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  • 专利说明
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  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Scherzugbolzen-Verbindungmindestens zweier Bauteile (1, 2), mit mindestens folgenden Schritten:Einsetzeneines Scherzugbolzens (4) durch die Bauteile (1, 2) und Aufsetzeneines Ringes (11),Aufsetzen einer Pistole (12) auf einen Schaft(6) des Scherzugbolzens (4) und Ergreifen eines Dorns (8) des Scherzugbolzensmit einer Klemmbacke (15) der Pistole undSetzen des Scherzugbolzens(4) in mindestens folgenden Teilschritten unter Messung einer Kraftund eines Verstellweges zwischen einem Mundstück (14) und der Klemmbacke(15) der Pistole und Ausgabe eines Kraftsignals (F) und eines Wegsignals(S):b) radiales Verpressen des Ringes (11) in dem Befestigungsbereich(7) undc) Abreißendes Dornes (8) von dem Befestigungsbereich (7) bis zud) einemBruch der Sollbruchstelle (9),dadurch gekennzeichnet, dassdasKraftsignal (F) und das Wegsignal (S) der Teilschritte (b, c, d)mit vorgegebenen Vergleichswerten eines ordnungsgemäßen Setzprozessesverglichen werden und beurteilt wird, ob ein ordnungsgemäßer Setzprozessvorliegt.
    公开号:DE102004020409A1
    申请号:DE200410020409
    申请日:2004-04-23
    公开日:2005-11-10
    发明作者:Harri Koller
    申请人:Faurecia Autositze GmbH and Co KG；
    IPC主号:B21J15-02
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Scherzugbolzen-Verbindung.
    [0002] Scherzugbolzendienen der Verbindung zweier Bauteile, z. B. aufeinander liegenderBleche. Der Benutzer setzt den Scherzugbolzen durch fluchtende Löcher derBauteile, legt einen Ring von der anderen Seite her über denSchaft des Bolzens, setzt eine Pistole auf den Schaft des Bolzensund betätigt sie.Der Ring wird in Rillungen des Schaftes des Scherzugbolzens unterAusbildung eines Formschlusses verpresst, wobei das Ende des Verpressvorgangesfür denBenutzer durch den Abriss des axial äußeren Dornes des Schaftes ersichtlichist.
    [0003] Problematischbeim Setzen von Scherzugbolzen ist die sichere und schnelle Feststellung,ob eine ordnungsgemäße Verbindunghergestellt wurde. Hierbei könnenunterschiedliche Fehler auftreten; zum einen kann der Benutzer denzu verpressenden Ring falsch herum aufsetzen, so dass er nachfolgend nichtordnungsgemäß in denRillungen verpresst wird. Weiterhin kann der Benutzer die Setzpistoleunter einem unzulässighohen Winkel gegenüberder Achse des Bolzens aufsetzen, so dass aufgrund der Schrägstellungkeine ordnungsgemäße Verpressung erreichtwird.
    [0004] Einestandardisierte Erkennung, ob ein ordnungsgemäßer Setzvorgang erreicht wordenist oder nicht, ist bisher nicht möglich. Insbesondere beim Setzenvieler Verbindungen währendder Montage eines Bauteiles kann es daher zu unzulässigen Fehlern auchin sicherheitsrelevanten Bereichen kommen.
    [0005] Die DE 203 14 362 U1 zeigtein Nietverarbeitungsgerätmit einem Drucksensor und einem Wegmesssensor zur Ermittlung vonMesssignalen zur Beurteilung der Qualität der erzeugten Verbindung.Die DE 198 46 463C2 und die DE42 17 901 C2 zeigen Verfahren und Vorrichtungen zum Setzenvon Nieten bzw. Blindnieten unter Messung der Kraft.
    [0006] DerErfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Herstelleneiner Scherzugbolzen-Verbindung zu schaffen, das eine sichere Befestigungund sichere Erkennung, ob ein ordnungsgemäßer Setzvorgang vorliegt, ermöglicht.
