WO2021013622A1 - Verfahren zur prozessüberwachung beim fügen von wenigstens zwei werkstücken mittels einer stanznietvorrichtung mit einer fügezange, sowie vorrichtung mit einem steuergerät eingerichtet zum durchführen eines solchen verfahrens - Google Patents

Verfahren zur prozessüberwachung beim fügen von wenigstens zwei werkstücken mittels einer stanznietvorrichtung mit einer fügezange, sowie vorrichtung mit einem steuergerät eingerichtet zum durchführen eines solchen verfahrens Download PDF

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WO2021013622A1
WO2021013622A1 PCT/EP2020/069822 EP2020069822W WO2021013622A1 WO 2021013622 A1 WO2021013622 A1 WO 2021013622A1 EP 2020069822 W EP2020069822 W EP 2020069822W WO 2021013622 A1 WO2021013622 A1 WO 2021013622A1
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WO
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joining
force
path
window
punch
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PCT/EP2020/069822
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Juergen Sollner
Ulrich Walther
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Tox Pressotechnik Gmbh & Co. Kg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • 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
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    • B21J15/00—Riveting
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    • 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
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    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/30—Particular elements, e.g. supports; Suspension equipment specially adapted for portable riveters

Definitions

  • the invention relates to a method for process monitoring when joining at least two workpieces by means of a self-piercing riveting device with joining pliers, as well as a device with a control device set up for performing such a device
  • Methods for punch riveting are used to connect at least two workpieces, a rivet being pressed into the at least two workpieces by means of a punch or a punch tool, with one correspondingly shaped
  • Counterholder which interacts with the stamping tool, ensures that the rivet or the workpieces are deformed in a certain way in order to produce a non-positive and positive connection between the workpieces.
  • Quality monitoring is carried out using an envelope curve of the force / displacement curve.
  • Methods are also known in which, in a punch riveting device, the punch force and its gradient with respect to the indentation path of the punch are determined during the setting of the rivet. If the riveted joint is defective, there is a fluctuation in the gradient.
  • the gradient of the force is determined during certain time and / or travel ranges while the rivet is being pressed in. Fluctuations in the gradient of the stamp force are usually relatively small, so that such fluctuations are not recognized within certain limits when monitoring the force profile.
  • German patent application DE 10 2016 214 943 A1 discloses a method for connecting at least two components by means of a self-piercing riveting device, the at least two components being arranged between a punch and a counter-holder, one of the at least two components between the punch and a component facing the punch arranged rivet is pressed into the at least two components by means of the punch by applying a force to the punch, and wherein a gradient of the force is determined at least intermittently while the rivet is being pressed in. Furthermore, a manufacturing facility is equipped with one
  • a disadvantage of the methods known from the prior art is that when a limit value is applied to a force or a gradient of the force which is necessary for pressing the rivet into the two components to be connected,
  • the invention is therefore based on the object of providing a method for process monitoring when joining at least two workpieces by means of a punch riveting device with joining pliers, as well as a device with a control device set up for performing such a method, whereby the disadvantages mentioned do not occur, and in particular a more precise one Quality monitoring is possible.
  • the object is achieved by creating the subjects of the independent claims. Advantageous configurations result from the subclaims.
  • the object is achieved in particular by providing a method for process monitoring when joining at least two workpieces by means of a punch riveting device with joining pliers, the at least two workpieces being arranged between a punch and a counterholder, and one between the punch and one the punch facing workpiece is pressed by means of the punch into the at least two workpieces by means of the punch, by applying a force F to the punch in the direction of the counter-holder.
  • the method is characterized in that a) a total thickness, a rivet length and a bending constant of the joining pliers are recorded for a plurality of joining processes before joining, b) a stamp path is included for the plurality of joining processes during and / or after joining a certain force, an end force, an end value for the end force, a setting path of the rivet, and a rivet head end position are recorded,
  • step c) as a function of the parameters recorded in step a) and step b), an absolute force / path window and / or a relative force / path end window of the plurality
  • Joining processes are determined, and d) a determined absolute force / path window and / or a relative force / path end window of at least one further joining process with the absolute force / path window determined in step c) and / or the relative
  • Force / path end window of the plurality of joining processes are compared, the at least one further joining process being monitored so that a defect is detected during joining.
