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EP2985094A1 - Setzgerät und Verfahren zum Herstellen einer nicht lösbaren Verbindung mit Hilfe eines Verbindungselements - Google Patents

Setzgerät und Verfahren zum Herstellen einer nicht lösbaren Verbindung mit Hilfe eines Verbindungselements Download PDF

Info

Publication number
EP2985094A1
EP2985094A1 EP14181126.5A EP14181126A EP2985094A1 EP 2985094 A1 EP2985094 A1 EP 2985094A1 EP 14181126 A EP14181126 A EP 14181126A EP 2985094 A1 EP2985094 A1 EP 2985094A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pulling mechanism
force
control device
pulling
setting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14181126.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Lothar Wille
Richard Dr. Gärtner
Thomas Bamberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gesipa Blindniettechnik GmbH
Original Assignee
Gesipa Blindniettechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gesipa Blindniettechnik GmbH filed Critical Gesipa Blindniettechnik GmbH
Priority to EP14181126.5A priority Critical patent/EP2985094A1/de
Publication of EP2985094A1 publication Critical patent/EP2985094A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B21J15/04—Riveting hollow rivets mechanically
    • B21J15/043—Riveting hollow rivets mechanically by pulling a mandrel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/105—Portable riveters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/16—Drives for riveting machines; Transmission means therefor
    • B21J15/26—Drives for riveting machines; Transmission means therefor operated by rotary drive, e.g. by electric motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/28—Control devices specially adapted to riveting machines not restricted to one of the preceding subgroups
    • B21J15/285—Control devices specially adapted to riveting machines not restricted to one of the preceding subgroups for controlling the rivet upset cycle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B27/00—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for
    • B25B27/0007—Tools for fixing internally screw-threaded tubular fasteners
    • B25B27/0014—Tools for fixing internally screw-threaded tubular fasteners motor-driven

Definitions

  • the invention relates to a setting device for producing a non-detachable connection by means of a connecting element, wherein the setting device a housing, a pulling mechanism in the housing, an electric motor with which the pulling mechanism from a start position in a pulling direction is displaced, a control device for driving the Motors and an operating device which is connected to the control device comprises.
  • connection relates to a method for producing a non-detachable connection by means of a connecting element, wherein upon actuation of an operating device, an electric motor controlled by a control device moves a pulling mechanism from a starting position to a pulling direction and thereby the connecting element or an additional element engaged therewith deformed.
  • the invention will be described below with reference to a setting tool with which a blind rivet nut is set. However, the invention is also applicable to other fasteners, such as a lock bolt, a blind rivet without mandrel break or a so-called “Bulb-tite-rivet” or Presslaschenniet.
  • a mandrel is screwed into the blind rivet nut.
  • the blind rivet nut is then inserted into a hole in a joint material until its setting head rests against the joint material.
  • the mandrel is pulled by the pulling mechanism of the setting device in a pulling direction.
  • the shaft of the blind rivet nut deforms on the side of the joining material facing away from the setting head and forms a closing head.
  • the mandrel can be unscrewed from the thread of the blind rivet nut and the setting process is completed.
  • the movement of the pulling mechanism is usually triggered by the operator operating the operating device, for example by a pressure switch.
  • the control device sets the motor into operation on the actuating signal generated by the operating device.
  • the setting process can be ended, for example, by the operator releasing the operating device. In this case, a reliable statement about the quality of the connection but virtually impossible to do.
  • the connectors used to make the non-detachable connection are mass products. Despite a high quality in the production of such mass products, a certain scatter can not avoid.
  • the monitoring of the setting process by means of the path traveled by the pulling mechanism can therefore lead to the draw mechanism having to apply a relatively large force towards the end of the setting process. This means a considerable energy consumption, which is particularly disadvantageous in setting tools that are fed by a battery or a rechargeable battery.
  • the invention has for its object to make the energy consumption during setting process low.
  • control device has a force measuring device and stops the drive of the pulling mechanism in the pulling direction when a signal generated by means of the force measuring device coincides with a desired value.
  • the controller reverses the motor and moves the pulling mechanism counter to the pulling direction. This moves the pulling mechanism back towards the starting position so that virtually no time is lost for this movement.
  • control means moves the pulling mechanism to the start position.
  • the pulling mechanism is back where it can begin a new setting process. Since the movement into the starting position takes place immediately after the end of the setting process, basically the shortest possible cycle time is achieved for the setting process.
  • control device it is preferable for the control device to rotationally drive the pulling mechanism or a part thereof during the movement into the starting position.
  • the mandrel is screwed into the blind rivet nut. After forming the closing head, the mandrel should be unscrewed from the blind rivet nut again. This can already take place during the return movement of the pulling mechanism into the starting position.
  • the force measuring device has a current monitoring device, which continuously determines a current supplied to the motor, and determines from the current one of the force generated by the pulling device corresponding size.
  • a current monitoring device which continuously determines a current supplied to the motor, and determines from the current one of the force generated by the pulling device corresponding size.