    [0007] DieseAufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. DieUnteransprüchebeschreiben bevorzugte Weiterbildungen. Die erfindungsgemäß gesetztenScherzugbolzen können hierbeiz.B. auch Dornbruchniete oder andere Niete sein, bei denen durchradiale Verpressung eines Ringes oder einer Buchse in einen Befestigungsbereich einFormschluss erreicht wird und nachfolgend ein Dorn des Nietes abgebrochenbzw. abgerissen wird.
    [0008] DerErfindung liegt der Gedanke zu Grunde, die zwischen dem Klemmbackenund dem Mundstückauftretende Kraft und den Verschiebeweg des Mundstückes zuermitteln und die Messsignale in mehrere Teilschritte zu unterteilen,die füreinen ordnungsgemäßen Setzvorgangcharakteristische Eigenschaften erfüllen. Dem liegt die Erkenntniszu Grunde, dass insbesondere das ordnungsgemäße Verpressen des Ringes inden Rillungen des Schaftes sowie der ordnungsgemäße Abrissvorgang des Dornesdurch charakteristische Messsignale standardisiert erkannt werdenkönnen.
    [0009] Hierbeiwird insbesondere das ordnungsgemäße Verpressen des Ringes inden Rillungen als entsprechende Erhöhung des gemessenen Kraftsig nalsin Abhängigkeitdes fortschreitendem Wegsignals und der ordnungsgemäße Abrissvorgangals weitere deutliche Erhöhungdes Kraftsignals in Abhängigkeitdes Wegsignal erkannt, wobei der ordnungsgemäße Abrissvorgang sich durcheine deutliche Erhöhungder Signalkurve in einem Kraft-Weg-Diagrammergibt.
    [0010] InAbhängigkeitvon dem Vergleich der Teilschritte miteinander oder mit vorgegebenenVergleichswerten kann entschieden werden, ob ein Fehler vorliegt.Bei Erkennen einer fehlerhaften Verbindung kann ein entsprechendesFehlersignal an den Benutzer ausgegeben werden, so dass er die erzeugteVerbindung lösenund eine neue Verbindung setzen kann.
    [0011] DieErfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungenan einer Ausführungsform näher erläutert. Eszeigen:
    [0012] 1a bis 1d die Prozessschritte des Setzens einesScherzugbolzens;
    [0013] 2 einKraft-Weg-Diagramm verschiedener Messkurven.
    [0014] ZweiBauteile 1 und 2 werden mit fluchtenden Löchern 3 aufeinandergelegt. Ein Scherzugbolzen 4 mit einem Kopf 5 undeinem Schaft 6, der einen an den Kopf 5 anschließenden Befestigungsbereich 7,einen als Abrissbereich dienenden Dorn 8 und eine zwischendem Befestigungsbereich 7 und dem Dorn 8 ausgebildeteSollbruchstelle 9 aufweist, wird in 1 von untendurch die Löcher 3 gesetzt.Zumindest in dem Befestigungsbereich 7, vorteilhafterweiseauch in dem Dorn 8, sind über den Umfang verlaufendeRillungen 10 ausgebildet. Ein Ring 11 wird von oben über denSchaft 6 gesetzt und liegt auf dem oberen Bauteil 1 auf,wobei er den Befestigungsbereich 7 umgibt.