  • the at least two workpieces preferably have a total thickness
  • the quality-determining areas are preferably determined deterministically by using the method 2 for process monitoring.
  • a defect is understood to mean, in particular, a crack.
  • a quality-determining area is understood to mean, in particular, an area of an absolute force / displacement window and / or an area of a relative force / displacement end window that is important for the quality of a joining process and / or of at least two joined workpieces, in particular in the a defect is recognizable.
  • the workpiece is preferably formed from a metal or a metallic alloy.
  • a component is preferably obtained when the at least two workpieces are joined.
  • a component is understood to mean, in particular, a part of a vehicle, in particular a body component, preferably of a passenger car,
  • the component is preferably a coated component, in particular a painted or galvanized component.
  • Process monitoring is preferably carried out automatically.
  • the method according to the invention for process monitoring when joining at least two workpieces by means of a punch riveting device with joining pliers has advantages compared to the prior art. Improved quality monitoring is advantageously ensured.
  • Process monitoring is reduced to the relevant quality-determining areas.
  • the quality-determining areas of an envelope are preferably defined and the process monitoring is reduced to quality-determining areas of the envelope. According to a development of the invention it is provided that the relevant
  • Quality-determining areas are determined as a function of time and / or distance.
  • a force / distance curve and / or a force / time curve in particular a gradient of a force / distance curve and / or a force / time curve, are preferably recorded.
  • a gradient is preferably determined from the force / path curve and / or the force / time curve.
  • step d) from a certain threshold value a difference between the determined absolute force / path window and the relative force / path end window of the further joining process and the determined absolute force / path window and / or the relative force / path end window of the majority of joining processes, a defect is detected during joining.
  • a certain difference between a determined absolute force / path window and a relative force / path end window of a further joining process and a determined absolute force / path window and / or a relative force / path end window of the plurality of joining processes is below a threshold value understood above the threshold value a defect during joining is detected while below the threshold value
  • the threshold can be set in
  • the threshold value is determined by a comparison with at least one standard component and / or by teaching-in based on a plurality of joining processes.
  • the parameters in step a) and in step b) are determined in at least one specific time and / or distance range while the stamp is being pressed, preferably in at least one time and / or distance range in the experience has shown that a defect is to be expected. According to a development of the invention it is provided that no gradient is used
  • Process monitoring in particular for detecting a defect during joining, is used, in particular no gradient of the force during the pressing in of the rivet.
  • the recorded parameters in steps a) and b) are weighted differently in order to determine the absolute force / path window and / or the relative force / path end window.
  • At least one further parameter in particular a force / distance curve and / or a force / time curve of the joining process, are used for process monitoring.
  • the object is also achieved by providing a device with a control device set up to carry out a method according to the invention, in particular according to one of the exemplary embodiments described above, the device further having a punch riveting device with joining pliers, a punch and a counter holder, the punch with a force F in the direction of the counter holder
  • the device being sensors for detecting the parameters and at least one evaluation unit for determining an absolute force / path window and a relative force / path End window of a plurality of joining processes and its comparison with a determined absolute force / path window and / or a relative force / path end window of at least one further joining process.
  • FIGURE shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a method for process monitoring when joining at least two workpieces by means of a punch riveting device with joining pliers in a flow diagram.
  • Method for process monitoring when joining at least two workpieces using a punch riveting device with joining pliers in a flow diagram In the method for process monitoring when joining at least two workpieces by means of a punch riveting device with joining pliers, the at least two workpieces are arranged between a punch and a counterholder, with a rivet arranged between the punch and a workpiece facing the punch in the at least two by means of the punch Workpieces is pressed in by applying a force F in the direction of the counter holder to the punch.
  • step a) for a plurality of joining processes before joining one
  • step b) Total thickness, a rivet length and a bending constant of the joining pliers are recorded.
  • step b for the majority of joining processes during and / or after joining, a punch path at a certain force, an end force, a path end value at the end force, a setting path of the rivet, and a rivet end position are recorded.
  • step c) an absolute force / path window and / or a relative force / path end window of the plurality of joining processes are determined as a function of the parameters recorded in step a) and step b).
  • step d) a determined absolute force / path window and / or a relative force / path end window of at least one further joining process with the absolute force / path window determined in step c) and / or the relative force / path end window the plurality of joining processes are compared, the at least one further joining process being monitored so that a defect is detected during joining.
