DE69618371T2

DE69618371T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Setzen von Blindnieten und dessen Überprüfung

Info

Publication number: DE69618371T2
Application number: DE69618371T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey T. Blake; William E. O'connor; Charles F. Smart; Richard G. Weber
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1995-04-20
Filing date: 1996-04-15
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2016-04-16
Also published as: JPH09144728A; EP0738550A2; EP0738550A3; DE69618371D1; EP0738550B1; JP3895800B2; US5666710A

Description

Diese Erfindung betrifft das Setzen von Blindnieten. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Blindnietsetzvorrichtung, bei der ein Blindniet zuerst gesetzt und dann die Korrektheit des Sitzes des Niets überprüft wird.
Niete finden eine breite Anwendung, um zwei oder mehr Komponenten fest miteinander bei geringer Lösewahrscheinlichkeit zu befestigen und so eine enge kostengünstige Verbindung herzustellen.
Das Setzen des herkömmlichen Niets ist durchgeführt, wenn ein Ende des Niets mechanisch verformt ist, um einen zweiten Kopf zu bilden. Der Blindniet ist eine spezielle Nietsorte, der gesetzt werden kann, ohne dass zur Bildung des zweiten Kopfes eine mechanische Verformung durch ein getrenntes Werkzeug nötig ist. Zum Setzen dieses Niettyps werden spezielle Blindnietsetzwerkzeuge eingesetzt. Beispiele solcher Nietsetzwerkzeuge sind in den U. S.-Patenten 3,713,321, 3,828,603 und 4,263,801 zu finden. Diese Werkzeuge stellen verschiedene Lösungen zum Setzen von Nieten bereit, umfassend das Setzen durch hydraulische und pneumatische Energie. Eine relativ anspruchsvolle Version eines Blindnietsetzwerkzeuges wird im U. S.-Patent 4,744,238 offenbart. Dieses Setzwerkzeug umfasst einen Nietzuführmechanismus, ein Nietmagazin und Sequenzsteuerungen, die einen durchgängigen Zyklusbetrieb bereitstellen, der eine pneumatische Logikkontrolle einsetzt.
Ein selbstdiagnostisches Blindnietwerkzeug wird in dem U. S.-Patent 4,754,643 offenbart. Dieses Patent betrifft ein automatisiertes und halbautomatisiertes Setzsystem, das die Fähigkeit besitzt, ausgewählte Werkzeugbedingungen zu diagnostizieren und die Informationen über die Bedingungen an die Bedienperson weiterzugeben. Überwachte Bedingungen umfassen das Setzen des Niets im Werkzeug, die Mechanismuspositionen und die Luftdruckbedingungen.
Bei den herkömmlichen Geräten nach dem Stand der Technik zum Setzen von Blindnieten kann die Bedienperson die Korrektheit des Nietsitzes nicht bestimmen, die nicht direkt durch Beobachtung oder durch Berührung ermittelt werden kann, da der zweite Kopf auf der entfernten Seite (oder der Blindseite) der zu nietenden Elemente ausgebildet wird. Aufgrund dieses Erfordernisses wurde vorgeschlagen, einen elektroakustischen Wandler einzusetzen, um zur Bestimmung der Korrektheit des Sitzes den mechanischen Bruch des Dorns am Ende des Setzvorganges in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Es wurde weiterhin vorgeschlagen, einen Dehnungsmesser einzusetzen, um die Setzkraft des Niets zu bestimmen. Zum Beispiel beschreibt EP-A-0454890 ein Nietsetzwerkzeug, bei dem eine Vorrichtung zur Messung der Kraft in dem Zugmechanismus des Werkzeuges angeordnet ist, um sicherzustellen, dass das Nietsetzwerkzeug mit einer vorgegebenen Zugkraft arbeitet, damit fehlerhafte Setzprozesse ausgeschlossen werden. Die bevorzugte Vorrichtung zur Messung der Kraft ist ein Dehnungsmesser, der mechanische Beanspruchung in einen elektrischen Wert umwandelt und ein optisches oder ein akustisches Signal produziert, wenn die vorgegebene Zugkraft von dem vorgegebenen Sollwert abweicht. Das Nietsetzwerkzeug aus EP-A-0454890 hat vorzugsweise auch eine weitere Messvorrichtung zur Messung des Arbeitshubes des Zugmechanismus, der während des Setzprozesses auf den Niet wirkt. Dies ist miteingeschlossen, um die Abnutzung des Klemmmechanismus auf den Niet oder Lecks im pneumatischen oder hydraulischen Drucksystem, das auf den Niet wirkt, zu ermitteln.
Die bekannten Verfahren geben jedoch der Bedienperson begrenzte Informationen über die Sitzbedingungen. Folglich kann der Sitzzustand des Niets nur in begrenztem Umfang überprüft werden.
Entsprechend wird immer noch ein System benötigt, durch das ein Blindniet zuerst gesetzt und dann die Korrektheit des Sitzes vollständig und zuverlässig überprüft werden kann.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile zu beseitigen, die mit bekannten Blindnietsetzwerkzeugen in Verbindung stehen, indem ein verbessertes Nietsetzen und ein System zur Überprüfung der Korrektheit des Sitzes bereitgestellt wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein System bereitzustellen, durch das sowohl die Dornzugkraft des Setzwerkzeuges als auch die axiale Verschiebung des Zugschaftes gemessen werden kann und anschließend von einem Integrator interpretiert wird, um die Gesamtenergie des Setzprozesses zu ermitteln.
Noch ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, solch ein System bereitzustellen, das die ermittelte und aktuelle Gesamtenergie eines bestimmten Sitzes mit einer bekannten idealen Gesamtenergie vergleicht, um zu bestimmen, ob oder ob nicht der Sitz des in Frage kommenden Niets korrekt ist.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere Überprüfung des Sitzes durch Vergleich der aktuellen Verschiebung des Dorns zwischen ausgewählten Punkten während des Setzprozesses mit einem vorgegebenen Idealwert bereitzustellen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine zusätzliche Überprüfung des Sitzes bereitzustellen durch Vergleich eines Wertes, der die Stärke der Kraft darstellt, die zwischen zwei Verschiebungspositionen aufgebracht wurde, mit einem gespeicherten Idealwert.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein System zum Setzen eines Niets bereitzustellen und dann die Korrektheit des Sitzes zu ermitteln, was sowohl bequem im Betrieb ist und einfach zu warten ist.
