[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Überwachen
einer Stanznietvorrichtung, bei der wenigstens eine beim Eindrücken eines Niets in
zu verbindende Bauteile beteiligte Komponente beim Eindrücken in Schwingung versetzt
wird, sowie eine Fertigungseinrichtung mit einer solchen Anordnung.
Stand der Technik
[0002] Nietverfahren dienen zum Verbinden wenigstens zweier in einem Verbindungsbereich
insbesondere eben ausgebildeter Bauteile (Fügepartner). Ein Stanznietverfahren zeichnet
sich beispielsweise dadurch aus, dass ein Vorlochen der miteinander zu verbindenden
Bauteile nicht erforderlich ist. Vielmehr wird ein Niet mittels eines Fügewerkzeugs,
das einen Stempel umfasst, in die wenigstens zwei Bauteile eingedrückt, wobei durch
einen entsprechend geformten Gegenhalter, bspw. in Form einer Matrize, der mit dem
Fügewerkzeug zusammenwirkt, sichergestellt werden kann, dass der Niet oder die Bauteile
sich in einer bestimmten Art und Weise verformen, um eine kraft- und formschlüssige
Verbindung zwischen den Bauteilen herzustellen.
[0003] Weiterhin ist bspw. aus der
EP 2 318 161 B1 ein sog. Ultraschall-Stanznietverfahren bekannt, bei dem ein Schwingungserzeuger,
wie bspw. ein Ultraschall-Generator verwendet wird, um ein oder mehrere Komponenten
beim Verbinden der Bauteile in Schwingung zu versetzen. Durch diese Schwingung wird
bspw. die aufzuwendende Kraft zum Eindrücken des Niets reduziert.
Offenbarung der Erfindung
[0004] Erfindungsgemäß werden ein Verfahren und eine Anordnung zum Überwachen einer Stanznietvorrichtung
sowie eine Fertigungseinrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche
vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie
der nachfolgenden Beschreibung.
[0005] Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Überwachen einer Stanznietvorrichtung,
die zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile mittels eines Niets dient und bei der
während wenigstens einer Betriebsphase wenigstens eine beim Eindrücken des Niets in
die wenigstens zwei Bauteile beteiligte Komponente beim Eindrücken mittels eines Schwingungserzeugers
in Schwingung versetzt wird. Eine solche Stanznietvorrichtung weist dabei in der Regel
ein Fügewerkzeug mit einem Stempel auf, mittels welchem der Niet in die Bauteile eingedrückt
wird. Hier ist dann meist ein Antrieb vorgesehen, mittels welchen eine nötige Kraft
zum Einbringen des Niets auf das Fügewerkzeug ausübbar ist. Dabei ist in der Regel
auch ein Gegenhalter, beispielsweise in Form einer Matrize, auf der dem Fügewerkzeug
gegenüberliegenden Seite der wenigstens zwei Bauteile vorgesehen. Als Schwingungserzeuger
kommt dabei insbesondere ein Schall-Generator, insbesondere ein Ultraschall-Generator,
in Betracht. Als die wenigstens eine beim Eindrücken des Niets beteiligte Komponente,
die in Schwingung versetzt wird, kommen insbesondere der Niet und/oder der Stempel
und/oder der Gegenhalter und/oder wenigstens eines der wenigstens zwei Bauteile in
Betracht. Denkbar ist im Falle des Stempels als diejenige Komponente, die in Schwingung
versetzt wird, dass der Stempel gleichzeitig als Sonotrode dient bzw. ausgebildet
ist und über einen Booster mit einem Schwingungskonverter verbunden ist, welcher wiederum
an den Schwingungserzeuger angebunden ist.