  • the pulling mechanism When the pulling mechanism is moved in the pulling direction, it increases to move the pulling mechanism necessary force and thus the torque required to generate the force of the engine. This is due to the fact that formed by the movement of the pulling mechanism, the closing head of the rivet sleeve of the blind rivet nut or is deformed in a locking ring bolt of the locking ring.
  • the characteristic curve can be specified by the manufacturer of the motor or determined with simple tests. So you can also determine the achievement of the predetermined force simply by the fact that you can reach the stream continuously with a predetermined setpoint.
  • the control device preferably has a setpoint input. This makes it possible to change the setpoint. For example, different types of fasteners require different forces to effect deformation sufficiently.
  • the different setpoints can be supplied via the setpoint input.
  • the setpoint values can also be changed via an adjusting device on the setting device, for example a setting wheel or switches that can be actuated individually or in combination.
  • control device continuously determines the force applied by the pulling force and compares it with a desired value and ends the drive of the pulling mechanism in the pulling direction when the setpoint value is reached.
  • the force can be determined directly or indirectly over a size corresponding to the force.
  • the determination of the force is sufficient to ensure the quality of the formation of the closing head or other deformation. Since a maximum value of the force has been defined at the same time, force peaks which exceed this maximum value can not occur. Thus, corresponding current maxima are avoided, so that the energy consumption during the setting process can be made low.
  • the direction of movement of the pulling mechanism is changed. This also keeps the cycle times short. The pulling mechanism is then quickly available for a new setting process after completion of a setting process.
  • the pulling mechanism or parts thereof are rotationally driven. This can be during the return movement of the mandrelumbledrillen from the set blind rivet nut. This also saves time.
  • the force to monitor the current consumption of the motor determines the force to monitor the current consumption of the motor and compares it with a setpoint.
  • the force applied by the pulling mechanism which is necessary for the formation of the setting head or for the deformation of a locking ring bolt or other connecting element, requires a certain torque of the electric motor.
  • the torque generated by the engine and the power consumed by the motor are clearly related. It is therefore possible to compare the recorded current with a desired value. When the current reaches the setpoint, the desired force has been reached. This is a reliable criterion for ending the setting process.
  • the desired value can be changed by an input element on the setting tool.
  • This input element may be, for example, one or more switches or a dial.
  • the desired value can be changed from the outside.
  • different setpoints can be specified, so that you can take into account different fasteners.
  • the desired value is determined during the movement of the pulling mechanism by determining an intermediate maximum of the force and multiplying the intermediate maximum by a factor (1 + x), where x ⁇ 0.3.
  • the force that the pulling mechanism must apply first increases until the rivet sleeve buckles slightly.
  • the force required to deform the rivet sleeve after buckling of the rivet sleeve is slightly less than the force required to buckle the rivet sleeve, so that there is an intermediate maximum here. It is now possible to set the desired value by setting it, for example, to the force of this intermediate maximum plus 30% or more. This also makes it possible to obtain a reliable monitoring of the setting process.
  • the mechanical structure of a blind rivet nut setting device is known, for example, from a setting device with the designation "Fire Bird” from GESIPA Blindniettechnik GmbH, Mörfelden-Walldorf, Germany. For this reason, only the functional elements that are essential for understanding the present invention will be explained below.
  • a Blindnietmuttersetz réelle 1 has a housing not shown in detail, in which a pulling mechanism is arranged.
  • the pulling mechanism has a receptacle 2 for a threaded mandrel 3, which can be screwed into a blind rivet nut, not shown, to set the blind rivet nut.
  • the receptacle 3 is connected to a threaded spindle 4, which is in engagement with a transmission device 5.
  • the transmission device 5 is connected via a transmission element 6 with a reversible electric motor 7.
  • the receptacle 2 can be moved in a pulling direction 8, which are symbolized by an arrow.
  • the movement of the receptacle 2 begins in a front end position in the housing, which is also referred to simply as "start position".
  • the receptacle 2 is also rotationally driven, as symbolized by a double arrow 9.
  • By the rotational movement of the receptacle 2 and the threaded mandrel 3 is set in rotation, so that he in The blind rivet nut can be screwed in and unscrewed from the blind rivet nut.
  • the motor 7 is connected to a control device 10.
  • the control device 10 receives electrical energy from a battery 11, which can also be expanded as a rechargeable battery or accumulator.
  • the control device 10 is connected to an operating device 12, which has an operating element in the form of a pushbutton or pressure switch 14.
  • the control device 10 supplies energy to the electric motor 7 via a supply line 14 in the form of electrical current.
  • a current sensor 15 is arranged, which continuously determines the current through the supply line 14.
  • the control device 10 has a comparison device 16, which continuously compares the current determined by the current sensor 15 with a setpoint input FS fed via a setpoint input 17.