  • relevant quality-determining areas of the joining process are determined, the process monitoring being reduced to the relevant quality-determining areas.
  • Quality-determining areas determined as a function of time and / or distance.
  • step d) from a certain threshold value a difference between the determined absolute force / path window and the relative force / path end window of the further joining process and the determined absolute force / path window and / or the relative force / path end window of the majority of joining processes, a defect is detected during joining.
  • the threshold value is determined by a comparison with at least one standard component and / or by teaching-in based on a plurality of joining processes.
  • the parameters in step a) and in step b) are determined in at least one specific time and / or distance range while the stamp is being pressed, preferably in at least one time and / or distance range in which experience has shown a defect is to be expected.
  • Process monitoring especially used to detect a defect when joining.
  • the parameters recorded in steps a) and b) are used to determine the absolute force / displacement window and / or the relative
  • At least one further parameter in particular a force / path curve and / or a force / time curve of the joining process, is used for process monitoring.
  • the method is carried out in particular in a device with a control unit which is set up to carry out the method.
  • the device has a punch riveting device with joining pliers, a punch and a counterholder, the punch being able to be acted upon with a force F in the direction of the counterholder, so that a rivet can be pressed into at least two workpieces arranged between the punch and the counterholder Device sensors for detecting the parameters, and at least one evaluation unit for determining an absolute force / path window and a relative force / path end window of a plurality
  • Joining processes and its comparison with a determined absolute force / path window and / or a relative force / path end window at least one further joining process.

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Abstract

Verfahren zur Prozessüberwachung beim Fügen von wenigstens zwei Werkstücken mittels einer Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange, wobei die wenigstens zwei Werkstücke zwischen einem Stempel und einem Gegenhalter angeordnet werden, und wobei ein zwischen dem Stempel und einem dem Stempel zugewandten Werkstück angeordnetes Niet mittels des Stempels in die wenigstens zwei Werkstücke eingedrückt wird, indem der Stempel mit einer Kraft F in Richtung des Gegenhalters beaufschlagt wird. In dem Verfahren werden dabei a) für eine Mehrzahl an Fügevorgängen vor dem Fügen jeweils eine Gesamtblechdicke, eine Nietlänge, und eine Aufbiegungskonstante der Fügezange erfasst, b) für die Mehrzahl an Fügevorgängen während und/oder nach dem Fügen jeweils ein Stempelweg bei einer bestimmten Kraft, eine Endkraft, ein Wegendwert bei der Endkraft, ein Setzweg des Niets, und eine Nietkopfendlage erfasst, c) in Abhängigkeit der in Schritt a) und Schritt b) erfassten Parameter ein absolutes Kraft/Weg-Fenster und/oder ein relatives Kraft/Weg-Endfenster der Mehrzahl an Fügevorgängen ermittelt, und d) ein ermitteltes absolutes Kraft/Weg-Fenster und/oder ein relatives Kraft/Weg-Endfenster mindestens eines weiteren Fügevorgangs mit dem in Schritt c) ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fenster und/oder dem relativen Kraft/Weg- Endfenster der Mehrzahl an Fügevorgängen verglichen, wobei der mindestens eine weitere Fügevorgang überwacht wird, so dass ein Defekt beim Fügen erkannt wird.

Description

Verfahren zur Prozessüberwachung beim Fügen von wenigstens zwei Werkstücken mittels einer Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange, sowie Vorrichtung mit einem Steuergerät eingerichtet zum Durchführen eines solchen Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prozessüberwachung beim Fügen von wenigstens zwei Werkstücken mittels einer Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange, sowie eine Vorrichtung mit einem Steuergerät eingerichtet zum Durchführen eines solchen
Verfahrens.
Verfahren zum Stanznieten dienen zum Verbinden von wenigstens zwei Werkstücken, wobei ein Niet mittels eines Stempels oder eines Stempelwerkzeugs in die wenigstens zwei Werkstücke eingedrückt wird, wobei durch einen entsprechend geformten
Gegenhalter, der mit dem Stempelwerkzeug zusammenwirkt, sichergestellt ist, dass der Niet oder die Werkstücke sich in einer bestimmten Art und Weise verformen, um eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen den Werkstücken herzustellen.
Aus dem Stand der Technik sind Stanznietverfahren bekannt, bei denen die
Qualitätsüberwachung durch eine Hüllkurve des Kraft/Weg-Verlaufs durchgeführt wird.