[0006] Es wird nun während der wenigstens einen Betriebsphase, also während die wenigstens
eine Komponente wie beispielsweise der Stempel in Schwingung versetzt wird und damit
schwingt, wenigstens zeitweise innerhalb eines vorbestimmten örtlichen Abstandsbereichs
von der Stanznietvorrichtung wenigstens eine für einen Schalldruck charakteristische
Größe ermittelt. Als solche charakteristische Größe kommen insbesondere ein Schalldruck
und/oder ein Schalldruckpegel, insbesondere jeweils in Luft, in Betracht. Hinsichtlich
des örtlichen Abstandsbereichs sei angemerkt, dass die erwähnten Größen von einem
Abstand einer entsprechenden Schall-Messeinrichtung zur Quelle des Schalls, also insbesondere
die in Schwingung versetzte Komponente oder auch andere, dadurch schwingende Komponenten,
abhängt. Insofern ist es zweckmäßig, dass die wenigstens eine für den Schalldruck
charakteristische Größe nahe der Stanznietvorrichtung, beispielsweise mit einem maximalen
Abstand von 1 m, 2 m oder 3 m, erfasst wird. Eine entsprechende Auswertung kann dann
auch davon entfernt erfolgen. Zur Erfassung der wenigstens einen für den Schalldruck
charakteristischen Größe kann bevorzugt ein Mikrofon verwendet werden, denkbar sind
jedoch auch andere Schall-Messeinrichtungen zur Erfassung der jeweiligen Größe. Eine
Ermittlung bzw. Auswertung kann dann auch in einer separaten Auswerteeinheit erfolgen.
[0007] Eine Stanznietvorrichtung mit Schwingungseinkopplung, insbesondere eine Ultraschall-Stanznietvorrichtung,
ermöglicht gegenüber herkömmlichen Stanznietvorrichtungen eine Reduzierung der zum
Eindrücken des Niets verwendeten Kraft, da das Eindrücken durch die Schwingungen erleichtert
wird. Insgesamt kann damit insbesondere auch Gewicht bei der Stanznietvorrichtung
eingespart werden.
[0008] Durch das vorgeschlagene Verfahren kann nun bei einer solchen Stanznietvorrichtung
zudem auch beispielsweise eine nötige Arbeitssicherheit, insbesondere im Hinblick
auf eventuelle Überschreitungen vorgeschriebener Grenzen für den Schalldruck bzw.
den Schalldruckpegel, eingehalten werden, die aufgrund der Schwingungserzeugung und
Schwingungseinkopplung möglicherweise auftreten können. Das vorgeschlagene Verfahren
ermöglicht also eine Überwachung des während des Betriebs auftretenden Prozesslärms
und eröffnet zudem Möglichkeiten für Gegenmaßnahmen.
[0009] Bevorzugt ist hier beispielsweise, dass, wenn die wenigstens eine für den Schalldruck
charakteristische Größe einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, eine Warnmeldung
ausgegeben und/oder ein Betrieb der Stanznietvorrichtung verändert, insbesondere beendet,
wird. Ein denkbarer Grenzwert für den Schalldruckpegel ist für einen üblichen Hörbereich
zwischen beispielsweise 1 und 20 kHz beispielsweise 85 dB, wie er meist in Fertigungshallen
gefordert wird. Denkbar sind jedoch auch geringere Grenzwerte, beispielsweise 83 dB
oder 81 dB. Dies kann dann insbesondere automatisiert und damit sehr schnell erfolgen.
Als Warnmeldungen kommen hier beispielsweise akustische und/oder visuelle Warnmeldungen
in Betracht. Bei einer Veränderung des Betriebs kommt beispielsweise eine Reduzierung
der Leistung der eingekoppelten Schwingung und/oder eine Frequenzveränderung in Betracht
oder eine Aussetzung des Betriebs. Die Maßnahmen können insbesondere auch nur zeitweise
erfolgen. Eine Beendigung des Betriebs kommt dabei insbesondere als letzte Stufe in
Betracht, falls beispielsweise anderweitige Maßnahmen nicht zur Unterschreitung des
Grenzwerts führen. Auf diese Weise kann also die Arbeitssicherheit gewährleistet werden.