Die vorliegende Erfindung stellt ein System zum Setzen eines Blindnietes und zur Überprüfung der Annehmbarkeit des Sitzes bereit, das System umfassend ein Blindnietsetzwerkzeug mit einem Körper, der eine lange Achse aufweist, und wobei das Werkzeug einen Mechanismus zum Einwirken auf den Niet während des Setzprozesses aufweist, das System auch einen ersten Wandler zur Messung der auf den Niet einwirkenden Kraft während des Setzprozesses hat, der erste Wandler dem Blindnietsetzwerkzeug betriebsmäßig zugeordnet ist und dazu geeignet ist, ein Kraftausgangssignal zu erzeugen, das in Relation zu der durch den Mechanismus auf den Niet ausgeübten Kraft steht und einen zweiten Wandler zur Messung der Verschiebung des auf den Niet während des Nietsetzprozesses wirkenden Mechanismus, wobei der zweite Wandler dem Werkzeug betriebsmäßig zugeordnet ist und dazu geeignet ist, ein Verschiebungsausgangssignal zu erzeugen, das in Relation zu der Verschiebung des Mechanismus steht, der auf den Niet in axialer Richtung des Setzwerkzeuges wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass:
(a) der Niet die Bauart hat, die einen bruchfähigen rohrförmigen Körper und einen langgestreckten Dorn aufweist, der einen vergrößerten Kopf und einen Stamm umfasst, der sich rückwärts vom Kopf und durch den bruchfähigen rohrförmigen Körper hindurch erstreckt;
(b) der Mechanismus, der auf den Niet während des Setzprozesses wirkt, ein Dorngreifmechanismus zum Greifen des Stammes des Dorns ist, wobei der Greifmechanismus in axialer Richtung entlang der langen Achse des Körpers des Blindnietsetzwerkzeugs hin- und herbewegbar ist, das Werkzeug weiterhin umfassend Mittel zum Wirken auf den Greifmechanismus, um den Mechanismus selektiv in die axiale Richtung zu bewegen, damit der Kopf des Dorns dazu gebracht wird, den rohrförmigen Körper zu verformen und einen sekundären Kopf zu bilden und um danach den Stamm des Dorns vom Kopf abzureißen und den Nietsetzprozess zu beenden; und
c) das System auch einen Steuerkreis umfasst zur Aufnahme des Kraftsignals und des Verschiebungssignals und um davon ausgehend die Gesamtenergie zu bestimmen, die während des Nietsetzprozesses eingesetzt wurde und um die ermittelte Gesamtenergie mit einem vorgegebenen Sollwert zu vergleichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems wirkt Fluiddruck, der von einer Druckquelle gegen einen an dem beweglichen Zugschaft befestigtem Kolben bereitgestellt wird, auf den Schaft, um eine Rückbewegung zu bewirken, damit eine Serie mechanischer Vorgänge in Gang gesetzt wird.
Die Rückwärtsbewegung bringt zuerst einen Backenkäfig der Backenvorrichtung dazu, den Stamm eines Dorns des Blindniets zu Beginn des Setzvorganges zu greifen. Die folgende Rückwärtsbewegung bringt dann den Kopf des Dorns in das offene Ende des rohrförmigen Nietkörpers hinein, was dazu führt, das er zunächst verformt wird. Die weitere Rückwärtsbewegung des Dorns beendet die Verformung des Nietkörpers, so dass ein sekundärer Kopf geformt wird. Der Stamm des Dorns reißt schließlich vom Kopf ab, und der Nietsitz ist durchgeführt.
Sensoren, die dem Werkzeug zugeordnet sind, überwachen kontinuierlich den Status des Zugschaftes. Insbesondere messen Sensoren die Zugkraft des Zugschaftes, um eine Serie von Kraftwerten zu erzeugen und die axiale Verschiebung des Schaftes, um eine Serie von Verschiebungswerten zu erzeugen. Diese Werte werden zuerst interpretiert, um eine Kraft/Verschiebungs-Kurve zu erzeugen. Ein Integrator summiert die Fläche unter der Kraft/Verschiebungs- Kurve unter Einsatz ausgewählter Kraft/Verschiebungs-Ablesungen und integriert die Kurve, um einen aktuellen Gesamtenergiewert des Setzprozesses zu definieren. Dieser aktuelle Gesamtenergiewert wird dann zum Setzen eines bestimmten Niets mit einem idealen Gesamtenergiewert verglichen, wie durch wird, die entlang der x-Achse und mit der Kraft, die entlang der y- Achse gemessen wird; und
Fig. 6 ein Kontroll-Flussdiagramm mit veranschaulichenden Überprüfungsschritten gemäß dieser Erfindung.
Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, wobei das System zum Setzen von Blindnieten und zur Überprüfung der Korrektheit ihres Sitzes gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein mit 10 bezeichnet ist. Das System 10 umfasst ein Blindnietsetzwerkzeug 12 zum Setzen eines Blindniets 14, einen Systemsteuerkreis 16 und eine Anzeige 18. Der Kreis 16 könnte ein Mikroprozessor sein. Der Blindniet 14 wird in der Position gezeigt, in der er zwei Komponenten A und B miteinander befestigt.
Das Werkzeug 12 umfasst einen langgestreckten Körper, allgemein mit 20 bezeichnet. Obwohl der Körper 20 jede von verschiedenen Konstruktionen haben kann, ist er vorzugsweise mit einem Griff 22 der Bauart eines Pistolengriffs, wie dargestellt, versehen. Ein Trigger-Schalter 24, der das Werkzeug 12 betätigt, ist vorzugsweise auf der Stirnseite des Griffs 22 in herkömmlicher Weise eingepasst und ist betriebsmäßig einem Trigger-Ventil 26 zugeordnet.
Der langgestreckte Körper 20 umfasst ein langgestrecktes Gehäuse 28. Das Gehäuse 28 umfasst eine Dorndurchtrittsöffnung 30, die in seinem vorderen Ende definiert ist. Obwohl es nicht auf diese Konstruktion begrenzt ist, ist das Gehäuse 28, wie veranschaulicht, innen in die vordere Kammer 32 und eine hydraulische Zylinderkammer 34 unterteilt. Eine hintere Kammer 36 kann eingeschlossen sein und kann unterteilt sein, um so einen hinteren Teilbereich 38 einzuschließen. Der langgestreckte Körper 20 umfasst einen axial beweglichen Zugschaft 40, der entlang seiner langen Achse vorgesehen ist. Es ist so zu verstehen, dass die Konstruktion des Gehäuses 28 vielseitig variiert werden kann, mit seinem einzigen Hauptmerkmal, dass es Halt für den Zugschaft 40 und für ein Mittel zur axialen Bewegung des Schaftes bereitstellt.
