabei können die Bleche beispielsweise in verschiedene Gruppen unterteilt werden, beispielsweise Stahl, Aluminium und des Weiteren auch eine Unterteilung anhand der Festigkeit stattfinden. Vorzugsweise wird das Verfahren derart durchgeführt, dass auf dem Nietgerät ein Programm ausgeführt wird.
  • In einem ersten Schritt kann der Benutzer die verwendete Blechpaarung in das Gerät eingeben.
  • Es versteht sich, dass je nach Blechpaarung ein entsprechend angepasster Niet verwendet werden muss. Insbesondere bei Stanzhalbhohlnieten muss der Niet mit recht hoher Genauigkeit zur Dicke der verwendeten Blechpaarung passen.
  • Im Speicher des Geräts können hierzu bereits Vorschläge für geeignete Niete hinterlegt sein, aus denen der Benutzer auswählen kann.
  • Die Eingabe des verwendeten Niets kann manuell erfolgen. Weiter ist ebenso denkbar, den verwendeten Niet automatisiert einzulesen, beispielsweise über einen Barcode oder einen RFID-Chip auf der Verpackung, aus welcher der Niet entnommen wird.
  • Sofern der Niet nicht zur Verwendung bei der eingegebenen Blechpaarung geeignet ist, generiert das Nietgerät eine entsprechende Meldung und weist den Benutzer darauf hin, dass die Verwendung dieses Niets nicht zulässig ist.
  • Auch können auf dem Gerät Informationen bezüglich der zu verwendenden Matrize hinterlegt sein. So kann auf dem Display des Nietgeräts beispielsweise angezeigt werden, welche Matrize für den ausgewählten Niet verwendet werden muss.
  • Auf Basis von Blechpaarung und Niet werden die Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster für den sodann durchzuführenden Messvorgang generiert. Diese können, wie vorstehend ausgeführt, als empirisch generierter Datensatz direkt auf dem Gerät hinterlegt sein. Weiter kann das Nietgerät auch einen Algorithmus umfassen, welcher anhand jeweiliger Blechpaarung und jeweiligem Niet die Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster berechnet.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Nietgerät, welches zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist.
  • Das Nietgerät einen Speicher sowie einen Prozessor umfassen. Auf dem Speicher sind Datensätzen zu den Kraft-Zeit- und/oder Kraft-Weg-Fenstern hinterlegt und/oder, um ein Algorithmus, um diese zu berechnen. Weiter kann das Nietgerät eine Display umfassen. Dieses kann insbesondere als Touch-Screen ausgebildet sein.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung soll im Folgenden bezugnehmend auf ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen Fig. 1 bis 4 näher erläutert werden.
    • Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Druckerzeugers.
    • Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Nietaufsatzes.
    • Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines gesetztes Stanzhalbhohlniets.
    • Fig. 4 zeigt schematisch einen typischen Kraft-Zeit-Verlauf.
    • Fig. 5 ist ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
    Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiels eines Druckerzeugers 1, welcher in Kombination mit dem in Fig. 2 dargestellten Nietaufsatz 30 zu einem Nietgerät gekoppelt werden kann.
  • Der Druckerzeuger 1 umfasst ein Hauptgehäuse 2 mit einem Pneumatikanschluss 3.
  • In dem Hauptgehäuse befindet sich ein oszillierend bewegter Pneumatikkolben, welcher einen Hydraulikkolben antreibt. Der Druckerzeuger ist also als pneumatisch hydraulische Pumpe ausgebildet, insbesondere im Wesentlichen, wie es in der EP 3 360 647 A1 beschrieben ist.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird also der komplette Druckerzeuger 1 von Hand mitgeführt.
  • Bei einem anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Druckerzeuger dagegen stationär angeordnet und mittels eines Hydraulikschlauchs mit einem Griffstück verbunden.
  • Der Druckerzeuger 1 umfasst eine Schnellkupplung 5.
  • Die Schnellkupplung 5 ist als Kugelkupplung ausgebildet und umfasst ein integriertes selbstschließendes Hydraulikventil.
  • Die Schnellkupplung 5 kann beispielsweise als Schiebehülse ausgebildet sein.
  • So wird die Hülse der Schnellkupplung 5 aus der hier dargestellten Position in proximaler Richtung gezogen, um den Nietaufsatz abkoppeln zu können.
  • Zwischen dem Hauptgehäuse 2 und der Schnellkupplung 5 befindet sich ein Zwischenstück 10, welches für die Prozessüberwachung vorgesehen ist.
  • Das Zwischenstück ist am Hauptgehäuse 2 angeschraubt.