[0010] Vorzugsweise werden ein zeitlicher Verlauf der wenigstens einen für den Schalldruck
charakteristischen Größe und/oder ein Verlauf der wenigstens einen für den Schalldruck
charakteristische Größe in Bezug zu einer Position einer zum Eindrücken des Niets
verwendeten Komponente ermittelt und insbesondere auch aufgezeichnet. Als die zum
Eindrücken des Niets verwendete Komponente kommt dabei insbesondere der Stempel in
Betracht. Anhand eines solchen Verlaufs können - neben einer etwaigen Analyse des
Prozesslärms - auch Analysen des Prozessverlaufs an sich oder der Stanznietvorrichtung
ermöglicht werden. Zudem ergibt sich dadurch auch die Möglichkeit, die Anzahl an Stanznietvorgängen
zu ermitteln.
[0011] Vorteilhafterweise kann der Verlauf der wenigstens einen für den Schalldruck charakteristischen
Größe für eine Qualitätsbewertung eines zugehörigen Stanznietvorgangs und/oder einer
in diesem Stanznietvorgang erzeugten Verbindung der wenigstens zwei Bauteile verwendet
werden. Damit sind also eine Beurteilung und auch eine spätere Nachverfolgung der
mit der Stanznietvorrichtung erzeugten Verbindungen möglich.
[0012] Es ist auch von Vorteil, wenn der Verlauf der wenigstens einen für den Schalldruck
charakteristischen Größe für eine Überprüfung einer Funktionsfähigkeit der Stanznietvorrichtung
oder wenigstens einer Komponente der Stanznietvorrichtung verwendet wird. Denkbar
ist dabei beispielsweise, dass etwaige Funktionseinschränkungen oder Defekte des Antriebs
oder des Stempels erkannt werden, da sich hierdurch die Charakteristik bzw. der Verlauf
des Schalldrucks bzw. des Schalldruckpegels ändern kann.
[0013] Zweckmäßig ist bei der Ermittlung des Verlaufs auch, wenn ein Frequenzbereich zwischen
1 und 80 kHz aufgezeichnet bzw. erfasst wird. Wenngleich Ultraschall für Menschen
nicht oder zumindest nicht akustisch wahrnehmbar ist, so können sich dadurch trotzdem
die erwähnten Beurteilungen vornehmen lassen. Hierzu sei auch angemerkt, dass als
typische Frequenz zur Erzeugung der Schwingungen zwar beispielsweise Werte zwischen
15 und 35 KHz bevorzugt sind, sich jedoch auch Oberschwingungen mit entsprechend höheren
Frequenzen ausbilden können.
[0014] Vorzugsweise wird die wenigstens eine für den Schalldruck charakteristische Größe
unter Verwendung einer Schall-Messeinrichtung, die an der Stanznietvorrichtung, insbesondere
an einem Rahmen oder einer Setzeinheit der Stanznietvorrichtung, angeordnet ist, ermittelt.
Unter einer Setzeinheit können hierbei der Antrieb und das Fügewerkzeug, ggf. auch
weitere damit verbundene Komponenten wie der Booster und der Schwingungserzeuger,
verstanden werden. Der örtliche Abstand von der Stanznietvorrichtung beträgt dann
Null. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Werte für die entsprechende Größe
untereinander vergleichbar sind, da immer der gleiche Abstand zur Schallquelle verwendet
wird. Dies ist insbesondere auch insofern vorteilhaft, als die Stanznietvorrichtung
während ihrer Verwendung in der Regel bewegt wird, beispielsweise mittels eines Roboterarms
[0015] Die von der Schall-Messeinrichtung erfasste, wenigstens eine für den Schalldruck
charakteristische Größe kann dann vorzugsweise kabelgebunden, beispielsweise mittels
USB-Kabel, oder kabellos, beispielsweise mittels Bluetooth oder WLAN, an eine Auswerteeinheit
übertragen werden. Während bei der kabelgebundenen Variante zugleich eine Stromversorgung
der Schall-Messeinrichtung bereitgestellt werden kann, bestehen bei der kabellosen
Variante mehr Möglichkeiten für die Positionierung der Schall-Messeinrichtung, da
kein Kabel verlegt werden muss.