Eine Backenvorrichtung 42 ist betriebsmäßig dem vorderen Ende des Zugschaftes 40 zugeordnet. Die Backenvorrichtung 42 umfasst einen Backenkasten 44 der eine innere abgeschrägte Klemmfläche 46 aufweist, die eine Innenbohrung 48 definiert. Eine Reihe von Schlitzbacken 50 ist beweglich in dem Kasten 44 vorgesehen. Wenn die Außenflächen der Schlitzbacken 50 auf die abgeschrägte Oberfläche 46 wirken, kommen die Backen 50 in Eingriff und greifen einen langgestreckten Stamm 52 eines Dorns 54 des Blindniets 14. Der Dorn 54 umfasst die Kopfverformungskomponente des Niets 14, wie nachfolgend erklärt wird. Eine Vielfalt von Verfahren kann eingesetzt werden, um die Backenvorrichtung 42 zu manipulieren, den Stamm 52 des Dorns 54 zu greifen und zu halten. Während eins dieser Verfahren nachfolgend erläutert wird, sind dem Fachmann die verschiedenen Konstruktionsverfahren von Nietsetzwerkzeugen gut bekannt und es ist demzufolge zu verstehen, dass die nachfolgende Konstruktion nur veranschaulichend ist und nicht einschränkend sein soll.
Gemäß der veranschaulichten Konstruktion der vorliegenden Erfindung ist ein Drücker 58 an dem vorderen Ende einer Druckstange 60 befestigt. Die Druckstange 60 ist innerhalb einer mittigen Durchgangsbohrung vorgesehen, die in dem Zugschaft 40 definiert ist. Die Druckstange 60 ist innerhalb der Durchgangsbohrung beweglich und wird an ihrem hinteren Ende durch eine Feder 62 gegen die Rückwand des hinteren Teilbereiches 38 der hinteren Kammer 36 vorgespannt. Eine schwächere Feder 64 wirkt zwischen derselben Wand und dem hinteren Ende des Zugschaftes 40.
Ein Kolben 66 ist an dem Zugschaft 40 befestigt und kann sich innerhalb der hydraulischen Zylinderkammer 34 axial sowohl in die Vorwärts- als auch in die Rückwärtsrichtung bewegen. Eine Druckquelle 68 befördert ein unter Druck stehendes Fluid (nicht dargestellt) über eine unter Druck stehende Fluidleitung 70 in die Zylinderkammer 34 in eine mit Druck beaufschlagbare Seite 72 der hydraulischen Zylinderkammer 34. Durch Einbringen eines unter Druck stehenden Fluids in die fluiddichte Kammer, die innerhalb der mit Druck beaufschlagbaren Seite 72 definiert ist, wird der Kolben 66 dazu gebracht, sich rückwärts zu bewegen.
Es sei jedoch angemerkt, dass statt des Einsatzes eines unter Druck stehenden Fluids, um die Rückwärtsbewegung des Kolbens 66 zu bewirken, eine Vakuumpumpe (nicht dargestellt) anstelle der Druckquelle 68 eingesetzt werden kann, um ein Vakuum auf einer Vakuumseite 74 der hydraulischen Zylinderkammer 34 zu erzeugen, indem ein Fluid (wiederum nicht dargestellt) von der Vakuumseite 74 durch eine Vakuumleitung 76 abgezogen wird.
Abgesehen von dem Verfahren, das eingesetzt wird, um die Bewegung des Kolbens 66 zu bewirken, liegt das wichtige Merkmal des den Kolben betreibenden Manövers in der abschließenden axialen Rückwärtsbewegung des Zugschaftes 40.
Ein Kraftwandler (Druckmessdose) 78 ist dem axial beweglichen Zugschaft 40 betriebsmäßig zugeordnet. Der Kraftwandler 78, der vorzugsweise die Bauart eines Dehnungsmessers hat, erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal (F), dessen Größe proportional zur ermittelten Zugkraft ist, die auf den Zugschaft 40 ausgeübt wird.
Ein linearer Codierer 80 (ein Digitalausgabeverschiebungswandler oder eine andere geeignete Verschiebungsmessstruktur wie ein linearer variabler Differentialwandler) ist dem Zugschaft 40 ebenfalls betriebsmäßig zugeordnet. Der Codierer 80 erzeugt ein Ausgangssignal (S), das in Relation zur linearen Verschiebung des Kolbens 40 steht. Die spezifische Positionierung des Wandlers 78, wie in Fig. 1 gezeigt, ist nur veranschaulichend, und diese Komponenten können in anderen Bereichen entlang des Schaftes 40 angeordnet sein, wie ein Fachmann verstehen wird.
Die Kraft-(F) und Verschiebungssignale (S) werden einem Integratorschaltkreis 86 aufgegeben, der die abgetasteten Signale durch den Nietzyklus des Werkzeugs 12 hindurch überwacht. Der Integratorschaltkreis 86 ist so ausgelegt, dass er die aktuelle Gesamtenergie ermittelt, die in dem Setzprozess eingesetzt wird. Dies wird vorzugsweise durch Entwicklung einer Kraft/Verschiebungs-Kurve ausgehend von den überwachten Kraft-(F) und Verschiebungssignalen (S) durchgeführt und anschließende Ermittlung der Fläche unter der Kurve, die proportional zur gesamten aktuellen Energie des Setzprozesses ist. Der Integratorschaltkreis 86 ist dazu geeignet, ein entsprechendes Ausgangssignal für einen Vergleicherschaltkreis 88 zu erzeugen, der den aktuellen Gesamtenergiewert des bestimmten durch den Integratorschaltkreis 86 ermittelten Nietsitzes mit einem experimentell abgeleiteten idealen Gesamtenergiewert vergleicht, der in einer programmierbaren Referenz 90 für das Setzen der besonderen betreffenden Nietbauart gespeichert ist. Wenn sich die aktuell beobachtete Energie des Sitzes innerhalb eines vordefinierten akzeptablen Toleranzbereiches des vorgespeicherten Idealwertes bewegt, leuchtet ein grünes Licht 98 auf der Anzeige 18 auf Wenn sich andererseits die aktuell beobachtete Energie des Sitzes außerhalb des vorgeschriebenen Toleranzbereiches bewegt, leuchtet ein rotes Licht 100 auf.
Während Fig. 1 den Dorn 54 veranschaulicht, der nur locker zwischen den Schlitzbacken 50 gehalten wird, veranschaulichen die Fig. 2 bis 4 die Rückwärtsprogression des Zugschaftes 40 und ihren Einfluss auf die Backenvorrichtung 42. Nun mit Bezug auf alle Fig. 1 bis 4, wenn der Zugschaft 40 nach hinten durch Fluiddruck gezwungen wird (gemäß der bevorzugten Ausführungsform) gegen den Widerstand der schwächeren Feder 64, widersteht die Druckstange 60, die auf die stärkere Feder 62 vorgespannt wird, der Rückwärtsbewegung, wobei sie den Drücker 58 dazu bringt, gegen die Rückseiten der Schlitzbacken 50 zu wirken. Die Außenflächen der Schlitzbacken 50 wirken gegen die innere abgeschrägte Klemmfläche 46, um den Stamm 52 zu greifen, wie in den Fig. 2 bis 4 veranschaulicht ist. Sobald der Stamm 52 ergriffen wurde und sich die Schlitzbacken 50 voll zwischen der Fläche 46 and dem Stamm 52 befinden, bewegt sich die Druckstange 60 mit dem Zugschaft 40 nach hinten, da die Vorspannungskraft der stärkeren Feder 62 nun überwunden ist.