  • Seinerseits umfasst das Zwischenstück 10 ein Gewinde, insbesondere ein Innengewinde, für die Schnellkupplung 5 mit dem selbstschließenden Hydraulikventil.
  • Durch das Zwischenstück wird also quasi der zur Schnellkupplung 5 führende Kanal für Hydraulikfluid verlängert.
  • Dieser axiale Kanal 11 ist schematisch als gestrichelte Linie eingezeichnet.
  • Von dem Kanal 11 geht in radialer Richtung ein Kanal 12 bis zum Drucksensor 22.
  • Der Kanal 12 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel zunächst radial nach außen und ist dann in proximaler Richtung abgewinkelt.
  • Dies hat den Vorteil, dass der Drucksensor 20 in etwa parallel zum Hauptgehäuse 2 angeordnet sein kann.
  • Der Drucksensor kann sich insbesondere in einem Ausleger 13 befinden, welcher seitlich in proximaler Richtung abgewinkelt ist.
  • Diese Anordnung ist kompakt und schützt den Drucksensor 20 vor Beschädigungen.
  • Der Drucksensor 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Schraubsensor ausgebildet und umfasst ein Gewinde 21, welches in das Zwischenstück 10 geschraubt ist.
  • Weiter umfasst der Drucksensor 20 einen Ausgang 22, in welchem das Signal des Drucksensors 20 abgegriffen und an eine externe Einheit weitergeleitet werden kann.
  • Statt eines derartigen elektrischen Anschlusses 22 kann bei einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel auch ein Drucksensor verwendet werden, welcher über eine drahtlose Kommunikationseinrichtung mit einer Prozessüberwachungseinrichtung kommuniziert.
  • Die eigentliche Prozessüberwachungseinrichtung, welche vorzugsweise einen Bildschirm umfasst, ist hier nicht dargestellt. Derartige Prozessüberwachungseinrichtungen sind allerdings bekannt und können insbesondere auch als Mobilgerät ausgebildet sein.
  • Innerhalb der Prozessüberwachungseinrichtung sind die entsprechenden Parameter für die verschiedenen Niete gespeichert.
  • Sofern ein Setzvorgang nicht innerhalb der abgespeicherten Sollwerte liegt, kann die Prozessüberwachungseinrichtung ein entsprechendes Signal (optisch oder akustisch) ausgeben und/oder eine Fehlermeldung anzeigen.
  • Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines Nietaufsatzes 30.
  • Der Nietaufsatz 30 ist als Blindnietaufsatz ausgebildet.
  • Dieser umfasst eine Kupplung 31, welche ebenfalls ein selbstschließendes Hydraulikventil aufweist und welche eine Nut umfasst, in der im zusammengesetzten Zustand die Kugeln der Schnellkupplung des Druckerzeugers greifen.
  • Der Nietaufsatz umfasst des Weiteren ein Gehäuse 32, in dem sich der Arbeitsraum eines Hydraulikkolbens befindet, über den die Zugvorrichtung des Blindnietaufsatzes betrieben wird.
  • Die Klausen zum Fassen des Nietstiftes befinden sich in herkömmlicher Weise in einem mit dem Gehäuse 32 verbundenen Kopfstück 33.
  • Das Gehäuse 32 ist bei diesem Ausführungsbeispiel über ein Schwenklager 34 verschwenkbar. Das Schwenklager umfasst eine Drehdurchführung für Hydraulikfluid.
  • So können auf vereinfachte Weise auch schwer zugängliche Stellen erreicht werden.
  • Fig. 3 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen bereits verarbeiteten Stanzhalbhohlniet, bezüglich dessen das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, um den Setzvorgang zu bewerten.
  • Der Stanzhalbhohlniet 40 umfasst einen ringförmigen Abschnitt, welcher das Blech durchstanzt und welcher am Ende des Setzvorgangs einen Schließkopf 43 bildet.
  • Wie in der Darstellung gemäß Fig. 3 zu erkennen, durchstanzt der Stanzhalbhohlniet 40 eine erste Lage 41 des Bleches vollständig. Es bildet sich dabei ein Butzen 44, welcher am Ende des Setzvorgangs in dem Hohlraum des Stanzhalbhohlniets 40 angeordnet ist.
  • Der Schließkopf wird in diesem Ausführungsbeispiel sowohl durch Material des Niets 40, durch den Butzen 44 und durch das umgeformte Blech der unteren Blechlage 42 gebildet.
  • Fig. 4 zeigt in einer schematischen Grafik den Zeit-KraftVerlauf beim Setzen des Niets.