[0016] Vorteilhafterweise wird die Schall-Messeinrichtung wenigstens teilweise mittels Energy-Harvesting
mit Energie zum Betrieb versorgt. Dies ist insbesondere für den Fall der kabellosen
Anbindung an die Auswerteeinheit vorteilhaft, da hier zweckmäßigerweise ein Energiespeicher
wie ein Akku oder eine Batterie vorzusehen ist. Unter Energy-Harvesting ist dabei
zu verstehen, dass kleine Mengen elektrischer Energie aus ein oder mehreren Quellen
wie beispielsweise Vibrationen, einzelnen Impulsen oder auch aus Sonnenergie gewonnen
werden. Auf diese Weise ist ein besonders energieeffizienter Betrieb möglich.
[0017] Eine erfindungsgemäße Anordnung dient zur Überwachung einer Stanznietvorrichtung,
die zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile mittels eines Niets dient und bei der
während wenigstens einer Betriebsphase wenigstens eine beim Eindrücken des Niets in
die wenigstens zwei Bauteile beteiligte Komponente beim Eindrücken mittels eines Schwingungserzeugers
in Schwingung versetzbar ist. Dabei sind eine Schall-Messeinrichtung, die zur Erfassung
wenigstens einer für einen Schalldruck charakteristischen Größe innerhalb eines vorbestimmten
örtlichen Abstandsbereichs von der Stanznietvorrichtung eingerichtet ist, und eine
Auswerteeinheit für die erfasste, wenigstens eine für den Schalldruck charakteristische
Größe vorgesehen. Diese Anordnung ist vorzugsweise auch zur Durchführung eines erfindungsgemäßen
Verfahrens eingerichtet.
[0018] Hinsichtlich weiterer Ausgestaltungen und Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung
sowie der näheren Erläuterung der Stanznietvorrichtung sei zur Vermeidung von Wiederholungen
auf obige Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen, die hier entsprechend
gelten.
[0019] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
und der beiliegenden Zeichnung.
[0020] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden
Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
[0021] Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch
dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
Figurenbeschreibung
[0022]
- Figur 1
- zeigt vereinfacht und schematisch eine erfindungsgemäße Fertigungseinrichtung mit
einer Stanznietvorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform.
- Figur 2
- zeigt schematisch eine detailliertere Darstellung der Stanznietvorrichtung aus Figur
1.
- Figur 3
- zeigt einen Verlauf eines Schalldruckpegels, wie er bei einem erfindungsgemäßen Verfahren
in einer bevorzugten Ausführungsform auftreten kann.
- Figur 4
- zeigt einen Verlauf eines Schalldrucks, wie er bei einem erfindungsgemäßen Verfahren
in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auftreten kann.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
[0023] In Figur 1 ist vereinfacht und schematisch eine erfindungsgemäße Fertigungseinrichtung
100 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Bei der Fertigungseinrichtung
100 kann es sich bspw. um einen Industrieroboter in einer Fertigungshalle, bspw. für
einen automobilen Karosseriebau, handeln.
[0024] Die Fertigungseinrichtung 100 weist dabei eine auf einem Boden angeordnete Trägerstruktur
3 und zwei daran angeordnete, miteinander verbundene und bewegliche Arme 4 und 5 auf.
Am Ende des Armes 5 ist eine Stanznietvorrichtung 10 angeordnet, welche nachfolgend
noch detaillierter beschrieben wird.
[0025] Weiterhin ist eine Recheneinheit 80 gezeigt, bei der es sich beispielsweise um eine
Steuereinheit für die Fügevorrichtung 10 handelt. Die Recheneinheit 80 kann zudem
auch als Steuereinheit für die gesamte Fertigungseinrichtung, d.h. neben der Stanznietvorrichtung
insbesondere auch für die Ansteuerung der beweglichen Arme vorgesehen sein. Weiterhin
sind Anzeigemittel 90, bspw. ein Display, vorgesehen, auf denen bspw. aktuelle Betriebsparameter
der Stanznietvorrichtung angezeigt werden können. Es kann sich bei dem Element 90
auch um ein kombiniertes Anzeige-/Eingabemittel, z.B. einen Touchscreen, handeln.