Fig. 2 veranschaulicht die Relativstellungen des Dorns 54 des Blindniets 14 und der Schlitzbacken 50 der Backenvorrichtung 42, wenn der Stamm 52 anfangs ergriffen wird. Wie zu sehen ist, umfasst der Blindniet 14 einen rohrförmigen Nietkörper 92, der einen primären Kopf 94 am hinteren Ende des Körpers 92 hat. In der veranschaulichten anfänglichen Zyklusposition bleibt der Kopf 56 benachbart zum vorderen Ende des Körpers 92. Dies ist die anfängliche Zyklusposition "I".
Wenn die Backenvorrichtung 42 nach hinten durch die Bewegung des Zugschaftes 40 gebracht wird, tritt der Kopf 56 des Niets 14 in den rohrfdrmigen Körper 92 ein, der beginnt, sich zu verformen, wie in Fig. 3 veranschaulicht. Dies ist die sekundäre Zyklusposition "S".
Die weitere Rückwärtsbewegung der Backenvorrichtung 42 durch die Bewegung des Zugschaftes 40 zieht den Kopf 56 in den rohrförmigen Körper 92, wobei seine maximale Verformung bewirkt wird, wie in Fig. 4 veranschaulicht. Der Dorn 54 reißt vom Kopf 56 ab und ein sekundärer Kopf 96 wird durch die Kombination des nun nicht befestigten Kopfes 56 und des rohrförmigen Körpers 92 gebildet. Dies ist die Abreißposition "B".
Wenn der Fluiddruck innerhalb der Seite 72 nachlässt (oder wenn sich das Vakuum in der Seite 74 füllt), werden der Zugschaft 40 und die Druckstange 60 durch die Vorspannungskräfte der Federn 62 und 64 in ihre Voreingriffspositionen zurückgebracht. Durch Beseitigung der auf die Backen 50 ausgeübten Kraft, werden die Backen 50 in ihre Voreingriffspositionen entspannt und der Stamm 52 wird losgelassen. Das Werkzeug 12 ist dann dazu bereit, seinen Zyklus zu wiederholen.
Fig. 5 ist ein Graph, der zeigt, wie die Zugkraft (F) relativ zur Schaftverschiebung (S) während eines typischen Nietsetzprozesses variiert. Die veranschaulichten Achsen sind mit Bezug auf ein kartesisches Koordinatensystem ausgerichtet, wobei die Verschiebung entlang der x-x-Linie und die Kraft entlang der y-y-Linie gemessen wird. Sobald der Stamm 52 von den Schlitzbacken ergriffen wird, nimmt die Zugkraft F mit der Verschiebung zu, bis der Kopf 56 des Niets 14 benachbart zum vorderen Ende des rohrförmigen Nietkörpers 92 ist. Dies ist die anfängliche Kraftspitze F1, die in der anfänglichen Verschiebungsposition S1, am bezeichneten Punkt "I" auf den Graphen oder an der anfänglichen Zyklusposition auftritt.
Die Kraft F sinkt stufenweise von der anfänglichen Kraftspitze F1 auf ein abgenommenes Kraftniveau F2, das an der sekundären Verschiebungsposition S2, dem bezeichneten Punkt "S" auf dem Graph, auftritt. Von diesem Punkt aus nimmt die Kraft stufenweise mit einer Verschiebung ab, bis die Dornabreißkraft F3 an der Abreißverschiebungsposition S3, an dem bezeichneten Punkt "B", erreicht ist. Wenn der Stamm 52 vom Kopf 56 abgerissen ist, ist der Nietsetzprozess beendet.
Wie oben erläutert, wird mit Bezug auf Fig. 1 die Gesamtenergie, die für den Sitz erforderlich ist, mit einem idealen Gesamtenergiewert verglichen, um die Annehmbarkeit des Sitzes zu überprüfen. Zusätzlich zu diesem primären Überprüfungsverfahren, sind zusätzlich Wege zur Überprüfung der Annehmbarkeit des Sitzes möglich, durch Vergleich ausgewählter Kraft- und Verschiebungswerte an vorgegebenen Wertepunkten auf der Kurve mit Sollwerten, die in der programmierbaren Referenz 90 des Vergleicherschaltkreises 88 gespeichert sind.
Die zusätzlichen Sitzüberprüfungsverfahren können insbesondere in zwei Gruppen unterteilt werden. Die erste Gruppe umfasst Sitzüberprüfungsverfahren, die auf dem Vergleich mit einem Sollwert des Unterschiedes zwischen ersten und zweiten beobachteten Kräftewerten an gegebenen Punkten in diesem Setzprozess basieren. Dieses Verfahren ist in erster Linie geschaffen, um sicherzustellen, dass die aktuelle Kurve der Sollkurve gleicht. Die zweite Gruppe umfasst Sitzüberprüfungsverfahren, die auf dem Vergleich mit einem Sollwert des beobachteten Verschiebungsausmaßes zwischen spezifizierten Punkten im Setzprozess basieren.
Um auf die erste Gruppe Bezug zu nehmen, können vorzugsweise drei Kräftewertevergleiche durchgeführt werden, obwohl denkbar ist, dass andere Vergleiche möglich sind. Das erste alternative Verfahren umfasst einen Vergleich des Wertes, der die Differenz zwischen der beobachteten anfänglichen Kraftspitze F1 und der Dornabreißkraft F3 darstellt, mit einem Sollwert. Ein zweiter Vergleich kann zwischen dem Wert, der die Differenz zwischen der beobachteten Kraftspitze F1 und dem reduzierten Kraftniveau F2 darstellt, und einem entsprechenden Sollwert gemacht werden. Schließlich kann ein dritter Vergleich zwischen dem Wert, der die Differenz zwischen dem beobachteten verminderten Kraftniveau F2 und der Abreißkraft F3 darstellt, und einem entsprechenden Sollwert gemacht werden. In jedem dieser Verfahren ist es so, dass wenn der aktuell beobachtete Wert sind innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs des entsprechenden Sollwertes befindet, der Sitz als annehmbar ermittelt wird und die Bedienperson darüber informiert wird.
Mit Bezug auf die zweite Gruppe von Sitzüberprüfungsverfahren können wiederum drei Wertevergleiche durchgeführt werden, obwohl wie bei der ersten Gruppe andere Vergleiche zu anderen Intervallen als die spezifizierten gemacht werden können. Ein erster Vergleich kann zwischen einem Sollwert und der beobachteten Verschiebung zwischen Anfangs- und sekundären Verschiebungspositionen S1 und S2 durchgeführt werden. Ein zweiter Vergleich kann zwischen einem Sollwert und der beobachteten Verschiebung zwischen den Anfangs- und Abreißverschiebungspositionen S1 und S3 durchgeführt werden. Schließlich kann ein dritter Vergleich zwischen einem Sollwert und der beobachteten Verschiebung zwischen den sekundären und Abreißverschiebungspositionen S2 und S3 durchgeführt werden. Wiederum ist es so, dass wenn sich der aktuelle Wert innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs des Sollwerts bewegt, der Sitz als korrekt bewertet wird und die Bedienperson entsprechend informiert wird.