  • Fig. 2 shows in schematic form the course of the force F of the pulling mechanism over the path s, which covers the receptacle 2 in a setting operation of a blind rivet nut. Shown is a function 18. From the function 18 it follows that the force F initially increases when a blind rivet nut is set. In many cases, an intermediate maximum 19 results when the rivet sleeve of the blind rivet nut begins to deform. Thereafter, the force initially drops slightly and then increases again, which is due to the fact that the closing head of the rivet sleeve forms. The setting process is terminated when the force F reaches the setpoint FS.
  • the force whose course through the function 18 in Fig. 2 is shown is generated via the transmission device 5 by a torque of the motor 7.
  • the current consumption of the motor 7 correlates sufficiently with the torque, ie when the torque increases, then the current consumption of the motor increases. This can be represented for example by a characteristic which can be provided by the manufacturer of the engine or determined by simple tests.
  • the control device 10 can immediately end the setting process, without the need for further signals, for example the signal of a displacement sensor.
  • the motor 7 can be relatively easily controlled during the entire setting process. Basically, it is only necessary to provide the motor 7 with electrical energy so that it rotates to move the receptacle 2. It is only necessary that the motor reaches the force corresponding to the setpoint FS.
  • the force required for the proper formation of the closing head of the blind rivet nut can be specified by the manufacturer of the blind rivet nut and printed, for example, on the packaging of the blind rivet nut. This force can be input via the setpoint input 17 in the setting device 1. The conversion between force and current can then take place automatically in the control device 10.
  • the setpoint input 17 can be supplied in different ways.
  • the setpoint FS is specified by the manufacturer of the setting device 1 and stored, for example, in a non-volatile memory.
  • the setpoint FS is changeable only by a maintenance specialist, but not by the user.
  • the setpoint FS can also be changed by the user.
  • a setting wheel or an adjustment switch device may be provided on the setting device 1.
  • the dial has a sequence of digits 1 .... x, which can be matched with a mark.
  • the setting tool can also have a computer interface, via which one can then enter a desired value.
  • the setpoint FS can also be set in other ways.
  • the force curve shows an intermediate maximum 19.
  • This intermediate maximum 19 allows in any case, in sufficient approximation, a statement about the deformation behavior of the rivet sleeve of the blind rivet nut. It is then possible to set the desired value FS such that it is, for example, 30% greater than the intermediate maximum 19. In this case too, the setting process can be completed with sufficient reliability.
  • the control device 10 controls at the moment in which the force (or according to the power absorbed by the motor 7) matches the target value, the motor 7 and moves the pulling mechanism with the receptacle 2, the threaded mandrel 3 and the threaded spindle 4 against the pulling direction 8. This movement can take place up to the starting position, so that the setting device 1 passes through a complete cycle, in which an operator by pressing the button 13, however, only has to specify the start. The rest of the setting process is automatic.
  • control device 10 can also rotationally drive the receptacle 2 in order to drill the threaded mandrel 3 out of the blind rivet nut. This also keeps the cycle times short.
  • the current sensor 15 can also be arranged elsewhere. It can, as explained above, also be part of the control device 10. It can also be arranged between the control device 10 and the battery 11.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Portable Nailing Machines And Staplers (AREA)

Abstract

Es wird ein Setzgerät (1) und ein Verfahren zum Herstellen einer nicht lösbaren Verbindung mit Hilfe eines Verbindungselements angegeben, wobei das Setzgerät (1) ein Gehäuse, einen Zugmechanismus (2-4) im Gehäuse, einen elektrischen Motor (7), mit dem der Zugmechanismus (2-4) aus einer Startposition heraus in eine Zugrichtung (8) verlagerbar ist, eine Steuereinrichtung (10) zum Ansteuern des Motors (7) und eine Bedieneinrichtung (12), die mit der Steuereinrichtung (10) verbunden ist, aufweist. Man möchte den Energieverbrauch in einem Setzvorgang günstig gestalten können. Hierzu ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung (10) eine Kraftmesseinrichtung aufweist und den Antrieb des Zugmechanismus (2-4) in Zugrichtung beendet, wenn ein mit Hilfe der Kraftmesseinrichtung erzeugtes Signal mit einem Sollwert (FS) übereinstimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Setzgerät zum Herstellen einer nicht lösbaren Verbindung mit Hilfe eines Verbindungselements, wobei das Setzgerät ein Gehäuse, einen Zugmechanismus im Gehäuse, einen elektrischen Motor, mit dem der Zugmechanismus aus einer Startposition heraus in eine Zugrichtung verlagerbar ist, eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Motors und eine Bedieneinrichtung, die mit der Steuereinrichtung verbunden ist, aufweist.