[0026] Weiterhin ist eine Schall-Messeinrichtung 81 zur Erfassung wenigstens einer für einen
Schalldruck charakteristischen Größe an der Stanznietvorrichtung 10 angeordnet. Von
der Schall-Messeinrichtung 81 erfasste Werte können an die Recheneinheit 80 übermittelt
werden, die damit zugleich eine Auswerteeinheit umfasst oder darstellt, mittels welcher
die erfassten Werte ausgewertet werden können.
[0027] In Figur 2 ist schematisch eine Stanznietvorrichtung 10 dargestellt. Die Stanznietvorrichtung
10 weist einen Rahmen 60 auf, der vorzugsweise in Form eines C-Rahmens oder C-Bügels
vorliegt, an welchem die einzelnen Komponenten bei einer Stanznietvorrichtung in der
Regel angeordnet sind, um die gewünschte Position zueinander einnehmen zu können.
Über den Rahmen 60 kann die Stanznietvorrichtung 10 beispielsweise an einem Arm wie
in Figur 1 gezeigt befestigt sein.
[0028] Die Stanznietvorrichtung 10 weist einen Stempel (bzw. eine Sonotrode) 15 auf, beispielhaft
mit einem runden Querschnitt. Der Stempel 15 ist von einem (hülsenförmigen) Niederhalter
16 radial umgeben und relativ zu diesem in Längsrichtung beweglich angeordnet. Der
Niederhalter ist mittels einer Feder am Stempel 15 befestigt. Zusammen bilden der
Stempel 15 und der Niederhalter 16 hier ein Fügewerkzeug 70. Weiterhin ist der Stempel
15 mit einem Antrieb 50 gekoppelt, der dazu dient, eine zum Eindrücken des Niets 20
in die beiden Bauteile 11, 12 benötigte Kraft F aufzubringen. Der Antrieb 50 kann
beispielsweise mittels der Recheneinheit 80 gesteuert werden. Ebenfalls ist der Niederhalter
16 dazu eingerichtet, gegen die Oberfläche des dem Stempel 15 zugewandten Bauteils
11 mit einer Niederhaltekraft zu drücken.
[0029] Auf der dem Stempel 15 und dem Niederhalter 16 gegenüberliegenden Seite der beiden
Bauteile 11, 12 ist ein Gegenhalter in Form einer Matrize 18 angeordnet. Der Stempel
15 und die Matrize 18 sind in vertikaler Richtung, wie auch der Niederhalter 16, beweglich
angeordnet und relativ zueinander bewegbar. Der Niederhalter 16 und die Matrize 18
dienen dazu, die beiden Bauteile 11, 12 zwischen dem Niederhalter 16 und der Matrize
18 während der Bearbeitung durch den Stempel 15 einzuspannen bzw. zusammenzudrücken.
[0030] Der Niet 20, hier beispielhaft ein Halbhohlniet, besteht bevorzugt aus einem gegenüber
den Werkstoffen der beiden Bauteile 11, 12 härteren Material, zumindest im Bereich
eines Nietschafts. Die dem Bauteil 11 abgewandte, ebene Oberseite des Niets ist in
Wirkverbindung mit dem Stempel 15 angeordnet, der an der Oberseite des Niets 20 flächig
anliegt.
[0031] Der Stempel 15 ist mit einem (mechanischen) Schwingungskonverter 30, der über einen
Schwingungserzeuger 32, insbesondere einen Ultraschallgenerator, zur Erzeugung von
Schwingungen bzw. Vibrationen anregbar ist, verbunden. Insbesondere werden dabei Ultraschallschwingungen
mit einer Schwingweite (Abstand zwischen maximaler positiver und negativer Amplitude
einer Schwingung) zwischen 10 µm und 110 µm (entspricht einer Amplitude von 5 µm bis
55 µm) und einer Frequenz zwischen 15 kHz und 35 kHz oder ggf. auch höher erzeugt.