Die oben beschriebenen Gruppen zusätzlicher Sitzüberprüfungsverfahren sind nicht vorgeschrieben und jedes einzelne oder alle Verfahren davon können eingesetzt werden, um weiter die Annehmbarkeit des Sitzes zu überprüfen.
Um die Bedienperson über die Annehmbarkeit oder nicht Annehmbarkeit eines bestimmten Nietsitzes in Kenntnis zu setzen, erzeugt die Anzeige 18 ein Sitzqualitätssignal. Obwohl das Signal eine Vielfalt von Formen aufweisen kann, wie einen hörbaren Ton, wird bevorzugt, dass es visuell ist, um allgemeine Geräusche am Arbeitsplatz zu überwinden. Entsprechend ist in der bevorzugten Ausführungsform ein grünes Licht 98 für "korrekten" und ein rotes Licht 100 für "unkorrekten" Sitz vorgesehen. Wenn gewünscht, kann ein Nietsetzdatenschreiber (nicht dargestellt) integriert werden, um den Benutzer mit einer permanenten Setzqualitätsaufzeichnung zu versorgen.
Der Systemsteuerkreis 16 umfasst einen programmierten Steueralgorithmus. Der in der bevorzugten Ausführungsform eingesetzte Steueralgorithmus wird nun unter Bezugnahme auf ein in Fig. 6 gezeigtes Flussdiagramm gezeigt, in dem ein beispielhafter Gesamtbetriebsfluss der vorliegenden Erfindung dargestellt wird.
Der Betrieb des Werkzeuges 12 wird über die Betätigung des Triggers 24 eingeleitet. Der Steueralgorithmus führt eine anfängliche Frage bei Schritt 200 durch, ob oder ob nicht das Werkzeug tatsächlich betrieben wurde. Wenn sich herausstellt, dass das Werkzeug nicht betrieben wurde, wird der Zyklus zur Anfangsfrage zurückgesetzt bis eine Überprüfung stattfindet, dass das Werkzeug betrieben wurde.
Wenn einmal der Betrieb des Werkzeuges 12 überprüft worden ist, erfasst der Algorithmus die Kraft-(F) und Verschiebungsdaten bei Schritt 201 und bestimmt die Gesamtenergie, die während des Setzprozesses eingesetzt wird. Der Algorithmus schreitet dann zu Schritt 202 um den aktuellen Gesamtenergiewert mit dem idealen Gesamtenergiewert zu vergleichen. Wenn bei Schritt 202 ermittelt wird, dass sich die aktuelle Gesamtenergie nicht innerhalb eines vorgegebenen Bereichs der idealen Gesamtenergie bewegt, wird der Sitz zurückgenommen und das rote Licht 100 leuchtet auf, indem es der Bedienperson anzeigt, dass der Sitz unannehmbar ist.
Wenn sich im Gegenteil bei dem in Schritt 202 untersuchten Sitz herausstellt, dass er sich innerhalb des annehmbaren Gesamtenergiebereichs befindet, schreitet der Algorithmus für die zusätzliche Überprüfung des Sitzes zum beispielhaften Schritt 204, bei dem das beobachtete Ausmaß der Verschiebung zwischen der Anfangsverschiebungsposition S1 und der Abreißposition S3 mit einem vorgegebenen idealen Wertebereich verglichen wird. Ein ungünstiger Vergleich würde zu einem Ablehnen des Sitzes führen, und das rote Licht 100 würde aufleuchten.
Wenn jedoch der Sitz als günstig erachtet wurde, bewegt sich der Algorithmus zum beispielhaften Schritt 206, bei dem die Differenz zwischen dem Anfangskraftwert F1 und dem abgenommenen Kraftwert F2 mit einem vorgegebenen idealen Differenzbereich verglichen wird. Wiederum würde ein nicht zufriedenstellender Vergleich zu dem aufleuchtenden roten Licht 100 für "unkorrekten" Sitz führen.
Wenn der Vergleich von Schritt 206 günstig ausfällt, bewegt sich der Algorithmus weiter zum beispielhaften Schritt 208, bei dem die beobachtete Verschiebung zwischen der Anfangsverschiebungsposition S1 und der sekundären Verschiebungsposition S2 mit einem vorgegebenen idealen Wertebereich verglichen wird. Wenn der Vergleich nicht zufriedenstellend ausfällt, wird der Sitz abgelehnt und die Bedienperson wird darüber durch Aufleuchten des roten Lichts 100 informiert. Wenn der Vergleich zufriedenstellend ist, wird die Bedienperson darüber durch Aufleuchten des grünen Lichtes 98 für "korrekten" Sitz informiert und der Algorithmus kehrt zum Start zurück, um den nächsten Zyklus abzuwarten.
Natürlich kann die Folge der Schritte 200-208 je nach Vorzüge variiert werden und eine größere oder kleinere Anzahl an Überprüfungsschritten eingesetzt werden. Es kann z. B. erwünscht sein, dass nur ein einzelner Überprüfungsschritt (vorzugsweise der anfängliche Gesamtkraftwertschritt) eingesetzt wird. Weiterhin kann die Folge und Anzahl von Schritten je nach Nietbauart variiert werden. Wiederum kann zum Beispiel eine erste Nietbauform nur einen einzelnen Überprüfungsschritt umfassen, wohingegen eine zweite Nietbauform verschiedene Schritte umfassen kann.
Zusätzlich kann, wie vom Fachmann geschätzt wird, der Systemsteuerkreis 16 mit getrennten analogen Schaltelementen ausgerüstet sein, mit einem nach Wunsch des Kunden geschaffenen integrierten Schaltkreis oder mit einem programmierbaren Mikrocomputer, was von der jeweiligen Anwendung, dem Kostenaufwand des Systems und der erwünschten Kontrollflexibilität abhängt.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Setzen eines Blindniets (14) und zur Überprüfung der Annehmbarkeit des Sitzes, die Vorrichtung umfassend ein Blindnietsetzwerkzeug (12), das einen Körper (20) mit einer Längsachse umfasst, und wobei das Werkzeug einen Mechanismus (50) aufweist, der während des Setzprozesses auf den Niet wirkt, die Vorrichtung weiterhin umfassend einen ersten Wandler (78) zur Messung der während des Setzprozesses auf den Niet ausgeübten Kraft, wobei der erste Wandler (78) in betriebsmäßiger Verbindung mit dem Nietsetzwerkzeug vorgesehen ist und dazu geeignet ist, ein Kraftausgabesignal zu erzeugen, das in Relation zu der Kraft steht, die durch den Mechanismus ausgeübt wird, der auf den Niet wirkt, und einen zweiten Wandler (80) zur Messung der Verschiebung des Mechanismus (50), der während des Nietsetzprozesses auf den Niet wirkt, wobei der zweite Wandler in betriebsmäßiger Verbindung mit dem Werkzeug vorgesehen ist und dazu geeignet ist, ein Verschiebungsausgangssignal zu erzeugen, das in Relation zur Verschiebung des auf den Niet in axialer Richtung des Setzwerkzeuges wirkenden Mechanismus steht; dadurch gekennzeichnet, dass