    [0015] DieBefestigung des Scherzugbolzens 4 erfolgt über einevon oben angesetzte, als Setzvorrichtung dienende Scherzugbolzen-Pistole 12 miteinem äußeren Mundstück 14 undeiner inneren Klemmbacke 15, die in axialer Richtung relativzueinander verschiebbar sind. Die Klemmbacke 15 dient hierbei zumGreifen des Dornes 8; das Mundstück 14 dient zu derAnlage auf dem oberen Bauteil 1, dem Verformen des Ringes 11 undzum Gegenhalten, wenn der Dorn 8 durch die Klemmbacke 15 abgerissenwird. Zwischen dem Mundstück 14 undder Klemmbacke 15 ist eine in 1 lediglichangedeutete Messvorrichtung 16 zum Messen einer Kraft bzw.eines Druckes zwischen der Klemmbacke 15 und dem Mundstück 14 undzur Ausgabe eines Kraftsignals F und weiterhin zur Messung einesaxialen Verschiebeweges der Klemmbacke 15 in dem Mundstück 14 und Ausgabeeines Wegsignals S vorgesehen. Die Messvorrichtung 16 kannhierbei z.B. auch mehrteilig ausgebildet sein und die Kraft undden Weg mit unterschiedlichen Sensoren messen.
    [0016] In 2 istdas Kraftsignal F gegenüberdem Wegsignal S fürden nachfolgenden Prozess aufgetragen, wobei die Kurve K1 einenordnungsgemäßen Setzvorgangbeschreibt. Hierbei sind die Teilschritte b bis d des Setzvorgangesder 1 eingetragen, wobei der Teilschritt b in weitereTeilschritte b1 und b2 unterteilt ist.
    [0017] Gemäß 1a wird der Scherzugbolzen 4 vondem Benutzer mit der Scherzugbolzen-Pistole 12 ergriffen,indem die Klemmbacke 15 über den Dorn 8 gesetztwird und das Mundstück 14 nachunten verfahren wird, bis in 1b dieKlemmbacke 15 den Dorn 8 ergriffen hat und dasMundstück 14 aufdem Ring 11 zur Anlage gekommen ist, wobei das Mundstück 14 gegebenenfallsbereits begonnen hat, den Ring 11 zu verformen.
    [0018] Nachfolgendwird das Mundstück 14 gegenüber derKlemmbacke 15 in axialer Richtung nach unten geschoben,wobei es den Ring 11 verformt. Hierbei presst ein konischerMundbereich 13 des Mundstücks 14 den Ring 11 radialnach innen in die Rillungen 10 des Befestigungsbereiches 7,so dass der verpresste Ring 11 einen Formschluss mit dem Befestigungsbereich 7 desSchaftes 6 ausbildet. Bei diesem Pressvorgang wird zunächst einbreiterer oberer Bereich 18 des Ringes 11 undnachfolgend der dünnwandigereuntere Bereich des Ringes 11 verformt. In dem Kraft-Weg-Diagrammder 2 ist somit bei dem ordnungsgemäßen Prozessverlaufgemäß der KurveK1 zwischen dem Beginn der Ringverformung bei b1 – der demin 1b gezeigten Ausgangszustand der 1b entspricht – zunächst beizunehmendem Verstellweg S eine deutliche Erhöhung der Kraft F zu messen,bis bei b2 die Verformung des breiteren oberen Bereiches 18 beendetist und von b2 bis c nachfolgend der untere Bereich des Ringes 11 verformtwird, was aufgrund des geringeren Widerstandes im Kraft-Weg-Diagrammder 2 zu einer geringeren Steigung der Kurve K1 führt.
    [0019] In 1c ist diese Verformung bzw. Einschnürung desRings 11 beendet, wobei das Mundstück 14 auf dem oberenBauteil 1 zur Anlage gekommen ist. Nachfolgend wird beider weiteren Verstellung der Klemmbacke 15 gegenüber dembereits auf dem oberen Bauteil 1 aufliegenden Mundstück 14 die Sollbruchstelle 9 ausgedünnt undhierdurch der Dorn 8 von dem Befestigungsbereich 7 abgetrennt.
    [0020] In 1d ist der Dorn 8 völlig abgetrennt, woraufhiner mit der gesamten Scherzugbolzen-Pistole 12 entferntwird. Entsprechend wird gemäß der KurveK1 von 2 zwischen c und d bei einer kleinen Wegdifferenzeine deutliche Krafterhöhungals Peak gemessen, der nach Abriss bzw. Bruch der Sollbruchstelle 9 schlagartigauf Null abfällt.