Bei der Verbindung von Bauteilen aus sprödem Material mittels eines Stanznietverfahrens kann es aufgrund der Ausübung der Kraft zu Defekten, beispielsweise Rissen, kommen. Das Auftreten eines solchen Defekts führt dabei zu gewissen kurzzeitigen Schwankungen in der Kraft, die auf den Stempel und die Bauteile ausgeübt wird. Dabei kann untersucht werden, ob sich der Kraftverlauf innerhalb bestimmter Grenzwerte der Hüllkurve bewegt. Eine Abweichung von der Hüllkurve führt zu einem Anlagenstopp, der eine manuelle Kontrolle und ein Ausschleusen betroffener Bauteile erforderlich macht. Nicht jede Abweichung von der Hüllkurve bedeutet, dass die Qualität der erhaltenen Bauteile unzureichend ist, deshalb werden die Bauteile geprüft und festgelegt, welche Bauteile tatsächlich betroffen sind. In der Regel ist dabei nur ein geringer Anteil der Bauteile betroffen. Deshalb wird die Hüllkurve anhand von definierten Fertigungslosen eingelernt. Dieser Vorgang ist allerding aufwendig, da dieser für jede Art von Bauteil neu
durchgeführt und eine Vielzahl an Parametern eingestellt werden muss.
Bekannt sind ebenfalls Verfahren wobei bei einer Stanznietvorrichtung die Stempelkraft und deren Gradient bezüglich des Eindrückwegs des Stempels während des Setzens des Niets ermittelt werden. Bei einem auftretenden Defekt der Nietverbindung kommt es zu einer Schwankung im Gradientenverlauf. Der Gradient der Kraft wird dabei während bestimmten Zeit- und/oder Wegbereichen während des Eindrückens des Niets ermittelt. Schwankungen des Gradienten der Stempelkraft sind in der Regel verhältnismäßig klein, so dass solche Schwankungen im Rahmen einer Überwachung des Kraftverlaufs innerhalb bestimmter Grenzen nicht erkannt werden.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2016 214 943 A1 offenbart ein Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile mittels einer Stanznietvorrichtung, wobei die wenigstens zwei Bauteile zwischen einem Stempel und einem Gegenhalter angeordnet werden, wobei ein zwischen dem Stempel und einem dem Stempel zugewandten Bauteil der wenigstens zwei Bauteile angeordneter Niet mittels des Stempels in die wenigstens zwei Bauteile eingedrückt wird, indem der Stempel mit einer Kraft beaufschlagt wird, und wobei während des Eindrückens des Niets zumindest zeitweise ein Gradient der Kraft ermittelt wird. Des Weiteren ist eine Fertigungseinrichtung mit einer solchen
Stanznietvorrichtung offenbart.
Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist jedoch, dass bei der Anwendung eines Grenzwerts auf eine Kraft oder einen Gradienten der Kraft, welche zum Eindrücken des Niets in die zwei zu verbindenden Bauteile notwendig ist,
verbundene Teile aussortiert werden, die überhaupt nicht fehlerhaft sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Prozessüberwachung beim Fügen von wenigstens zwei Werkstücken mittels einer Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange, sowie Vorrichtung mit einem Steuergerät eingerichtet zum Durchführen eines solchen Verfahrens bereitzustellen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten, und wobei insbesondere eine genauere Qualitätsüberwachung möglich ist.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zur Prozessüberwachung beim Fügen von wenigstens zwei Werkstücken mittels einer Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange bereitgestellt wird, wobei die wenigstens zwei Werkstücke zwischen einem Stempel und einem Gegenhalter angeordnet werden, und wobei ein zwischen dem Stempel und einem dem Stempel zugewandten Werkstück angeordnetes Niet mittels des Stempels in die wenigstens zwei Werkstücke eingedrückt wird, indem der Stempel mit einer Kraft F in Richtung des Gegenhalters beaufschlagt wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass a) für eine Mehrzahl an Fügevorgängen vor dem Fügen jeweils eine Gesamtdicke, eine Nietlänge, und eine Aufbiegungskonstante der Fügezange erfasst werden, b) für die Mehrzahl an Fügevorgängen während und/oder nach dem Fügen jeweils ein Stempelweg bei einer bestimmten Kraft, eine Endkraft, ein Wegendwert bei der Endkraft, ein Setzweg des Niets, und eine Nietkopfendlage erfasst werden,
c) in Abhängigkeit der in Schritt a) und Schritt b) erfassten Parameter ein absolutes Kraft/Weg-Fenster und/oder ein relatives Kraft/Weg-Endfenster der Mehrzahl an
Fügevorgängen ermittelt werden, und d) ein ermitteltes absolutes Kraft/Weg-Fenster und/oder ein relatives Kraft/Weg-Endfenster mindestens eines weiteren Fügevorgangs mit dem in Schritt c) ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fenster und/oder dem relativen
Kraft/Weg-Endfenster der Mehrzahl an Fügevorgängen verglichen werden, wobei der mindestens eine weitere Fügevorgang überwacht wird, so dass ein Defekt beim Fügen erkannt wird.