  • Ferner betrifft die Verbindung ein Verfahren zum Herstellen einer nicht lösbaren Verbindung mit Hilfe eines Verbindungselements, bei dem bei Betätigung einer Bedieneinrichtung ein durch eine Steuereinrichtung gesteuerter elektrischer Motor einen Zugmechanismus aus einer Startposition in eine Zugrichtung bewegt und dadurch das Verbindungselement oder ein damit in Eingriff stehendes Zusatzelement verformt.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Setzgerätes beschrieben, mit dem eine Blindnietmutter gesetzt wird. Die Erfindung ist jedoch auch bei anderen Verbindungselementen anwendbar, beispielsweise einem Schließringbolzen, einem Blindniet ohne Dornabriss oder einem so genannten "Bulb-tite-rivet" oder Presslaschenniet.
  • Zum Setzen einer Blindnietmutter wird ein Zugdorn in die Blindnietmutter eingeschraubt. Die Blindnietmutter wird dann in eine Bohrung in einem Fügegut eingesetzt, bis ihr Setzkopf am Fügegut anliegt. Der Zugdorn wird mit Hilfe des Zugmechanismus des Setzgeräts in eine Zugrichtung gezogen. Dabei verformt sich auf der dem Setzkopf abgewandten Seite des Fügeguts der Schaft der Blindnietmutter und bildet einen Schließkopf. Wenn der Schließkopf fertig ausgebildet ist, kann der Zugdorn aus dem Gewinde der Blindnietmutter herausgeschraubt werden und der Setzvorgang ist beendet. Die Bewegung des Zugmechanismus wird üblicherweise dadurch ausgelöst, dass der Bediener die Bedieneinrichtung betätigt, beispielsweise durch einen Druckschalter. Auf das von der Bedieneinrichtung erzeugte Betätigungssignal setzt die Steuereinrichtung den Motor in Betrieb.
  • Der Setzvorgang kann beispielsweise dadurch beendet werden, dass der Bediener die Bedieneinrichtung loslässt. In diesem Fall ist eine zuverlässige Aussage über die Qualität der Verbindung aber praktisch nicht zu machen.
  • Es ist daher bekannt, den Weg zu messen, den der Zugmechanismus von der Startposition aus in dem Gehäuse zurücklegt. Wenn ein vorbestimmter Weg zurückgelegt worden ist, geht man davon aus, dass der Schließkopf in gewünschter Weise ausgebildet worden ist.
  • Die Verbinder, die zum Herstellen der nicht lösbaren Verbindung verwendet werden, sind Massenprodukte. Trotz einer hohen Qualität bei der Herstellung derartiger Massenprodukte lässt sich eine gewisse Streuung nicht vermeiden. Die Überwachung des Setzvorganges mit Hilfe des von dem Zugmechanismus zurückgelegten Weges kann daher dazu führen, dass der Zugmechanismus zum Ende des Setzvorganges hin eine relativ große Kraft aufbringen muss. Dies bedeutet einen erheblichen Energieverbrauch, was insbesondere bei Setzgeräten von Nachteil ist, die von einer Batterie oder einem Akkumulator gespeist werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Energieverbrauch beim Setzvorgang günstig zu gestalten.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Setzgerät der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Steuereinrichtung eine Kraftmesseinrichtung aufweist und den Antrieb des Zugmechanismus in Zugrichtung beendet, wenn ein mit Hilfe der Kraftmesseinrichtung erzeugtes Signal mit einem Sollwert übereinstimmt.
  • Bei einem derartigen Setzgerät ist es nicht mehr notwendig, den von dem Zugmechanismus zurückgelegten Weg zu überwachen. Man geht vielmehr davon aus, dass man die Ausbildung des Schließkopfes oder die vollständige Beendigung eines Umformvorgangs bei anderen Verbindertypen auch dadurch kontrollieren kann, dass man überwacht, ob der Setzvorgang mit einer gewissen Zugkraft abgeschlossen worden ist. Wenn die vorbestimmte Kraft erreicht worden ist, dann ist der Schließkopf ausgebildet und die Bewegung des Zugmechanismus kann beendet werden. Da durch den Sollwert gleichzeitig eine Maximalkraft definiert wird, können unerwünschte Kraftspitzen nicht auftreten. Bei einem Elektromotor steigt der Stromverbrauch überproportional gegenüber der Kraft, so dass dadurch eine erhebliche Energieeinsparung erzielt werden kann. Die Kraftmesseinrichtung kann die Kraft unmittelbar oder eine der Kraft entsprechende oder mit der Kraft in Beziehung stehende Größe ermitteln. Es reicht allerdings aus, die Kraft zu überwachen. Es ist nicht erforderlich, in die Steuerung des Elektromotors einzugreifen, um die Kraft während der Bewegung des Zugmechanismus zu regeln oder eine bestimmte Kurve abzufahren. Man geht davon aus, dass der Setzvorgang dann mit der gewünschten Qualität durchgeführt worden ist, wenn der Sollwert der Kraft erreicht worden ist.
  • Vorzugsweise steuert die Steuereinrichtung bei Übereinstimmen des Signals mit dem Sollwert den Motor um und bewegt den Zugmechanismus entgegen der Zugrichtung. Damit wird der Zugmechanismus wieder in Richtung auf die Startposition bewegt, so dass für diese Bewegung praktisch keine Zeit verloren geht.