    [0021] Esergibt sich somit bei einem ordnungsgemäßen Setzvorgang eine MesskurveK1 mit charakteristischem Messprofil. Erfindungsgemäß können dieSignale F und S an eine Steuereinrichtung 20 ausgegebenwerden, die selbsttätigerkennt, ob ein ordnungsgemäßer oderfehlerhafter Setzvorgang vorliegt. Hierzu können z.B. die in das Kraft-Weg-Diagrammder 2 einge zeichneten Fenster W1 und W2 herangezogenwerden, wobei die Steuereinrichtung 20 überprüft, ob und an welchem Randdie Messkurve jeweils in die Fenster W1 und W2 eintritt und austritt.Bei dem ordnungsgemäßen Prozessverlauftritt die Kurve K1 zwischen b2 und c durch den linken Rand in daserste Fenster W1 ein und durch den rechten Rand aus dem ersten FensterW1 aus, und von c ausgehend durch den linken Rand in das zweiteFensters W2 ein und durch den unteren Rand wieder aus.
    [0022] Nichtordnungsgemäß durchgeführte Setzvorgänge unterscheidensich im jeweiligen Kurvenverlauf von K1 deutlich. Sie können beispielsweise auftreten,indem der Ring 11 verkehrt herum auf den Schaft 6 aufgesetztwird und dementsprechend nachfolgend nicht richtig in die Rillungen 10 verpresst werdenkann. In diesem Fall ergibt sich die gestrichelte Kurve K2 der 2,bei der eine deutlich geringere Krafterhöhung zwischen b1 und c auftrittund somit das erste Fenster W1 nicht durchschritten wird. An dermit ×2gekennzeichneten Stelle beginnt der Abriss des Dornes 8,wodurch wiederum eine deutliche Krafterhöhung gemessen wird und daszweite Fenster W2 wie bei der Kurve K1 durchschritten wird. DieStelle ×2kann sich hierbei im Allgemeinen von der beim ordnungsgemäßen Verlaufder Kurve K1 auftretenden Stelle c unterscheiden. Für den Benutzerder Scherzugbolzen-Pistole 12 wird zunächst aus dem gesetzten Scherzugbolzen 4 optischkein Unterschied erkennbar sein, da der Schaft 6 abgebrochen undeine Verformung des Ringes 11 aufgetreten ist. Die Messkurveder 2 zeigt jedoch einen deutlichen Unterschied, dendie Steuereinrichtung mittels der Fenstertechnik erkennen kann.
    [0023] Dieunterste Kurve K3 zeigt den Fall, dass kein Ring 11 über denSchaft 6 gelegt wird. Der Benutzer wird dies nach Aufsetzender Pistole nicht mehr direkt erkennen können; es findet von 1b, d.h.b1 in 2, ausgehend bei Zunahme des Weges s zunächst keinVerpressvorgang statt, so dass auch keine Krafterhöhung gemessenwird, bis bei einer Stelle ×3der Abriss des Dornes 8 beginnt. Auch hier stellt die Steuereinrichtung 20 fest,dass das erste Fenster W1 nicht durchschritten wird. Zur Differenzierungder Kurven K2 und K3 kann gegebenenfalls noch ein weiteres Fenstergesetzt werden.
    [0024] Auchein Werkzeugbruch, insbesondere ein Bruch des Mundstückes 14,kann einen ordnungsgemäßen Setzvorgangverhindern. Wenn hierbei keine oder lediglich eine geringfügige Verformungdes Ringes 11 auftritt, wird wiederum das erste FensterW1 gar nicht durchschritten oder es werden nicht beide seitlichenRänderdurchschritten.