Vorzugsweise weisen die wenigstens zwei Werkstücke eine Gesamtdicke auf,
insbesondere eine Gesamtblechdicke.
Vorzugsweise werden durch die Anwendung des Verfahrens 2ur Prozessüberwachung die qualitätsbestimmenden Bereiche deterministisch bestimmt.
Unter einem Defekt wird insbesondere ein Riss verstanden.
Unter einem qualitätsbestimmenden Bereich wird insbesondere ein Bereich eines absoluten Kraft/Weg-Fensters und/oder ein Bereich eines relativen Kraft/Weg-Endfensters verstanden, der für die Qualität eines Fügevorgangs und/oder von gefügten wenigstens zwei Werkstücken von Bedeutung ist, insbesondere in dem ein Defekt erkennbar ist. Vorzugsweise ist das Werkstück aus einem Metall oder einer metallischen Legierung ausgebildet.
Vorzugsweise wird beim Fügen der wenigstens zwei Werkstücke ein Bauteil erhalten.
Unter einem Bauteil wird insbesondere ein Teil eines Fahrzeugs verstanden, insbesondere ein Karosseriebauteil, bevorzugt eines Personenkraftwagens,
Lastkraftwagens, Busses, Wohnmobils, Baufahrzeugs, Nutzfahrzeugs, oder auch Schienenfahrzeugs, Bootes, Schiffs oder Luftfahrzeugs.
Vorzugsweise ist das Bauteil ein beschichtetes Bauteil, insbesondere ein lackiertes oder ein galvanisiertes Bauteil.
Vorzugsweise wird die Prozessüberwachung automatisch durchgeführt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Prozessüberwachung beim Fügen von wenigstens zwei Werkstücken mittels einer Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange weist Vorteile im Vergleich zum Stand der Technik auf. Vorteilhafterweise wird eine verbesserte Qualitätsüberwachung gewährleistet. Vorteilhafterweise wird die Anzahl der
fälschlicherweise als defekt erkannten Bauteile reduziert. Vorteilhafterweise wird die Verfügbarkeit von Bauteilen erhöht, insbesondere werden Anlagestopps reduziert.
Vorteilhafterweise werden Kosten reduziert und eine schnellere Produktion ermöglicht. Vorteilhafterweise ist keine Überwachung des gesamten Fügevorgangs erforderlich. Vorteilhafterweise ist der Aufwand zum Einlernen bei der Inbetriebnahme der Anlage und im Serienbetrieb verringert. Vorteilhafterweise werden keine speziell geschulten
Mitarbeiter benötigt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass relevante
qualitätsbestimmende Bereiche des Fügevorgangs ermittelt werden, wobei die
Prozessüberwachung auf die relevanten qualitätsbestimmenden Bereiche reduziert wird.
Vorzugsweise werden die qualitätsbestimmenden Bereiche einer Hüllkurve definiert und die Prozessüberwachung auf qualitätsbestimmende Bereiche der Hüllkurve reduziert. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die relevanten
qualitätsbestimmenden Bereiche zeitabhängig und/oder wegabhängig bestimmt werden.