  • Vorzugsweise bewegt die Steuereinrichtung den Zugmechanismus bis in die Startposition. Damit steht am Ende des Setzvorganges der Zugmechanismus wieder dort, wo er einen neuen Setzvorgang beginnen kann. Da die Bewegung in die Startposition unmittelbar nach Beendigung des Setzvorganges erfolgt, wird im Grunde die kürzest mögliche Zykluszeit für den Setzvorgang erreicht.
  • Hierbei ist bevorzugt, dass die Steuereinrichtung den Zugmechanismus oder einen Teil davon bei der Bewegung in die Startposition rotatorisch antreibt. Zum Setzen einer Blindnietmutter wird üblicherweise der Zugdorn in die Blindnietmutter eingeschraubt. Nach dem Ausbilden des Schließkopfes sollte der Zugdorn aus der Blindnietmutter wieder herausgeschraubt werden. Dies kann bereits während der Rückbewegung des Zugmechanismus in die Startposition erfolgen.
  • Bevorzugterweise weist die Kraftmesseinrichtung eine Stromüberwachungseinrichtung auf, die einen dem Motor zugeführten Strom fortlaufend ermittelt, und aus dem Strom eine der von der Zugeinrichtung erzeugten Kraft entsprechende Größe ermittelt. Wenn der Zugmechanismus in Zugrichtung bewegt wird, steigt die zum Bewegen des Zugmechanismus notwendige Kraft und damit das zum Erzeugen der Kraft notwendige Drehmoment des Motors an. Dies ist dadurch bedingt, dass durch die Bewegung des Zugmechanismus der Schließkopf der Niethülse der Blindnietmutter ausgebildet oder bei einem Schließringbolzen der Schließring verformt wird. Es gibt einen eindeutigen Zusammenhang zwischen dem Drehmoment und dem vom Motor aufgenommenen Strom, der beispielsweise über eine Kennlinie definiert werden kann. Die Kennlinie kann vom Hersteller des Motors vorgegeben oder mit einfachen Versuchen ermittelt werden. Man kann also das Erreichen der vorgegebenen Kraft auch einfach dadurch feststellen, dass man den Strom fortlaufend mit einem vorgegebenen Sollwert erreicht.
  • Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung einen Sollwerteingang auf. Damit ist es möglich, den Sollwert zu verändern. Unterschiedliche Arten von Verbindungselementen erfordern beispielsweise unterschiedliche Kräfte, um die Verformung in ausreichendem Maße zu bewirken. Die unterschiedlichen Sollwerte können über den Sollwerteingang zugeführt werden. Die Sollwerte können auch über eine Einstelleinrichtung am Setzgerät verändert werden, beispielsweise ein Einstellrad oder durch Schalter, die einzeln oder in Kombination betätigt werden können. Natürlich ist es auch möglich, die Sollwerte auf andere Weise zuzuführen, beispielsweise über eine Computer-Schnittstelle.
  • Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Steuereinrichtung die von der Zugeinrichtung aufgebrachte Kraft fortlaufend ermittelt und mit einem Sollwert vergleicht und bei Erreichen des Sollwerts den Antrieb des Zugmechanismus in Zugrichtung beendet. Die Kraft kann unmittelbar oder mittelbar über eine der Kraft entsprechende Größe ermittelt werden.
  • Wie oben im Zusammenhang mit dem Setzgerät erläutert worden ist, reicht die Ermittlung der Kraft aus, um die Qualität der Ausbildung des Schließkopfes oder einer anderen Verformung sicherzustellen. Da damit gleichzeitig ein Maximalwert der Kraft definiert worden ist, können Kraftspitzen, die diesen Maximalwert übersteigen, nicht auftreten. Damit werden auch entsprechende Strommaxima vermieden, so dass der Energieverbrauch beim Setzvorgang günstig gestaltet werden kann.
  • Vorzugsweise ändert man bei Erreichen des Sollwerts die Bewegungsrichtung des Zugmechanismus. Damit werden auch die Zykluszeiten kurz gehalten. Der Zugmechanismus steht dann nach Beendigung eines Setzvorganges schnell wieder für einen neuen Setzvorgang zur Verfügung.
  • Dies gilt insbesondere dann, wenn man den Zugmechanismus bis in die Startposition bewegt. Damit wird im Grunde die kürzest mögliche Zykluszeit für einen Setzvorgang erreicht.
  • Bevorzugterweise treibt man bei der Rückbewegung des Zugmechanismus in Richtung der Startposition den Zugmechanismus oder Teile davon rotatorisch an. Damit lässt sich bei der Rückbewegung der Zugdorn aus der gesetzten Blindnietmutter herausdrillen. Auch dies dient einer Zeitersparnis.