Diese Schwingungen werden von dem Schwingungskonverter 30 über einen Booster 31 und
den Stempel 15 in den Niet 20 eingekoppelt.
[0032] Bei dem Antrieb 50 kann es sich bspw. um einen Antrieb mit Kugel-, Rollen- oder Planetengewindetrieb
oder dergleichen handeln, der dazu geeignet ist, eine Kraft F zum Eindrücken des Niets
20 in die Bauteile 11, 12 aufzubringen. An dem Antrieb 50 sind der Booster 31 und
darüber der Schwingungskonverter 32 und das Fügewerkzeug 70 mittels einer Haltevorrichtung
35 angebracht. Zusammen bilden der Antrieb 50, der Booster 31, der Schwingungskonverter
30 und das Fügewerkzeug 70 eine Setzeinheit 71.
[0033] Weiterhin ist am Rahmen 60 der Stanznietvorrichtung 10 die Schall-Messeinrichtung
81, beispielsweise ein Mikrofon, angeordnet. Mittels der Schall-Messeinrichtung 81
kann nun ein Schalldruck bzw. ein Schalldruckpegel (beide Größen können ineinander
umgerechnet werden) erfasst werden. Eine Quelle des Schalls kommt hier insbesondere
die Setzeinheit 71 bzw. der Bereich, indem der Niet 20 auf dem Bauteil 11 anliegt,
in Betracht. Insofern ist durch die gezeigte Anordnung der Schall-Messeinrichtung
81 ein geringer Abstand zur Quelle des Schalls gewählt. Es versteht sich jedoch, dass
die Schall-Messeinrichtung auch anderweitig positioniert bzw. angeordnet werden kann.
[0034] Vorliegend ist die Schall-Messeinrichtung 81 zudem mit einem Funkmodul, beispielsweise
für Bluetooth oder WLAN, ausgestattet, worüber sie mit der als Auswerteeinheit fungierenden
Recheneinheit 80, die entsprechend ebenfalls ein Funkmodul aufweist, kommunizieren
kann. Die Schall-Messeinrichtung 81 kann zudem beispielsweise eine Batterie zur Energieversorgung
aufweisen, die insbesondere mittels des erwähnten Energy-Harvesting aufgeladen werden
kann.
[0035] In Figur3 ist ein Verlauf eines Schalldruckpegels, wie er bei einem erfindungsgemäßen
Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform auftreten kann, dargestellt. Hierzu
ist der Schalldruckpegel Lp als eine für den Schalldruck charakteristische Größe über
der Zeit t aufgetragen.
[0036] Wie anhand des Verlaufs zu sehen ist, steigt der Schalldruckpegel mit Beginn einer
Betriebsphase Δt, in welcher der Schwingungserzeuger zur Einkopplung von Schwingungen
verwendet wird, an. Entsprechend sinkt der Schalldruckpegel wieder mit dem Ende dieser
Betriebsphase Δt.
[0037] Während der Schalldruckpegel während der Betriebsphase Δt nun zwar höher ist als
vorher und nachher, jedoch in der Regel immer noch unterhalb eines Grenzwertes L
max bleibt, so kann es, beispielsweise aufgrund einer Funktionseinschränkung bei einer
Komponente der Stanznietvorrichtung oder eines Defekts in einem Bauteil oder dem Niet,
vorkommen, dass der Schalldruckpegel den Grenzwert L
max überschreitet.
[0038] In einem solchen Fall kann nun beispielsweise die von dem Schwingungserzeuger bereitgestellte
Leistung verringert werden. Alternativ kann auch der Betrieb der Stanznietvorrichtung
beendet werden. Auf diese Weise kann die Arbeitssicherheit gewahrt werden. Denkbar
ist jedoch auch, dass alternativ oder zusätzlich, eine Warnmeldung ausgegeben wird,
um sich im Umfeld der Stanznietvorrichtung befindliche Menschen zu warnen, sodass
diese sich beispielsweise von der Stanznietvorrichtung entfernen können.