Vorzugsweise werden in Schritt c) ein Kraft/Weg-Verlauf und/oder ein Kraft/Zeit-Verlauf, insbesondere ein Gradient eines Kraft/Weg-Verlaufs und/oder eines Kraft/Zeit-Verlaufs, erfasst. Vorzugsweise wird aus dem Kraft/Weg-Verlauf und/oder dem Kraft/Zeit-Verlauf ein Gradient ermittelt. Dadurch wird gewährleistet, dass ein fehlerhaftes Eindrücken des Niets in die zwei zu verbindenden Werkstücke erkannt wird, da ein derartig fehlerhaftes Verbinden meistens mit einer ruckartigen Eindrückbewegung verbunden ist. Eine solche ruckartige Eindrückbewegung ist in einem Kraft/Weg-Verlauf als steiler Anstieg oder Absinken zu erkennen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in Schritt d) ab einem bestimmten Schwellenwert einer Differenz des ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fensters und des relativen Kraft/Weg-Endfensters des weiteren Fügevorgangs und dem ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fenster und/oder dem relativen Kraft/Weg-Endfenster der Mehrzahl an Fügevorgängen ein Defekt beim Fügen erkannt wird.
Unter einem Schwellenwert wird insbesondere eine bestimmte Differenz eines ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fensters und eines relativen Kraft/Weg-Endfensters eines weiteren Fügevorgangs und einem ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fenster und/oder einem relativen Kraft/Weg-Endfenster der Mehrzahl an Fügevorgängen verstanden oberhalb des Schwellenwerts ein Defekt beim Fügen erkannt wird während unterhalb des
Schwellenwerts kein Defekt beim Fügen erkannt wird. Der Schwellenwert kann in
Abhängigkeit der Anforderungen bestimmt bzw. festgelegt werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwellenwert durch einen Vergleich mit mindestens einem Standardbauteil und/oder durch Einlernen anhand einer Mehrzahl an Fügevorgängen ermittelt wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Parameter in Schritt a) und in Schritt b) in mindestens einem bestimmten Zeit- und/oder Wegbereich während dem Eindrücken des Stempels ermittelt werden, bevorzugt in mindestens einem Zeit- und/oder Wegbereich in dem erfahrungsgemäß ein Defekt zu erwarten ist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass kein Gradient zur
Prozessüberwachung, insbesondere zum Erkennen eines Defekts beim Fügen, verwendet wird, insbesondere kein Gradient der Kraft während des Eindrückens des Niets.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erfassten Parameter in Schritt a) und b) zum Ermitteln des absoluten Kraft/Weg-Fensters und/oder des relativen Kraft/Weg-Endfensters unterschiedlich gewichtet werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein weiterer Parameter, insbesondere ein Kraft/Weg-Verlauf und/oder ein Kraft/Zeit-Verlauf des Fügevorgangs, für die Prozessüberwachung verwendet werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Vorrichtung mit einem Steuergerät eingerichtet zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellt wird, insbesondere nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, wobei die Vorrichtung weiter eine Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange, einem Stempel und einem Gegenhalter aufweist, wobei der Stempel mit einer Kraft F in Richtung des Gegenhalters
beaufschlagbar ist, so dass ein Niet in wenigstens zwei zwischen dem Stempel und dem Gegenhalter angeordnete Werkstücke eindrückbar ist, wobei die Vorrichtung Sensoren zum Erfassen der Parameter, und mindestens eine Auswerteeinheit zum Ermitteln eines absoluten Kraft/Weg-Fensters und eines relativen Kraft/Weg-Endfensters einer Mehrzahl an Fügevorgängen und dessen Vergleich mit einem ermittelten absoluten Kraft/Weg- Fenster und/oder einem relativen Kraft/Weg-Endfenster mindestens eines weiteren Fügevorgangs aufweist. Dabei ergeben sich für die Vorrichtung insbesondere die Vorteile, die bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Prozessüberwachung beim Fügen von wenigstens zwei Werkstücken mittels einer Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange erläutert wurden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Prozessüberwachung beim Fügen von wenigstens zwei Werkstücken mittels einer Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange in einem Fließdiagramm.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines
Verfahrens zur Prozessüberwachung beim Fügen von wenigstens zwei Werkstücken mittels einer Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange in einem Fließdiagramm. In dem Verfahren zur Prozessüberwachung beim Fügen von wenigstens zwei Werkstücken mittels einer Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange werden die wenigstens zwei Werkstücke zwischen einem Stempel und einem Gegenhalter angeordnet, wobei ein zwischen dem Stempel und einem dem Stempel zugewandten Werkstück angeordnetes Niet mittels des Stempels in die wenigstens zwei Werkstücke eingedrückt wird, indem der Stempel mit einer Kraft F in Richtung des Gegenhalters beaufschlagt wird. Dabei werden in Schritt a) für eine Mehrzahl an Fügevorgängen vor dem Fügen jeweils eine
Gesamtdicke, eine Nietlänge, und eine Aufbiegungskonstante der Fügezange erfasst. In Schritt b) werden für die Mehrzahl an Fügevorgängen während und/oder nach dem Fügen jeweils ein Stempelweg bei einer bestimmten Kraft, eine Endkraft, ein Wegendwert bei der Endkraft, ein Setzweg des Niets, und eine Nietkopfendlage erfasst. In Schritt c) werden in Abhängigkeit der in Schritt a) und Schritt b) erfassten Parameter ein absolutes Kraft/Weg- Fenster und/oder ein relatives Kraft/Weg-Endfenster der Mehrzahl an Fügevorgängen ermittelt. In Schritt d) werden ein ermitteltes absolutes Kraft/Weg-Fenster und/oder ein relatives Kraft/Weg-Endfenster mindestens eines weiteren Fügevorgangs mit dem in Schritt c) ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fenster und/oder dem relativen Kraft/Weg- Endfenster der Mehrzahl an Fügevorgängen verglichen, wobei der mindestens eine weitere Fügevorgang überwacht wird, so dass ein Defekt beim Fügen erkannt wird.
Dadurch wird eine verbesserte Qualitätsüberwachung gewährleistet. Die Anzahl der fälschlicherweise als defekt erkannten Bauteile wird reduziert. Vorteilhafterweise werden Kosten reduziert und eine schnellere Produktion ermöglicht.
In einer Ausgestaltung der Erfindung werden relevante qualitätsbestimmende Bereiche des Fügevorgangs ermittelt, wobei die Prozessüberwachung auf die relevanten qualitätsbestimmenden Bereiche reduziert wird.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die relevanten
qualitätsbestimmenden Bereiche zeitabhängig und/oder wegabhängig bestimmt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird in Schritt d) ab einem bestimmten Schwellenwert einer Differenz des ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fensters und des relativen Kraft/Weg-Endfensters des weiteren Fügevorgangs und dem ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fenster und/oder dem relativen Kraft/Weg-Endfenster der Mehrzahl an Fügevorgängen ein Defekt beim Fügen erkannt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Schwellenwert durch einen Vergleich mit mindestens einem Standardbauteil und/oder durch Einlernen anhand einer Mehrzahl an Fügevorgängen ermittelt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die Parameter in Schritt a) und in Schritt b) in mindestens einem bestimmten Zeit- und/oder Wegbereich während dem Eindrücken des Stempels ermittelt, bevorzugt in mindestens einem Zeit- und/oder Wegbereich in dem erfahrungsgemäß ein Defekt zu erwarten ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird kein Gradient zur
Prozessüberwachung, insbesondere zum Erkennen eines Defekts beim Fügen, verwendet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden die erfassten Parameter in Schritt a) und b) zum Ermitteln des absoluten Kraft/Weg-Fensters und/oder des relativen
Kraft/Weg-Endfensters unterschiedlich gewichtet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird mindestens ein weiterer Parameter, insbesondere ein Kraft/Weg -Verlauf und/oder ein Kraft/Zeit-Verlauf des Fügevorgangs, für die Prozessüberwachung verwendet.
Das Verfahren wird insbesondere in einer Vorrichtung mit einem Steuergerät, das zum Durchführen des Verfahrens eingerichtet ist, durchgeführt. Die Vorrichtung weist eine Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange, einem Stempel und einem Gegenhalter auf, wobei der Stempel mit einer Kraft F in Richtung des Gegenhalters beaufschlagbar ist, so dass ein Niet in wenigstens zwei zwischen dem Stempel und dem Gegenhalter angeordnete Werkstücke eindrückbar ist, wobei die Vorrichtung Sensoren zum Erfassen der Parameter, und mindestens eine Auswerteeinheit zum Ermitteln eines absoluten Kraft/Weg-Fensters und eines relativen Kraft/Weg-Endfensters einer Mehrzahl an
Fügevorgängen und dessen Vergleich mit einem ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fenster und/oder einem relativen Kraft/Weg-Endfenster mindestens eines weiteren Fügevorgangs aufweist.