  • Bevorzugterweise überwacht man zur Ermittlung der Kraft die Stromaufnahme des Motors und vergleicht sie mit einem Sollwert. Die vom Zugmechanismus aufgebrachte Kraft, die zur Ausbildung des Setzkopfes oder zur Verformung eines Schließringbolzens oder eines anderen Verbindungselementes notwendig ist, erfordert ein gewisses Drehmoment des elektrischen Motors. Das vom Motor erzeugte Drehmoment und der vom Motor aufgenommene Strom stehen in einem eindeutigen Zusammenhang. Man kann daher den aufgenommenen Strom mit einem Sollwert vergleichen. Wenn der Strom den Sollwert erreicht, ist auch die gewünschte Kraft erreicht worden. Dies ist ein zuverlässiges Kriterium, um den Setzvorgang zu beenden.
  • Bevorzugterweise ist der Sollwert durch ein Eingabeelement am Setzgerät veränderbar. Bei diesem Eingabeelement kann es sich beispielsweise um einen oder mehrere Schalter handeln oder um ein Einstellrad.
  • Vorzugsweise ist der Sollwert von außen veränderbar. Damit lassen sich unterschiedliche Sollwerte vorgeben, so dass man auch unterschiedlichen Verbindungselementen Rechnung tragen kann.
  • In einer alternativen Ausgestaltung ermittelt man den Sollwert während der Bewegung des Zugmechanismus, indem man ein Zwischenmaximum der Kraft ermittelt und das Zwischenmaximum mit einem Faktor (1+x) multipliziert, wobei x ≥ 0,3 ist. Beim Setzen einer Blindnietmutter steigt die Kraft, die der Zugmechanismus aufbringen muss, zunächst an, bis die Niethülse etwas ausknickt. Die nach dem Ausknicken der Niethülse erforderliche Kraft zum Umformen der Niethülse ist etwas geringer als die zum Ausknicken der Niethülse erforderliche Kraft, so dass sich hier ein Zwischenmaximum ergibt. Man kann nun den Sollwert dadurch festlegen, dass man ihn beispielsweise auf die Kraft dieses Zwischenmaximums plus 30 % oder mehr festlegt. Auch dadurch lässt sich eine zuverlässige Überwachung des Setzvorganges erhalten.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
    • Fig. 1
    eine stark schematisierte Ansicht von wesentlichen Funktionselementen eines Blindnietmuttersetzgeräts und
    Fig. 2
    einen stark schematisierten Verlauf der Kraft über den Weg beim Setzen einer Blindnietmutter.
  • Die nachfolgende Erläuterung erfolgt am Beispiel eines Blindnietmuttersetzgeräts. Entsprechende Funktionen kann man auch bei Setzgeräten für andere Verbinder, beispielsweise Schließringbolzen oder Presslaschenniete, nutzen.
  • Der mechanische Aufbau eines Blindnietmuttersetzgeräts ist beispielsweise von einem Setzgerät mit der Bezeichnung "Fire Bird" der GESIPA Blindniettechnik GmbH, Mörfelden-Walldorf, Deutschland, bekannt. Aus diesem Grunde werden im Folgenden nur die Funktionselemente erläutert, die zum Verständnis der vorliegenden Erfindung wesentlich sind.
  • Ein Blindnietmuttersetzgerät 1 weist ein nicht näher dargestelltes Gehäuse auf, in dem ein Zugmechanismus angeordnet ist. Der Zugmechanismus weist eine Aufnahme 2 für einen Gewindedorn 3 auf, der in eine nicht näher dargestellte Blindnietmutter eingeschraubt werden kann, um die Blindnietmutter zu setzen. Die Aufnahme 3 ist mit einer Gewindespindel 4 verbunden, die mit einer Getriebeeinrichtung 5 in Eingriff steht. Die Getriebeeinrichtung 5 ist über ein Übertragungselement 6 mit einem reversierbaren elektrischen Motor 7 verbunden.
  • Die Aufnahme 2 kann in eine Zugrichtung 8 bewegt werden, die durch einen Pfeil symbolisiert sind. Die Bewegung der Aufnahme 2 beginnt in einer vorderen Endlage im Gehäuse, die vereinfacht auch als "Startposition" bezeichnet wird. Die Aufnahme 2 ist auch rotatorisch antreibbar, wie dies durch einen Doppelpfeil 9 symbolisiert ist. Durch die Drehbewegung der Aufnahme 2 wird auch der Gewindedorn 3 in Drehung versetzt, so dass er in die Blindnietmutter eingeschraubt und aus der Blindnietmutter herausgeschraubt werden kann.
  • Der Motor 7 ist mit einer Steuereinrichtung 10 verbunden. Die Steuereinrichtung 10 erhält elektrische Energie von einer Batterie 11, die auch als wieder aufladbare Batterie oder Akkumulator ausgebaut sein kann. Die Steuereinrichtung 10 ist mit einer Bedieneinrichtung 12 verbunden, die ein Bedienelement in Form eines Tasters oder Druckschalters 14 aufweist.