    [0025] Fallsein Materialfehler an dem Ring 11 vorliegt und hierdurchsein Festigkeitswert zu hoch oder zu niedrig liegt, verläuft dieMesskurve zwischen b1 und c entsprechend anders; bei deutlichenAbweichungen von den vorgegebenen Normwerten, die zu fehlerhaftenSetzvorgängenführenkönnen,wird entsprechend das erste Fenster W1 nicht ordnungsgemäß durchschritten.Falls ein Materialfehler an dem Dorn 8 vorliegt, führt dieszu einer Abweichung der Messkurve zwischen c und d, die gegebenenfalls durchdas zweite Fenster W2 festgestellt werden kann.
    [0026] Weiterhinkann ein fehlerhafter Setzvorgang auftreten, indem die Scherzugbolzen-Pistole 12 von demBenutzer unter einem schrägenWinkel aufgesetzt wird, so dass keine ordnungsgemäße Verpressungdes Ringes 11 auftritt. Zwar kann bei einer derartigenMesskurve ein gewisser Anstieg des Kraftsignals F zwischen b1 undc auftreten, es wird bei einem zu hohen Winkel jedoch das ersteFenster W1 nicht ordnungsgemäß durchschritten;weiterhin tritt ein vorzeitiger Anstieg des Messsignals durch denbeginnenden Abriss des Dorns 8 bei einem kleineren WegS auf.
    [0027] Alternativoder zusätzlichzu der oben beschriebenen Fenstertechnik kann die Steuereinrichtung 20 dieDifferenz der Kraftsignale F zwischen dem Teilschritt c und demTeilschritt b berechnen. Falls diese Differenz einen vor gegebenenMindestwert unterschreitet, wird ein Fehlersignal einer fehlerhaftenRingbefestigung ausgegeben.
    [0028] Weiterhinkann die Steuereinrichtung 20 eine Differenz des KraftsignalsF zwischen Teilschritt d und Teilschritt c mit einem vorgegebenenVergleichswert vergleichen und in dem Fall, dass die Kraftdifferenzden vorgegebenen Vergleichswert unterschreitet, ein Fehlersignalzur Anzeige eines fehlenden Dornbruches ausgeben.
    [0029] Weiterhinkönnenmittlere Steigungen des Kraftsignals F in Abhängigkeit des Wegsignals S zwischenden Teilschritten b1 und b2, zwischen den Teilschritten b2 und c,und zwischen den Teilschritten c und d ermittelt und miteinanderund/oder mit vorgegebenen Vergleichswerten verglichen werden. Aus diesemVergleich kann ermittelt werden, ob ein ordnungsgemäßer oderfehlerhafter Setzvorgang vorliegt
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Verfahren zum Herstellen einer Scherzugbolzen-Verbindungmindestens zweier Bauteile (1, 2), mit mindestensfolgenden Schritten: Einsetzen eines Scherzugbolzens (4)durch die Bauteile (1, 2) und Aufsetzen einesRinges (11), wobei der Scherzugbolzen (4) einenKopf (5) und einen Schaft (6) mit einem Befestigungsbereich(7), einem Dorn (8) und eine Sollbruchstelle (9)zwischen dem Befestigungsbereich (7) und dem Dorn (8)aufweist, Bereitstellen einer Pistole (12), die eineKlemmbacke (15) zum Ergreifen des Dornes (8) undein Mundstück(14) zum Verpressen des Ringes (11) aufweist, wobeidie Klemmbacke (15) in dem Mundstück (14) in axialerRichtung verstellbar ist, Aufsetzen der Pistole (12)auf den Schaft (6) des Scherzugbolzens (4) undErgreifen des Dorns (8) mit der Klemmbacke (15),und Setzen des Scherzugbolzens (4) in mindestens folgendenTeilschritten unter Messung einer Kraft und eines Verstellwegeszwischen dem Mundstück(14) und der Klemmbacke (15) und Ausgabe einesKraftsignals (F) und eines Wegsignals (S): b) radiales Verpressendes Ringes (11) in dem Befestigungsbereich (7),und c) Abreißendes Dornes (8) von dem Befestigungsbereich (7)bis zu d) einem Bruch der Sollbruchstelle (9), dadurchgekennzeichnet, dass das Kraftsignal (F) und das Wegsignal(S) der Teilschritte (b, c, d) mit vorgegebenen Vergleichswerten einesordnungsgemäßen Setzprozessesverglichen werden und beurteilt wird, ob ein ordnungsgemäßer Setzprozessvorliegt.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Teilschritt b) des Verpressens des Ringes (11)in weitere Teilschritte (b1, b2) unterteilt wird.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass das ermittelte Kraftsignal (F) und das Wegsignal (S) in einemKraft-Weg-Diagrammaufgenommen und mit einer vorgegebenen Kurve (K1) eines ordnungsgemäßen Setzprozesses verglichenwerden.