[0039] Denkbar ist auch, zwei oder mehr unterschiedliche Grenzwerte zu verwenden, bei deren
Überschreiten unterschiedliche Maßnahmen getroffen werden, also beispielsweise bei
einem ersten Grenzwert die Warnmeldung und erst bei einem zweiten Grenzwert das Beenden
des Betriebs der Stanznietvorrichtung.
[0040] Es sei angemerkt, dass der Verlauf des Schalldruckpegels Lp, um für den Fall des
Überschreitens des Grenzwerts geeignete Maßnahmen zu treffen, nicht aufgezeichnet
werden muss. Nichtsdestotrotz kann dies hilfreich sein, um ggf. später eine Analyse
des Vorgangs vornehmen zu können.
[0041] In Figur 4 ist ein Verlauf eines Schalldrucks, wie er bei einem erfindungsgemäßen
Verfahren in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auftreten kann, dargestellt.
Hierzu ist der Schalldruck p als eine für den Schalldruck charakteristische Größe
über einer Position x aufgetragen. Die Position x kann dabei die Position des Stempels
gegenüber einer Referenzposition, also beispielsweise einem festen Punkt am Rahmen,
beim Eindrücken des Niets bezeichnen.
[0042] Hier ist am Verlauf des Schalldrucks p zu sehen, dass dieser mit zunehmender Strecke,
die zurückgelegt wurde, zunächst zunimmt, dann wieder abnimmt. Es sei angemerkt, dass
hier lediglich ein beispielhafter Verlauf zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung
gezeigt ist.
[0043] Anhand des Verlaufs des Schalldrucks können nun eventuelle Funktionseinschränkungen
oder anderweitige Probleme, wie sie eingangs erwähnt wurden, erkannt werden, da der
Verlauf des Schalldrucks dann von einem Soll-Verlauf abweicht. Hierbei kommen beispielsweise
ein Verbau des korrekten Niets bzw. Niettyps, Verschleiß an einer oder mehreren Komponenten
(z.B. an Stempel bzw. Sonotrode, Gegenhalter, Niederhalter oder Antrieb), chargenabhängige
Bauteilschwankungen oder Veränderungen am Anlagenaufbau, insbesondere auch bei Dämmelementen
oder Ähnlichem, in Frage. Denkbar ist auch eine Ableitung von Wartungsmaßnahmen, die
aufgrund solcher Funktionseinschränkungen oder Veränderungen nötig sind.
[0044] Denkbar ist in diesem Zusammenhang beispielsweise auch die Verwendung einer sog.
Hüllkurventechnik. Hierzu sind beispielhaft zwei verschiedene obere Grenzverläufe
G
11 und G
12 sowie zwei untere Grenzverläufe G
21 und G
22 dargestellt, bei deren Überschreiten bzw. Unterschreiten beispielswiese auf eine
Funktionseinschränkung erkannt werden kann. Ebenso denkbar ist beispielsweise die
Verwendung der sog. Fenstertechnik, bei der ein oder mehrere prozessrelevante Fenster,
hier beispielhaft mit Fenster 401 gezeigt, festgelegt werden können, innerhalb welcher
einzuhaltende Grenzwerte festgelegt und überwacht werden können.