  • Die Steuereinrichtung 10 führt dem elektrischen Motor 7 über eine Zuleitung 14 Energie in Form von elektrischem Strom zu. In der Zuleitung 14 (oder an einer anderen Position in der Steuereinrichtung 10) ist ein Stromsensor 15 angeordnet, der den Strom durch die Zuleitung 14 fortlaufend ermittelt.
  • Die Steuereinrichtung 10 weist eine Vergleichseinrichtung 16 auf, die den vom Stromsensor 15 ermittelten Strom fortlaufend mit einem über einen Sollwerteingang 17 zugeführten Sollwert FS vergleicht.
  • Fig. 2 zeigt in schematischer Form den Verlauf der Kraft F des Zugmechanismus über den Weg s, den die Aufnahme 2 bei einem Setzvorgang einer Blindnietmutter zurücklegt. Dargestellt ist eine Funktion 18. Aus der Funktion 18 ergibt sich, dass beim Setzen einer Blindnietmutter die Kraft F zunächst ansteigt. In vielen Fällen ergibt sich ein Zwischenmaximum 19, wenn sich die Niethülse der Blindnietmutter beginnt, zu verformen. Danach sinkt die Kraft zunächst etwas und steigt dann wieder weiter an, was darauf zurückzuführen ist, dass sich der Schließkopf der Niethülse ausbildet. Der Setzvorgang wird beendet, wenn die Kraft F den Sollwert FS erreicht.
  • Die Kraft, deren Verlauf durch die Funktion 18 in Fig. 2 dargestellt ist, wird über die Getriebeeinrichtung 5 durch ein Drehmoment des Motors 7 erzeugt. Die Stromaufnahme des Motors 7 korreliert in ausreichender Weise mit dem Drehmoment, d.h. wenn das Drehmoment ansteigt, dann steigt auch die Stromaufnahme des Motors an. Dies lässt sich beispielsweise durch eine Kennlinie darstellen, die vom Hersteller des Motors bereitgestellt oder durch einfache Versuche ermittelt werden kann.
  • Man geht nun davon aus, dass es zum Ausbilden des Schließkopfes ausreicht, die Blindnietmutter mit einer maximalen Kraft zu beaufschlagen. Diese ist durch den Sollwert FS dargestellt. Es ist nicht notwendig, eine darüber hinausgehende Kraft über den Gewindedorn 3 und die Aufnahme 2 auf die Blindnietmutter wirken zu lassen. Eine darüber hinausgehende Kraft hätte einen erhöhten Stromverbrauch zur Folge, weil die Stromaufnahme in der Regel nicht linear, sondern etwa quadratisch mit dem Drehmoment ansteigt. Dementsprechend kann die Steuereinrichtung 10 bei Erreichen des Sollwerts FS den Setzvorgang unmittelbar beenden, ohne dass es weiterer Signale, beispielsweise dem Signal eines Wegsensors, bedarf.
  • Es ist auch nicht erforderlich, die fortlaufend ermittelte Kraft in einen Regelvorgang einzubeziehen. Vielmehr kann der Motor 7 während des gesamten Setzvorgangs relativ einfach gesteuert werden. Im Grunde ist es nur erforderlich, den Motor 7 mit elektrischer Energie zu versorgen, so dass er sich dreht, um die Aufnahme 2 zu bewegen. Es ist lediglich erforderlich, dass der Motor die dem Sollwert FS entsprechende Kraft erreicht.
  • Die Kraft, die zur ordnungsgemäßen Ausbildung des Schließkopfs der Blindnietmutter erforderlich ist, kann vom Hersteller der Blindnietmutter vorgegeben und beispielsweise auf der Verpackung der Blindnietmutter aufgedruckt werden. Diese Kraft kann über den Sollwerteingang 17 in das Setzgerät 1 eingegeben werden. Die Umrechnung zwischen Kraft und Strom kann dann automatisch in der Steuereinrichtung 10 erfolgen.
  • Der Sollwerteingang 17 kann auf unterschiedliche Arten versorgt werden. In einer sehr einfachen Art wird der Sollwert FS vom Hersteller des Setzgeräts 1 vorgegeben und beispielsweise in einem nicht flüchtigen Speicher abgelegt. In diesem Fall ist der Sollwert FS nur von einem Wartungsspezialisten, nicht jedoch vom Benutzer veränderbar. Alternativ dazu kann der Sollwert FS auch vom Benutzer verändert werden. Hierzu kann beispielsweise am Setzgerät 1 ein Einstellrad oder eine Einstellschaltereinrichtung vorgesehen sein. In der Regel reicht es aus, wenn das Einstellrad eine Folge von Ziffern 1....x aufweist, die mit einer Markierung in Übereinstimmung gebracht werden können. Schließlich kann das Setzgerät auch eine Computer-Schnittstelle aufweisen, über die man dann einen Sollwert eingeben kann.