a) der Niet (14) die Bauart hat, die einen bruchfähigen rohrförmigen Körper (92) und einen langgestreckten Dorn (54) aufweist, der einen vergrößerten Kopf (56) und einen Stamm (52) umfasst, der sich rückwärts vom Kopf (56) und durch den bruchfähigen rohrförmigen Körper (92) hindurch erstreckt;

b) der Mechanismus, der während des Setzprozesses auf den Niet wirkt, ein Dorngreifmechanismus (50) zum Greifen des Stammes (52) des Dorns (54) ist, wobei der Greifmechanismus (50) in axialer Richtung entlang der Längsachse des Körpers (20) des Blindnietsetzwerkzeuges (12) hin- und herbeweglich ist, wobei das Werkzeug weiterhin Mittel zum Wirken auf den Greifmechanismus (50) umfasst, um den Mechanismus selektiv in axialer Richtung zu bewegen, um den Kopf (56) des Dorns (54) dazu zu bringen, den rohrförmigen Körper (92) zu verformen und einen sekundären Kopf zu bilden und danach den Stamm (52) des Dorns (54) vom Kopf abzureißen und den Nietsetzprozess zu beenden; und

c) das System auch einen Steuerkreis (86) umfasst zum Empfangen des Kraftsignals und des Verschiebungssignals und zur Ermittlung der Gesamtenergie daraus, die während des Nietsetzprozesses eingesetzt wird und zum Vergleich der ermittelten Gesamtenergie mit einem vorgegebenen Sollwert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Indikator (18), der betriebsmäßig mit dem Steuerkreis (86) verbunden ist, um einer Bedienperson die Korrektheit des Sitzes basierend auf der Gesamtenergie gegenüber dem Vergleich des vorgegebenen Sollwerts zu signalisieren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Wandler (78) zur Messung der Kraft des Greifmechanismus ein Dehnungsmesser ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Wandler (80) zur Messung der axialen Verschiebung des Greifmechanismus ein linearer variabler Differentialwandler ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Steuerkreis (86) einen Integrator, einen Vergleicher (88), der mit dem Integrator (86) verbunden ist und eine programmierbare Referenz (90), die mit dem Vergleicher verbunden ist, umfasst.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Wandler (78) dazu geeignet ist, ebenfalls ein erstes- Intervallkraftausgabesignal zu erzeugen, das in Relation zu der Kraft steht, die von dem Greifmechanismus in einem ersten Intervall des Nietsetzprozesses ausgeübt wird und ein zweites- Intervallkraftausgabesignal, das in Relation zu der Kraft steht, die von dem Greifmechanismus in einem zweiten Intervall des Setzprozesses ausgeübt wird, und der Steuerkreis (86) dazu geeignet ist, das erste und das zweite Intervallkraftausgabesignal zu empfangen und den Unterschied dazwischen zu ermitteln und den ermittelten Unterschied mit einem vorgegebenen Sollwert zu vergleichen, wobei eine zusätzliche Überprüfung der Annehmbarkeit des Sitzes des Niets bereitgestellt wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, weiterhin umfassend einen betriebsmäßig mit dem Steuerkreis verbundenen Indikator (18), um einer Bedienperson die Korrektheit des Sitzes zu signalisieren basierend auf dem Vergleich des Unterschiedes zwischen dem ersten Intervall- und zweiten- Intervallkraftsignal und dem vorgegebenen Sollwert.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Wandler (80) zur Messung der axialen Verschiebung des Greifmechanismus auch dazu geeignet ist, ein erstes Intervallverschiebungsausgabesignal zu erzeugen, das in Relation zur Position des Greifmechanismus in einem ersten Intervall des Setzprozesses steht und ein zweites Intervallverschiebungsausgangssignal, das in Relation zur Position des Greifmechanismus in einem zweiten Intervall des Setzprozesses steht, und der Steuerkreis (86) dazu geeignet ist, das erste und zweite Verschiebungsausgangssignal zu empfangen und den Unterschied dazwischen zu ermitteln und den ermittelten Unterschied mit dem vorgegebenen Sollwert zu vergleichen, wobei eine zusätzliche Überprüfung der Annehmbarkeit des Sitzes des Niets bereitgestellt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, weiterhin umfassend einen Indikator (18), der betriebsmäßig mit dem Steuerkreis (86) verbunden ist, um einer Bedienperson die Korrektheit des Sitzes zu signalisieren basierend auf dem Vergleich des Unterschiedes zwischen dem ersten Intervall- und zweiten Intervallverschiebungsausgangssignal und dem vorgegebenen Sollwert.