  • Auf der x-Achse ist dimensionslos die Zeit und auf der y-Achse dimensionslos die Kraft aufgetragen.
  • Systembedingt ist in dieser Darstellung der Kraftverlauf während des Setzvorgangs von rechts nach links aufgetragen.
  • Beginnend von rechts endet der Setzvorgang mit einer Maximalkraft, bei der sich der Schließkopf gebildet hat. Die Maximalkraft ist vorzugsweise beim Nietgerät einstellbar und wird je nach Niet- und Blechpaarung angepasst.
  • Beginnend von rechts steigt die Kraft zunächst an, wenn der Stanzniet die Blechpaarung trifft und anfängt, das Blech zu stanzen.
  • Bei einem Stanzniet, insbesondere bei einem Stanzhalbhohlniet, fällt sodann innerhalb des ersten Kraftfensters die Kraft wieder ab, insbesondere wenn die erste Blechlage durchstanzt ist.
  • Es hat sich herausgestellt, dass die Zeit t1, innerhalb der die Kraft im ersten Kraftfenster liegt, entscheidend für die Bewertung des Setzvorgangs eines Stanzhalbhohlniets ist. Es ist eine Mindestzeit und eine Maximalzeit für t1 (und auch t2 und t3, nicht dargestellt) definiert.
  • Liegt t1 nicht innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls, also beispielsweise, wenn die Maximalkraft des ersten Fensters frühzeitig überschritten wird, so wird der Setzvorgang als fehlerhaft bewertet.
  • Sodann erfolgt ein Bereich plastischer, annähernd linearer Verformung, bis das zweite, obere Kraftfenster erreicht wird, innerhalb dessen sich der Schließkopf bildet.
  • Am Ende des Setzvorgangs verringert sich der Kraftanstieg bezogen auf die Zeit (oder den Weg), da nunmehr Material in die Matrize fließt, in die der Schließkopf gebildet wird. Mit Erreichen einer definierten Maximalkraft wird der Setzvorgang beendet.
  • Das zweite Kraftfenster definiert einen Zeitintervall t2, innerhalb dessen sich der Schließkopf bildet. t2 muss also ebenfalls in einem vorgegebenen Intervall liegen.
  • Wird beispielsweise eine falsche Matrize verwendet, bei der der Hohlraum für den Schließkopf zu groß ist, steigt die Kraft im zweiten Kraftfenster zu langsam an.
  • Weiter wird durch die Erfindung ein drittes Fenster definiert, welches hier als Weg-Zeit-Fenster gekennzeichnet ist.
  • Das dritte Fenster wird durch die Zeit t3 definiert. Dies ist die Zeitspanne vom Erreichen der Minimalkraft des ersten Kraftfensters bis zum Erreichen der vorgegebenen Maximalkraft Fmax bei Beendigung des Setzvorgangs.
  • Auch t3 muss in einem vorgegebenen Bereich liegen. Aufgrund von Toleranzen ist die Maximalkraft des zweiten und dritten Fensters größer als Kraft Fmax bei Beendigung des Setzvorgangs.
  • t2 und t3 können entweder bis zum Erreichen der Kraft Fmax gemessen werden, oder bis das Nietgerät etwas zeitverzögert beim Erreichen der Kraft Fmax den Setzvorgang beendet.
  • Das Flussdiagramm gemäß Fig. 5 zeigt schematisch, wie beim Nietgerät die in Fig. 4 dargestellte Bewertung des Setzvorgangs vom Benutzer gestartet wird. Der Benutzer gibt zunächst eine Blechpaarung ein, also insbesondere die Dicke und die Art der zu vernietenden Bleche.
  • Sodann wird ein Niet entweder händisch eingegeben oder vom Gerät eingelesen.
  • Ist der Niet nicht geeignet, wird eine Fehlermeldung generiert, die den Benutzer darauf hinweist.
  • Falls der Niet geeignet ist, wird ein Datensatz mit erstem, zweiten und dritten Kraftfenster generiert oder aus einem empirisch bestimmten Datensatz eingelesen.
  • Dieser Datensatz entspricht der Darstellung gemäß Fig. 4.
  • Sodann wird der Setzvorgang durchgeführt, wobei automatisiert kontrolliert wird, ob die gemäß Fig. 4 vorgegebenen Wertebereiche für t1 t2 und t3 im jeweiligen Fenster eingehalten werden.
  • Ist dies der Fall, wird der Setzvorgang positiv bewertet, z.B. indem über das Display des Nietgeräts angezeigt wird, dass der Setzvorgang in Ordnung ist.
