VERFAHREN ZUR ÜBERWACHUNG EINES NIETVORGANGS SOWIE NIETGERÄT MIT EINER PROZESSÜBERWACHUNG

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.

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

[0001] 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

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] Die Kraft, welche der Zugspannung entspricht, kann dabei mittels eines Kraftsensors, wie beispielsweise eines Dehnmessstreifens, abgenommen werden, welcher sich an der Zugvorrichtung befindet.

[0007] 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.

[0008] So kann ein modulares System bereitgestellt werden, bei welchem der Druckerzeuger für verschiedene Arten von Press- und Ziehwerkzeugen verwendet werden kann.

[0009] 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

[0010] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Prozessüberwachung eines Nietvorgangs sowie ein dafür ausgebildetes Nietgerät bereit zu stellen.

Zusammenfassung der Erfindung

[0011] 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.

[0012] Bevorzugte Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen der Erfindung sind dem Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen.

[0013] Die Erfindung betrifft gemäß einem ersten Aspekt der Offenbarung ein Nietgerät mit einer Prozessüberwachung.

[0014] 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.

[0015] Das Nietgerät umfasst einen Druckerzeuger.

[0016] 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.

[0017] Der Druckerzeuger ist über eine Schnellkupplung mit einem Nietaufsatz verbunden.

[0018] Die Schnellkupplung kann ein selbstschließendes Hydraulikventil aufweisen. So kann Hydraulikfluid vom Druckerzeuger in die den Nietaufsatz gefördert werden.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] Die Kupplung kann insbesondere als Kugelkupplung ausgebildet sein. Über die Kugelkupplung wird eine zuverlässige mechanische Verbindung hergestellt.

[0023] Es versteht sich, dass der Nietaufsatz mit einem entsprechenden Kupplungsstück versehen ist, was mit der Schnellkupplung verbunden werden kann.

[0024] Die Schnellkupplung ist vorzugsweise werkzeuglos bedienbar und kann insbesondere als Dreh- oder Schiebehülse ausgebildet sein.

[0025] Gemäß der Erfindung ist in einem Hydraulikbereich des Druckübersetzers ein Drucksensor angeordnet, über den auf die vom Nietaufsatz erzeugte Kraft geschlossen werden kann.

[0026] Um direkt oder indirekt die Kraft zu bestimmen, wird also gemäß der Erfindung der Druck innerhalb des Hydraulikbereiches des Druckübersetzers verwendet.

[0027] Es hat sich herausgestellt, dass über die Messung des Pneumatikdrucks im Druckübersetzer die vom Nietgerät erzeugte Zug- oder Presskraft zuverlässig bestimmt werden kann.

[0028] Über entsprechende Werte eines so bestimmbaren Kraft/Zeit- oder Kraft/Weg-Verlaufs kann ein Setzvorgang bewertet werden.

[0029] In der Prozessüberwachung sind dabei spezifisch für den jeweiligen Niet sowie den jeweiligen Nietaufsatz Toleranzbereiche hinterlegt, innerhalb denen der Setzvorgang liegen muss.

[0030] 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.

[0031] Die Messung des Drucks ist relativ einfach über einen Sensor zu realisieren und erfordert keinen Kraftaufnehmer an dem Nietaufsatz selbst.

[0032] Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Drucksensor an einem mit einem Hauptgehäuse des Druckerzeugers lösbar verbundenen Zwischenstück angeordnet.

[0033] Die Verwendung eines Zwischenstücks ermöglicht auch eine einfache Nachrüstung von entsprechenden Nietgeräten mit einer Prozessüberwachung.

[0034] Dabei muss lediglich die Schnellkupplung abgenommen und anstelle der Schnellkupplung das Zwischenstück an dem Hauptgehäuse angebracht werden.

[0035] Die Schnellkupplung kann nunmehr wiederum mit dem Zwischenstück verbunden werden.

[0036] Das Zwischenstück kann, da es lediglich die Schnellkupplung aufnehmen muss, kompakt ausgebildet sein, insbesondere eine Länge von weniger als 5 cm aufweisen.

[0037] Das Zwischenstück kann insbesondere mittels einer Schraubverbindung mit dem Hauptgehäuse sowie mit der Schnellkupplung verbunden sein.

[0038] 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.

[0039] Der Drucksensor ist vorzugsweise fest mit dem Zwischenstück verbunden, insbesondere in das Zwischenstück eingeschraubt.

[0040] Vorzugsweise prüft die Prozessüberwachung anhand von zumindest zwei, vorzugsweise drei Zeitfenstern, ob die vom Nietaufsatz ausgeübte Kraft innerhalb eines abgespeicherten Toleranzbereiches liegt.

[0041] Dabei kann insbesondere ein Fenster im elastischen Bereich liegen, in welchem die Kraft im Wesentlichen linear verläuft und in welchem das Hookesche Gesetz gilt.