10. Verfahren zum Setzen eines Blindniets (14) und zur Überprüfung der Annehmbarkeit des Sitzes, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:

das Setzen eines Blindniets (14) in eine gewünschte Position mit einem Blindnietsetzwerkzeug (12), das einen Mechanismus (50) zum Wirken auf den Niet während des Setzprozesses aufweist;

das Messen der auf den Blindniet (14) ausgeübten Kraft des Mechanismus (50) mit einem ersten Wandler (78) während des Setzprozesses;

das Messen der axialen Verschiebung des Mechanismus (50) mit einem zweiten Wandler während des Setzprozesses;

dadurch gekennzeichnet, dass

a) der Blindniet (14) einen Dorn (54) aufweist und dass der Mechanismus (50) zum Wirken auf den Niet während des Setzprozesses ein Dorngreifmechanismus ist, der auf den Dorn (54) des Blindniets (14) angesetzt wird;

b) das Verfahren weiterhin umfasst:

die Ermittlung der Gesamtenergie, die während des Nietsetzprozesses von dieser Kraft eingesetzt wird und Verschiebungsmessungen; und

den Vergleich der ermittelten Gesamtenergie mit einem vorgegebenen Sollwert.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt zur Ermittlung der Gesamtenergie, die während des Nietsetzprozesses eingesetzt wird, den Schritt zur Entwicklung einer Kraft/Verschiebungs-Kurve von der Kraft- und den Verschiebungsmessungen umfasst.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt zur Entwicklung einer Kraft/Verschiebungs-Kurve den Schritt zur Ermittlung des Bereichs unter der Kurve umfasst, der sich proportional zur Gesamtenergie des Setzprozesses verhält.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, welches die folgenden zusätzlichen Schritte umfasst:

die Messung der Kraft des Dorngreifmechanismus, die auf den Dorn des Blindniets ausgeübt wird mit Hilfe eines Wandlers in einem ersten Intervall des Setzprozesses;