  • Ist dies nicht der Fall, wird dies ebenfalls vom Nietgerät angezeigt.
  • Das Nietgerät kann einen Speicher umfassen, in welchem die Werte jedes einzelnen Setzvorgangs gespeichert werden. So kann im Rahmen einer Qualitätssicherung die Güte jedes einzelnen Setzvorgangs dokumentiert werden.
  • Durch die Erfindung konnte eine zuverlässige Prozessüberwachung auch bei Nietgeräten mit einem separaten Druckerzeuger ermöglicht werden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Druckerzeuger
    2
    Hauptgehäuse
    3
    Pneumatikanschluss
    4
    Betätigungsorgan
    5
    Schnellkupplung
    10
    Zwischenstück
    11
    axialer Kanal
    12
    Kanal zum Drucksensor
    13
    Ausleger
    20
    Drucksensor
    21
    Gewinde
    22
    Anschluss
    30
    Nietaufsatz
    31
    Kupplung
    32
    Gehäuse für den Arbeitskolben des Nietaufsatzes
    33
    Kopfstück
    34
    Schwenklager
    40
    Halbhohlniet
    41
    1. Lage
    42
    2. Lage
    43
    Schließkopf
    44
    Butzen

Claims (15)

  1. Verfahren zur Überwachung eines Nietvorgangs, wobei beim Setzen eines Stanzniets, insbesondere eines Halbhohlniets, ein Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Verlauf gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Verlauf in zumindest einem ersten Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster, in welchem der Niet eine Blechpaarung stanzt, geprüft wird, ob das erste Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt,
    und dass in einem zweiten Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit- Fenster, in dem sich ein Schließkopf bildet, geprüft wird, ob das zweite Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit- Fenster in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt.
  2. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster, welches das erste und das zweite Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster überlappt, geprüft wird, ob dieses in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt.
  3. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster mit Erreichen einer Mindestkraft des ersten Fensters beginnt und mit Erreichen einen vorgegeben Maximalkraft endet.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten, zweiten und/oder dritten Kraft-Weg- und/oder Kraft-Zeit-Fenster eine Zeit t1, t2 und/oder t3 zugeordnet wird, wobei der Setzvorgang als fehlerhaft bewertet wird, wenn t1, t2 oder t3 nicht in einem vorgegebenen Toleranzbereich liegt.
  5. Nietgerät, umfassend einen Speicher sowie einen Prozessor, wobei das Nietgerät ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen.
  6. Nietgerät mit einer Prozessüberwachung, insbesondere nach dem vorstehenden Anspruch, umfassend einen Druckerzeuger, welcher über eine Schnellkupplung mit einem Nietaufsatz verbunden ist, wobei in einem Hydraulikbereich des Druckerzeugers ein Drucksensor angeordnet ist, über den auf die vom Nietaufsatz erzeugte Kraft geschlossen werden kann.
  7. Nietgerät nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor an einem mit einem Hauptgehäuse des Druckerzeugers lösbar verbundenen Zwischenstück angeordnet ist.
  8. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellkupplung ein selbstschließenden Hydraulikventil umfasst.
  9. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnellkupplung an dem Zwischenstück angeordnet ist, insbesondere lösbar mit dem Zwischenstück verbunden ist.
  10. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessüberwachung anhand eines Druck-Zeit-Verlaufs prüft, ob ein Nietvorgang innerhalb eines eingespeicherten Toleranzbereichs liegt.
  11. Nietgerät nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessüberwachung anhand von zumindest zwei, vorzugsweise drei Zeitfenstern prüft, ob die vom Nietaufsatz ausgeübte Kraft innerhalb eines abgespeicherten Bereiches liegt.
  12. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor in das Gehäuse, insbesondere das Zwischenstück von außen eingeschraubt ist.
  13. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor einen Messbereich bis mindestens 500 bar, vorzugsweise bis mindestens 800 bar, aufweist.
  14. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckerzeuger als pneumatisch-hydraulisch arbeitende Pumpe ausgebildet ist, wobei ein Pneumatikkolben oszillierend bewegt wird, der einen Hydrauklikkolben antreibt, welcher seinerseits über ein Druck- und Saug-Ventil Hydraulikfluid in den Nietaufsatz pumpt.
  15. Nietgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nietgerät als Handnietgerät ausgebildet ist,
    und/oder dass das Zwischenstück einen axial verlaufenden Fluidkanal aufweist, von welchem quer, insbesondere senkrecht, ein Kanal abgeht, der zum Drucksensor führt.
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