[0042] Ein weiteres Zeitfenster kann im plastischen Bereich liegen, in welchem sich der Niet anfängt zu verformen.

[0043] 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.

[0044] Der Drucksensor hat vorzugsweise einen Messbereich bis mindestens 500 bar, vorzugsweise bis mindestens 800 bar.

[0045] Das Nietgerät ist insbesondere als Handnietgerät ausgebildet.

[0046] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Betätigungshebel des Nietgerätes am Gehäuse des Druckerzeugers angeordnet.

[0047] Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird also der Druckerzeuger mit der Hand mitgeführt und dient dabei zugleich als Betätigungsorgan.

[0048] 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.

[0049] Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Überwachung eines Nietvorgangs, wobei insbesondere ein Nietgerät gemäß einer vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendet werden kann.

[0050] 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.

[0051] 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.

[0052] 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.

[0053] 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.

[0054] Es wird mithin ein Nietgerät vorzugsweise verwendet, bei welchem die Setzzeit proportional zum zurückgelegten Weg ist. So ist eine besonders einfache Auswertung möglich.

[0055] 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.

[0056] 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.

[0057] 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.

[0058] 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.

[0059] Es hat sich gezeigt, dass insbesondere eine Bewertung dieses ersten Zeitfensters bei der Verarbeitung von Stanznieten elementar ist.

[0060] 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.

[0061] In dem zweiten Fenster wird also ebenfalls geprüft, ob eine Kraft innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches über einen vorgegebenen Zeitraum erreicht wird.

[0062] 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.

[0063] 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.

[0064] 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.

[0065] Auch dieses Zeitintervall muss zum jeweiligen Setzvorgang passen, wodurch weitere mögliche Fehler im Setzvorgang erfasst werden können.

[0066] Wird der Setzvorgang nicht in einem der drei Messfenster ausgeführt, so kann das Nietgerät eine Fehlermeldung generieren.

[0067] Weiter kann insbesondere auch der Setzvorgang vor dessen Beendigung abgebrochen werden, insbesondere wenn das erste Messfenster nicht im vorgegebenen Toleranzbereich liegt.

[0068] 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.

[0069] 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.

[0070] In einem ersten Schritt kann der Benutzer die verwendete Blechpaarung in das Gerät eingeben.

[0071] 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.

[0072] Im Speicher des Geräts können hierzu bereits Vorschläge für geeignete Niete hinterlegt sein, aus denen der Benutzer auswählen kann.

[0073] 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.

[0074] 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.

[0075] 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.

[0076] 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.

[0077] Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Nietgerät, welches zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist.

[0078] 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

[0079] 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

[0080] 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.

[0081] Der Druckerzeuger 1 umfasst ein Hauptgehäuse 2 mit einem Pneumatikanschluss 3.

[0082] 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.

[0083] Bei diesem Ausführungsbeispiel wird also der komplette Druckerzeuger 1 von Hand mitgeführt.

[0084] Bei einem anderen, hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Druckerzeuger dagegen stationär angeordnet und mittels eines Hydraulikschlauchs mit einem Griffstück verbunden.

[0085] Der Druckerzeuger 1 umfasst eine Schnellkupplung 5.

[0086] Die Schnellkupplung 5 ist als Kugelkupplung ausgebildet und umfasst ein integriertes selbstschließendes Hydraulikventil.

[0087] Die Schnellkupplung 5 kann beispielsweise als Schiebehülse ausgebildet sein.

[0088] So wird die Hülse der Schnellkupplung 5 aus der hier dargestellten Position in proximaler Richtung gezogen, um den Nietaufsatz abkoppeln zu können.

[0089] Zwischen dem Hauptgehäuse 2 und der Schnellkupplung 5 befindet sich ein Zwischenstück 10, welches für die Prozessüberwachung vorgesehen ist.

[0090] Das Zwischenstück ist am Hauptgehäuse 2 angeschraubt.

[0091] Seinerseits umfasst das Zwischenstück 10 ein Gewinde, insbesondere ein Innengewinde, für die Schnellkupplung 5 mit dem selbstschließenden Hydraulikventil.

[0092] Durch das Zwischenstück wird also quasi der zur Schnellkupplung 5 führende Kanal für Hydraulikfluid verlängert.

[0093] Dieser axiale Kanal 11 ist schematisch als gestrichelte Linie eingezeichnet.

[0094] Von dem Kanal 11 geht in radialer Richtung ein Kanal 12 bis zum Drucksensor 22.

[0095] Der Kanal 12 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel zunächst radial nach außen und ist dann in proximaler Richtung abgewinkelt.

[0096] Dies hat den Vorteil, dass der Drucksensor 20 in etwa parallel zum Hauptgehäuse 2 angeordnet sein kann.