    [4] Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass in einem Kraft-Weg-Diagramm mindestens einFenster (W1) gesetzt wird und ermittelt wird, ob die ermittelte Messkurve(K1, K2, K3) durch das Fenster (W1, W2) verläuft.
    [5] Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass ermittelt wird, ob die Ein- und Ausgänge der Messkurve (K1, K2,K3) an vorgegebenen Ränderndes mindestens einen Fensters (W1, W2) liegen.
    [6] Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,dass mindestens ein erstes Fenster (W1) in dem Teilschritt b) derVerpressung des Ringes (11) liegt.
    [7] Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass in dem Fall, dass das erste Fenster (W1) von der Messkurve(K2, K3) nicht oder nicht an den ordnungsgemäßen Rändern durchlaufen wird, aufeine fehlende oder fehlerhafte Verpressung des Ringes (11)oder einen Materialfehler in dem Ring (11) geschlossenwird.
    [8] Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass mindestens ein zweites Fenster (W2) gesetzt wird, das den Teilschrittc) des Abrisses des Dornes (8) bis zu dem Teilschritt d) desBruches des Dornes (8) erfasst.
    [9] Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,dass in dem Fall, dass das zweite Fenster (W2) von der Messkurvenicht oder nicht an den ordnungsgemäßen Rändern durchlaufen wird, aufeinen fehlenden oder fehlerhaften Abriss des Dornes (8) odereinen Materialfehler des Dornes (8) geschlossen wird.
    [10] Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass in dem Fall, dass die Differenz des Kraftsignals(F) vor dem Teilschritt c) zu dem Kraftsignal (F) vor dem Teilschrittb) einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet, ein Fehlersignalzur Anzeige einer fehlerhaften Ringbefestigung ausgegeben wird.
    [11] Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass eine Differenz des Kraftsignals (F) unmittelbarnach dem Teilschritt d) zu dem Kraftsignal (F) vor dem Teilschrittc) mit einem vorgegebenen Vergleichswert verglichen wird und indem Fall, dass die Kraftdifferenz den vorgegebenen Vergleichswertunterschreitet, ein Fehlersignal zur Anzeige eines fehlenden Bruchesdes Dornes (8) ausgegeben wird.
    [12] Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass mittlere Steigungen des Kraftsignals (F) inAbhängigkeitvom Wegsignal (S) zwischen den Teilschritten b) und c), und zwischenden Teilschritten c) und d) ermittelt und miteinander und/oder mitvorgegebenen Vergleichswerten verglichen werden, und aus dem Vergleichermittelt wird, ob ein ordnungsgemäßer oder fehlerhafter Setzprozessvorliegt.
    [13] Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,dass in dem Fall, dass die mittlere Steigung des Kraftsignals (F)in Abhängigkeitvom Wegsignal (S) zwischen Teilschritt c) und Teilschritt d) nichtgrößer alszwischen Teilschritt b) und Teilschritt c) ist, ein Fehlersignalzur Anzeige eines fehlenden Dornbruches ausgegeben wird.
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    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
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    2013-01-17| R020| Patent grant now final|Effective date: 20121013 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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