die Messung der Kraft des Dorngreifmechanismus, die auf den Dorn des Blindniets ausgeübt wird mit Hilfe des Wandlers in einem zweiten Intervall des Setzprozesses;

die Bestimmung des Unterschiedes zwischen der Kraft, die in dem ersten Intervall ausgeübt wird und der Kraft, die in dem zweiten Intervall ausgeübt wird; und

den Vergleich des ermittelten Kraftunterschiedes mit einem vorgegebenen Sollwert, wobei eine zusätzliche Überprüfung der Annehmbarkeit des Sitzes des Niets bereitgestellt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Blindniet einen Kopf, einen befestigten Stamm und einen rohrförmigen Nietkörper umfasst und wobei das erste Intervall die ermittelte Anfangsmaximalkrft darstellt, wo der Kopf des Blindniets benachbart zu dem Ende des rohrförmigen Nietkörpers ist und das zweite Intervall die Dornabreißkraft darstellt, wo der Stamm des Blindniets von dem Kopf abreißt.

15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Blindniet einen Kopf, einen befestigten Stamm und einen rohrförmigen Nietkörper umfasst und wobei das erste Intervall die ermittelte Anfangsmaximalkraft darstellt, wo der Kopf des Blindniets benachbart zum Ende des rohrförmigen Nietkörpers ist und das zweite Intervall das reduzierte Kraftniveau darstellt, wo das Kraftniveau auf seinen niedrigsten Punkt zwischen der Eingangsmaximalkraft und der Dornabreißkraft fällt, wo der Stamm des Blindniets vom Kopf abreißt.

16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Blindniet einen Kopf, einen befestigten Stamm und einen rohrfdrmigen Nietkörper umfasst und wobei das erste Intervall das reduzierte Kraftniveau darstellt, an dem das Kraftniveau bis auf seinen niedrigsten Punkt sinkt zwischen der Eingangsmaximalkraft, an dem der Kopf des Blindniets benachbart zum Ende des rohrförmigen Nietkörpers ist, und der Dornabreißkraft, wo der Stamm des Blindniets vom Kopf abreißt und das zweite Intervall die Dornabreißkraft darstellt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, welches folgenden zusätzlichen Schritte umfasst:

die Messung der axialen Verschiebung des Dorngreifmechanismus mit einem Wandler zwischen einem ersten Intervall des Setzprozesses und einem zweiten Intervall des Prozesses; und

der Vergleich der gemessenen Verschiebung mit einem vorgegebenen Sollwert, wobei eine zusätzliche Überprüfung der Annehmbarkeit des Sitzes des Niets bereitgestellt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Blindniet einen Kopf, einen befestigten Stamm und einen rohrförmigen Nietkörper umfasst und wobei das erste Intervall die ermittelte Eingangsposition des Greifmechanismus darstellt, wo der Kopf des Blindniets benachbart zu dem Ende des rohrförmigen Nietkörpers ist und das zweite Intervall die Dornabreißposition des Greifmechanismus darstellt, wo der Stamm des Blindniets vom Kopf abreißt.

19. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Blindniet einen Kopf, einen befestigten Stamm und einen rohrförmigen Nietkörper umfasst und wobei das erste Intervall die ermittelte Eingangsmaximalposition des Greifmechanismus darstellt, an der der Kopf des Blindniets benachbart zum Ende des rohrförmigen Nietkörpers ist und das zweite Intervall die sekundäre Verschiebungsposition des Greifmechanismus darstellt, an der die auf den Stamm wirkende Kraft des Greifmechanismus an ihrem niedrigsten Punkt zwischen der Eingangsmaximalposition und der Dornabreißposition ist, an der der Blindniet von dem Kopf abreißt.

20. Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Blindniet einen Kopf, einen befestigten Stamm und einen rohrförmigen Nietkörper umfasst und wobei das erste Intervall die sekundäre Verschiebungsposition des Greifmechanismus darstellt, wo die auf den Stamm ausgeübte Kraft des Greifmechanismus an ihrem niedrigsten Punkt ist zwischen der Eingangsmaximalposition, an der der Kopf des Blindniets benachbart zu dem Ende des rohrförmigen Nietkörpers ist und der Dornabreißposition, an der der Stamm des Blindniets von dem Kopf abreißt und das zweite Intervall die Dornabreißposition des Greifmechanismus darstellt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 20, wobei das Blindnietsetzwerkzeug einen Kolben umfasst, der an einer beweglichen Zugwelle befestigt ist, und eine Druckquelle vorgesehen ist, wobei das Verfahren die Bereitstellung von Flüssigkeitsdruck von der Druckquelle gegen den Kolben umfasst, der auf die Welle wirkt, um eine anschließende Bewegung zu verursachen, damit eine Reihe mechanischer Vorgänge in Gang gebracht werden.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Niet die Bauart hat, die einen bruchfähigen rohrförmigen Körper (92) und einen langgestreckten Dorn (54) aufweist, der einen vergrößerten Kopf (56) und einen Stamm (52) umfasst, der sich rückwärts vom Kopf (56) und durch den bruchfähigen rohrförmigen Körper (92) hindurch erstreckt, und das Blindnietsetzwerkzeug eine Backenvorrichtung umfasst, die ein Backengehäuse aufweist und die anschließende Bewegung der Welle zuerst das Backengehäuse der Backenvorrichtung dazu bringt, den Stamm des Dorns zu Beginn des Setzprozesses zu greifen, die weitere Anschlußbewegung der Welle dann den Kopf des Dorns in das offene Ende des rohrförmigen Nietkörpers einbringt, der zuerst dazu gebracht wird, sich zu verformen, und weitere Anschlußbewegung des Dorns, wobei die Verformung des Nietkörpers in der Weise vollendet wird, dass ein sekundärer Kopf geformt wird, wobei der Stamm des Dorns schließlich von dem Kopf abreißt.