[0097] Der Drucksensor kann sich insbesondere in einem Ausleger 13 befinden, welcher seitlich in proximaler Richtung abgewinkelt ist.

[0098] Diese Anordnung ist kompakt und schützt den Drucksensor 20 vor Beschädigungen.

[0099] Der Drucksensor 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Schraubsensor ausgebildet und umfasst ein Gewinde 21, welches in das Zwischenstück 10 geschraubt ist.

[0100] Weiter umfasst der Drucksensor 20 einen Ausgang 22, in welchem das Signal des Drucksensors 20 abgegriffen und an eine externe Einheit weitergeleitet werden kann.

[0101] 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.

[0102] 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.

[0103] Innerhalb der Prozessüberwachungseinrichtung sind die entsprechenden Parameter für die verschiedenen Niete gespeichert.

[0104] Sofern ein Setzvorgang nicht innerhalb der abgespeicherten Sollwerte liegt, kann die Prozessüberwachungseinrichtung ein entsprechendes Signal (optisch oder akustisch) ausgeben und/oder eine Fehlermeldung anzeigen.

[0105] Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines Nietaufsatzes 30.

[0106] Der Nietaufsatz 30 ist als Blindnietaufsatz ausgebildet.

[0107] 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.

[0108] Der Nietaufsatz umfasst des Weiteren ein Gehäuse 32, in dem sich der Arbeitsraum eines Hydraulikkolbens befindet, über den die Zugvorrichtung des Blindnietaufsatzes betrieben wird.

[0109] Die Klausen zum Fassen des Nietstiftes befinden sich in herkömmlicher Weise in einem mit dem Gehäuse 32 verbundenen Kopfstück 33.

[0110] Das Gehäuse 32 ist bei diesem Ausführungsbeispiel über ein Schwenklager 34 verschwenkbar. Das Schwenklager umfasst eine Drehdurchführung für Hydraulikfluid.

[0111] So können auf vereinfachte Weise auch schwer zugängliche Stellen erreicht werden.

[0112] Fig. 3 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen bereits verarbeiteten Stanzhalbhohlniet, bezüglich dessen das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, um den Setzvorgang zu bewerten.

[0113] Der Stanzhalbhohlniet 40 umfasst einen ringförmigen Abschnitt, welcher das Blech durchstanzt und welcher am Ende des Setzvorgangs einen Schließkopf 43 bildet.

[0114] 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.

[0115] 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.

[0116] Fig. 4 zeigt in einer schematischen Grafik den Zeit-KraftVerlauf beim Setzen des Niets.

[0117] Auf der x-Achse ist dimensionslos die Zeit und auf der y-Achse dimensionslos die Kraft aufgetragen.

[0118] Systembedingt ist in dieser Darstellung der Kraftverlauf während des Setzvorgangs von rechts nach links aufgetragen.

[0119] 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.

[0120] Beginnend von rechts steigt die Kraft zunächst an, wenn der Stanzniet die Blechpaarung trifft und anfängt, das Blech zu stanzen.

[0121] Bei einem Stanzniet, insbesondere bei einem Stanzhalbhohlniet, fällt sodann innerhalb des ersten Kraftfensters die Kraft wieder ab, insbesondere wenn die erste Blechlage durchstanzt ist.

[0122] 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.

[0123] 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.

[0124] Sodann erfolgt ein Bereich plastischer, annähernd linearer Verformung, bis das zweite, obere Kraftfenster erreicht wird, innerhalb dessen sich der Schließkopf bildet.

[0125] 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.

[0126] Das zweite Kraftfenster definiert einen Zeitintervall t2, innerhalb dessen sich der Schließkopf bildet. t2 muss also ebenfalls in einem vorgegebenen Intervall liegen.

[0127] 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.

[0128] Weiter wird durch die Erfindung ein drittes Fenster definiert, welches hier als Weg-Zeit-Fenster gekennzeichnet ist.

[0129] 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.

[0130] 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.

[0131] 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.

[0132] 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.

[0133] Sodann wird ein Niet entweder händisch eingegeben oder vom Gerät eingelesen.

[0134] Ist der Niet nicht geeignet, wird eine Fehlermeldung generiert, die den Benutzer darauf hinweist.

[0135] Falls der Niet geeignet ist, wird ein Datensatz mit erstem, zweiten und dritten Kraftfenster generiert oder aus einem empirisch bestimmten Datensatz eingelesen.

[0136] Dieser Datensatz entspricht der Darstellung gemäß Fig. 4.

[0137] 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.

[0138] 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.

[0139] Ist dies nicht der Fall, wird dies ebenfalls vom Nietgerät angezeigt.

[0140] 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.

[0141] Durch die Erfindung konnte eine zuverlässige Prozessüberwachung auch bei Nietgeräten mit einem separaten Druckerzeuger ermöglicht werden.

Bezugszeichenliste

[0142] 

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

Ansprüche

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.

Zeichnung