Claims

Daimler AG Lierheimer 15.07.2019 Patentansprüche
1. Verfahren zur Prozessüberwachung beim Fügen von wenigstens zwei
Werkstücken mittels einer Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange, wobei die
wenigstens zwei Werkstücke zwischen einem Stempel und einem Gegenhalter
angeordnet werden, und wobei ein zwischen dem Stempel und einem dem Stempel zugewandten Werkstück angeordnetes Niet mittels des Stempels in die wenigstens zwei Werkstücke eingedrückt wird, indem der Stempel mit einer Kraft F in Richtung des
Gegenhalters beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
a) für eine Mehrzahl an Fügevorgängen vor dem Fügen jeweils eine Gesamtdicke, eine Nietlänge, und eine Aufbiegungskonstante der Fügezange erfasst werden,
b) für die Mehrzahl an Fügevorgängen während und/oder nach dem Fügen jeweils ein Stempelweg bei einer bestimmten Kraft, eine Endkraft, ein Wegendwert bei der Endkraft, ein Setzweg des Niets, und eine Nietkopfendlage erfasst werden,
c) in Abhängigkeit der in Schritt a) und Schritt b) erfassten Parameter ein absolutes
Kraft/Weg-Fenster und/oder ein relatives Kraft/Weg-Endfenster der Mehrzahl an
Fügevorgängen ermittelt werden, und
d) ein ermitteltes absolutes Kraft/Weg-Fenster und/oder ein relatives Kraft/Weg- Endfenster mindestens eines weiteren Fügevorgangs mit dem in Schritt c) ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fenster und/oder dem relativen Kraft/Weg-Endfenster der Mehrzahl an Fügevorgängen verglichen werden, wobei der mindestens eine weitere Fügevorgang überwacht wird, so dass ein Defekt beim Fügen erkannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass relevante
qualitätsbestimmende Bereiche des Fügevorgangs ermittelt werden, wobei die
Prozessüberwachung auf die relevanten qualitätsbestimmenden Bereiche reduziert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die relevanten qualitätsbestimmenden Bereiche zeitabhängig und/oder wegabhängig bestimmt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) ab einem bestimmten Schwellenwert einer Differenz des ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fensters und des relativen Kraft/Weg-Endfensters des weiteren Fügevorgangs und dem ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fenster und/oder dem relativen Kraft/Weg-Endfenster der Mehrzahl an Fügevorgängen ein Defekt beim Fügen erkannt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert durch einen Vergleich mit mindestens einem Standardbauteil und/oder durch Einlernen anhand einer Mehrzahl an Fügevorgängen ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Parameter in Schritt a) und in Schritt b) in mindestens einem bestimmten Zeit- und/oder Wegbereich während dem Eindrücken des Stempels ermittelt werden, bevorzugt in mindestens einem Zeit- und/oder Wegbereich in dem erfahrungsgemäß ein Defekt zu erwarten ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass kein Gradient zur Prozessüberwachung, insbesondere zum Erkennen eines Defekts beim Fügen, verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Parameter in Schritt a) und b) zum Ermitteln des absoluten Kraft/Weg- Fensters und/oder des relativen Kraft/Weg-Endfensters unterschiedlich gewichtet werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiterer Parameter, insbesondere ein Kraft/Weg-Verlauf und/oder ein Kraft/Zeit-Verlauf des Fügevorgangs, für die Prozessüberwachung verwendet wird.
10. Vorrichtung mit einem Steuergerät eingerichtet zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vorrichtung weiter eine Stanznietvorrichtung mit einer Fügezange, einem Stempel und einem Gegenhalter aufweist, wobei der Stempel mit einer Kraft F in Richtung des Gegenhalters beaufschlagbar ist, so dass ein Niet in wenigstens zwei zwischen dem Stempel und dem Gegenhalter angeordnete Werkstücke eindrückbar ist, wobei die Vorrichtung Sensoren zum Erfassen der Parameter, und mindestens eine Auswerteeinheit zum Ermitteln eines absoluten Kraft/Weg-Fensters und eines relativen Kraft/Weg-Endfensters einer Mehrzahl an Fügevorgängen und dessen Vergleich mit einem ermittelten absoluten Kraft/Weg-Fenster und/oder einem relatives Kraft/Weg-Endfenster mindestens eines weiteren Fügevorgangs aufweist.
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