1. Verfahren zum Überwachen einer Stanznietvorrichtung (10), die zum Verbinden wenigstens
zweier Bauteile (11, 12) mittels eines Niets (20) dient und bei der während wenigstens
einer Betriebsphase (Δt) wenigstens eine beim Eindrücken des Niets (20) in die wenigstens
zwei Bauteile (11, 12) beteiligte Komponente (11, 12, 15, 18, 20) beim Eindrücken
mittels eines Schwingungserzeugers (32) in Schwingung versetzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass während der wenigstens einen Betriebsphase (Δt) wenigstens zeitweise innerhalb eines
vorbestimmten örtlichen Abstandsbereichs von der Stanznietvorrichtung (10) wenigstens
eine für einen Schalldruck charakteristische Größe (p, Lp) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine für den Schalldruck charakteristische
Größe einen Schalldruck (p) und/oder einen Schalldruckpegel (Lp), insbesondere jeweils
in Luft, umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn die wenigstens eine für den Schalldruck
charakteristische Größe (p, Lp) einen vorbestimmten Grenzwert (Lmax) überschreitet, eine Warnmeldung ausgegeben und/oder ein Betrieb der Stanznietvorrichtung
(10) verändert, insbesondere beendet, wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein zeitlicher Verlauf der
wenigstens einen für den Schalldruck charakteristischen Größe (p, Lp) und/oder ein
Verlauf der wenigstens einen für den Schalldruck charakteristische Größe (p, Lp) in
Bezug zu einer Position (x) einer zum Eindrücken des Niets (20) verwendeten Komponente
ermittelt und insbesondere auch aufgezeichnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Verlauf der wenigstens einen für den Schalldruck
charakteristischen Größe (p, Lp) für eine Qualitätsbewertung eines zugehörigen Stanznietvorgangs
und/oder einer in diesem Stanznietvorgang erzeugten Verbindung der wenigstens zwei
Bauteile (11, 12) verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Verlauf der wenigstens einen für den Schalldruck
charakteristischen Größe (p, Lp) für eine Überprüfung einer Funktionsfähigkeit der
Stanznietvorrichtung (10) oder wenigstens einer Komponente der verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine für den
Schalldruck charakteristische Größe (p, Lp) unter Verwendung einer Schall-Messeinrichtung
(81), die an der Stanznietvorrichtung (10), insbesondere an einem Rahmen (60) oder
einer Setzeinheit (71) der Stanznietvorrichtung (10), angeordnet ist, ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die von der Schall-Messeinrichtung (81) erfasste,
wenigstens eine für den Schalldruck charakteristische Größe (p, Lp) kabelgebunden
oder kabellos an eine Auswerteeinheit (80) übertragen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Schall-Messeinrichtung (81) wenigstens
teilweise mittels Energy-Harvesting mit Energie zum Betrieb versorgt wird.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als Schwingungserzeuger (32)
ein Schall-Generator, insbesondere ein Ultraschall-Generator, verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine beim Eindrücken
des Niets (20) beteiligte Komponente, die in Schwingung versetzt wird, den Niet (20)
und/oder einen Stempel (15) und/oder einen Gegenhalter (18) und/oder wenigstens eines
der wenigstens zwei Bauteile (11, 12) umfasst.
12. Anordnung zur Überwachung einer Stanznietvorrichtung (10), die zum Verbinden wenigstens
zweier Bauteile (11, 12) mittels eines Niets (20) dient und bei der während wenigstens
einer Betriebsphase (Δt) wenigstens eine beim Eindrücken des Niets (20) in die wenigstens
zwei Bauteile (11, 12) beteiligte Komponente (11, 12, 15, 18, 20) beim Eindrücken
mittels eines Schwingungserzeugers (32) in Schwingung versetzbar ist,
gekennzeichnet durch eine Schall-Messeinrichtung (81), die zur Erfassung wenigstens einer für einen Schalldruck
charakteristischen Größe (p, Lp) innerhalb eines vorbestimmten örtlichen Abstandsbereichs
von der Stanznietvorrichtung (10) eingerichtet ist, und
eine Auswerteeinheit (80) für die erfasste, wenigstens eine für den Schalldruck charakteristische
Größe (p, Lp).
13. Anordnung nach Anspruch 11, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche
1 bis 10 eingerichtet ist.
14. Fertigungseinrichtung (100) mit einer Stanznietvorrichtung (10) und einer Anordnung
nach Anspruch 13.