  • Der Sollwert FS kann auch auf andere Weise festgelegt werden. Wie oben erläutert, zeigt der Kraftverlauf ein Zwischenmaximum 19. Dieses Zwischenmaximum 19 erlaubt jedenfalls in ausreichender Annäherung eine Aussage über das Verformungsverhalten der Niethülse der Blindnietmutter. Man kann den Sollwert FS dann so festlegen, dass er beispielsweise 30 % größer ist als das Zwischenmaximum 19. Auch in diesem Fall lässt sich der Setzvorgang mit ausreichender Zuverlässigkeit abschließen.
  • Die Steuereinrichtung 10 steuert in dem Augenblick, in dem die Kraft (oder entsprechend der vom Motor 7 aufgenommene Strom) mit dem Sollwert übereinstimmt, den Motor 7 um und bewegt den Zugmechanismus mit der Aufnahme 2, dem Gewindedorn 3 und der Gewindespindel 4 entgegen der Zugrichtung 8. Diese Bewegung kann bis in die Startposition erfolgen, so dass das Setzgerät 1 einen kompletten Zyklus durchläuft, bei dem ein Bediener durch Drücken der Taste 13 allerdings lediglich den Start vorgeben muss. Der Rest des Setzvorgangs erfolgt automatisch.
  • Bei der Rückbewegung kann die Steuereinrichtung 10 die Aufnahme 2 auch rotatorisch antreiben, um den Gewindedorn 3 aus der Blindnietmutter heraus zu drillen. Auch damit werden die Zykluszeiten kurz gehalten.
  • Der Stromsensor 15 kann auch an anderer Stelle angeordnet sein. Er kann, wie oben erläutert, auch Bestandteil der Steuereinrichtung 10 sein. Er kann auch zwischen der Steuereinrichtung 10 und der Batterie 11 angeordnet sein.

Claims (14)

  1. Setzgerät (1) zum Herstellen einer nicht lösbaren Verbindung mit Hilfe eines Verbindungselements, wobei das Setzgerät (1) ein Gehäuse, einen Zugmechanismus (2-4) im Gehäuse, einen elektrischen Motor (7), mit dem der Zugmechanismus (2-4) aus einer Startposition heraus in eine Zugrichtung (8) verlagerbar ist, eine Steuereinrichtung (10) zum Ansteuern des Motors (7) und eine Bedieneinrichtung (12), die mit der Steuereinrichtung (10) verbunden ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) eine Kraftmesseinrichtung aufweist und den Antrieb des Zugmechanismus (2-4) in Zugrichtung beendet, wenn ein mit Hilfe der Kraftmesseinrichtung erzeugtes Signal mit einem Sollwert (FS) übereinstimmt.
  2. Setzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) bei Übereinstimmung des Signals mit dem Sollwert (FS) den Motor (7) umsteuert und den Zugmechanismus (2-4) entgegen der Zugrichtung (8) bewegt.
  3. Setzgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung den Zugmechanismus bis in die Startposition bewegt.
  4. Setzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) den Zugmechanismus (2-4) oder einen Teil davon bei der Bewegung in die Startposition rotatorisch antreibt.
  5. Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrichtung eine Stromüberwachungseinrichtung (15) aufweist, die einen dem Motor (7) zugeführten Strom fortlaufend ermittelt, und aus dem Strom eine der von dem Zugmechanismus (2-4) erzeugten Kraft entsprechende Größe ermittelt.
  6. Setzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) einen Sollwerteingang (17) aufweist.
  7. Verfahren zum Herstellen einer nicht lösbaren Verbindung mit Hilfe eines Verbindungselements, bei dem bei Betätigung einer Bedieneinrichtung (12) ein durch eine Steuereinrichtung (10) gesteuerter elektrischen Motor (7) einen Zugmechanismus (2-4) aus einer Startposition in eine Zugrichtung (8) bewegt und dadurch das Verbindungselement oder ein damit in Eingriff stehendes Zusatzelement verformt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) die von der Zugeinrichtung (2-4) aufgebrachte Kraft fortlaufend ermittelt und mit einem Sollwert (FS) vergleicht und bei Erreichen des Sollwerts den Antrieb des Zugmechanismus (2-4) in Zugrichtung beendet.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man bei Erreichen des Sollwerts (FS) die Bewegungsrichtung des Zugmechanismus (2-4) ändert.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man den Zugmechanismus (2-4) bis in die Startposition bewegt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass man bei der Rückbewegung des Zugmechanismus (2-4) in Richtung der Startposition den Zugmechanismus (2-4) oder Teile davon rotatorisch antreibt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass man die Stromaufnahme des Motors (7) überwacht und aus dem aufgenommenen Strom eine der von der Zugeinrichtung (2-4) aufgenommen Kraft entsprechende Größe ermittelt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (FS) durch ein Eingabeelement am Setzgerät veränderbar ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert von außen veränderbar ist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass man den Sollwert (FS) während der Bewegung des Zugmechanismus (2-4) ermittelt, indem man ein Zwischenmaximum (19) der Kraft ermittelt und das Zwischenmaximum mit einem Faktor (1+x) multipliziert, wobei x ≥ 0,3 ist.
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