DE69800354T2

DE69800354T2 - Verfahren zur Formung einer Stanznietverbindung

Info

Publication number: DE69800354T2
Application number: DE69800354T
Authority: DE
Inventors: Dieter Mauer; Hermann Roser
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 1997-07-21
Filing date: 1998-07-09
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2018-07-10
Also published as: DE19731222A1; EP0970766A2; JP4129317B2; EP0970766A3; JPH1190575A; US20010003859A1; PT970766E; EP0893179B1; EP0970766B1; DE19731222C5; ES2392952T3; DE19731222B4; EP0893179A3; EP0893179A2; DE69800354D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Formung einer Stanznietverbindung.
Um eine Stanznietverbindung zu formen, bei der mindestens zwei zu vereinigende Teile miteinander durch einen Niet verbunden werden, ist es für die zu vereinigenden Teile nicht erforderlich, daß sie vorgestanzt werden. Es ist bekannt, daß eine Stanznietverbindung unter Verwendung eines massiven Nietes oder eines hohlen Nietes hergestellt werden kann.
Eine Stanznietverbindung wird mit einem massiven Niet durch Plazieren der zu vereinigenden Teile auf einem Gesenk hergestellt. Eine Niederhaltevorrichtung wird in Kontakt mit den über dem Gesenk zusammenzufügenden Teile gebracht. Die zu vereinigenden Teile werden zwischen der Niederhaltevorrichtung und dem Gesenk eingeklemmt. Die Niederhaltevorrichtung ist gestaltungsmäßig hohl. Der Niet wird darin angeordnet. Ein Stempel wirkt auf den Niet so ein, daß der Stempel den Niet durch die zusammenzufügenden Teile hindurch stanzt. Der Niet stanzt ein Loch in die zusammenzufügenden Teile, so daß das bei herkömmlichen Vernietungsverfahren erforderliche Vorstanzen nicht nötig ist. Wenn der Niet die zusammenzufügenden Teile durchdrungen hat, preßt die Niederhaltevorrichtung die zusammenzufügenden Teile gegen das Gesenk, das eine Zwinge umfaßt. Die Kraft der Niederhaltevorrichtung und die Geometrie des Gesenks führen zu einer plastischen Verformung des zusammenzufügenden gesenkseitigen Teils, das teilweise in eine ringförmige Rille im Stanzniet fließt. Der massive Niet wird nicht verformt. Die zusammenzufügenden Teile werden aufgrund der Geometrie des Nietkopfes und dem gesenkseitigen Anschluß des mit dem Niet zusammenzufügenden Teils in der ringförmigen Rille gefaßt.
Hydraulisch betriebene Verbindevorrichtungen werden benutzt, um eine solche Stanznietverbindung herzustellen. Der Stempel wird durch eine Hydraulikzylindereinheit betätigt. Die Herstellungskosten derartiger Verbindevorrichtungen sind relativ hoch. Insbesondere verursacht die Verfahrenssteuerung zur Erzielung einer qualitativ hochwertigen Stanznietverbindung Probleme. Insbesondere sind hydraulisch betriebene Verbindevorrichtungen Änderungen der durch den Stempel ausgeübten Kraft aufgrund von Viskositätsänderungen unterworfen. Die Viskositätsänderungen des hydraulischen Mediums hängen im wesentlichen von der Temperatur ab. Ein weiterer Nachteil bei hydraulisch betätigten Verbindevorrichtungen besteht darin, daß das hydraulische Medium, bei dem es sich um Öl handeln kann, eine hydroskopische Wirkung hat, so daß es erforderlich ist, das hydraulische Fluid in vorbestimmten Zeitintervallen auszuwechseln.
Wenn eine Stanzverbindung mit einem Hohlniet hergestellt wird - das gleiche gilt für einen halbhohlen Niet - durchdringt der hohle Niet das stempelseitige anzufügende Teil und dringt teilweise in das gesenkseitige, anzufügende Teil ein. Das Gesenk ist so gestaltet, daß sowohl der gesenkseitige, anzufügende Teil als auch der Niet zu einem schließenden Kopf verformt werden. Ein Beispiel für den Aufbau einer Verbindevorrichtung zum Formen einer Stanznietverbindung mit einem hohlen Niet ist aus DE 44 19 065 A1 bekannt. Hydraulisch betätigte Verbindevorrichtungen werden auch zur Herstellung einer Stanznietverbindung bei einem hohlen Niet verwendet. Eine derartige Vorrichtung und der darauf bezogene Stanznietprozeß ist aus dem Dokument WO 94/14554 A bekannt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Formen einer Stanznietverbindung, mit deren Hilfe die Herstellungskosten zur Durchführung des Verfahrens verringert werden können. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Bildung einer Stanznietverbindung zu überwachen, um die Qualitätssicherheit zu verbessern.
Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Im Zusammenhang mit dem Verfahren gemäß der Erfindung zum Formen einer Stanznietverbindung wird vorgeschlagen, daß ein Stempel und, optional, eine Niederhaltevorrichtung über eine Kraftübertragungseinheit angetrieben wird, welche die Rotationsbewegung einer Antriebseinheit in eine translatorische Bewegung des Stempels oder der Niederhaltevorrichtung umwandelt. Die relativ hohen Herstellungskosten, die mit bekannten Verfahren verbunden sind, wenn der Stempel einzeln oder zusammen hydraulisch betrieben werden, werden vermieden, wenn das genannte Verfahren durchgeführt wird. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß eine relativ gute Steuerung des Prozesses durch Umwandeln der Rotationsbewegung einer Antriebseinheit in eine translatorische Bewegung des Stempels erzielt werden kann, weil ein Elektromotor als Antriebseinheit verwendet werden kann. Mit der Verfahrenssteuerung gemäß der Erfindung können auch unterschiedliche Stempelgeschwindigkeiten erreicht werden. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß die Verfahrenssteuerung von äußeren Einflüssen unabhängig ist. Während beispielsweise die Umgebungstemperatur bei der hydraulischen Betätigung des Stempels eine Rolle spielt, indem sie das hydraulische Medium beeinflußt, fehlt dieser Einfluß beim Verfahren gemäß der Erfindung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die Geschwindigkeit der Antriebseinheit variabel ist. Durch dieses Merkmal kann die Geschwindigkeit, mit der der Stempel oder die Niederhaltevorrichtung auf die zusammenzufügenden Teile oder auf den Niet einwirkt, verändert werden. Die Geschwindigkeit der Antriebseinheit kann in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Niets und/oder den Eigenschaften der zusammenzufügenden Teile eingestellt werden. Der Vorteil der einstellbaren Geschwindigkeit der Antriebseinheit beruht auch auf dem Faktum, daß beispielsweise der Stempel und, optional die Niederhaltevorrichtung, anfänglich mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden, bis sie auf den zusammenzufügenden Teilen aufsitzt, und daß dann der Stempel und, optional, die Niederhaltevorrichtung mit niedriger Geschwindigkeit bewegt wird. Dies hat den Vorteil, daß eine relativ schnelle Positionierung des Stempels und der Niederhaltevorrichtung ermöglicht wird. Die Maßnahme beeinflußt auch den Zeitaufwand je Arbeitsvorgang.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Idee wird vorgeschlagen, daß der Stempel und, optional, die Niederhaltevorrichtung von einer vorbestimmten Ruheposition aus bewegbar sind. Die Ruheposition des Stempels und, optional, der Niederhaltevorrichtung wird in Abhängigkeit von der Gestaltung der zusammenzufligenden Teile gewählt. Falls die zusammenzufligenden Teile beispielsweise glatte Metallplatten sind, kann der Abstand zwischen einer Vernietungseinheit, welche den Stempel und die Niederhaltevorrichtung umfaßt, und einem Gesenk nur leicht größer als die Dicke der zusammenzufligenden übereinandergelegten Teile sein. Wenn ein anzufügendes Teil eine Überhöhung aufweist, gesehen in Vorschubrichtung des anzufügenden Teils, wird die Ruheposition der Vernietungseinheit so gewählt, daß die Überhöhung zwischen der Vernietungseinheit und dem Gesenk hindurchgeführt werden kann. Daher ist es hinsichtlich der Vemietungseinheit nicht erforderlich, daß sie immer in ihre maximal mögliche Endstellung bewegt wird, die durch den maximalen Abstand zwischen der Vernietungseinheit und einem Gesenk bestimmt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die Verfahrensdaten im Verlaufe einer Stanznietungsprozedur bestimmt werden.
Insbesondere wird der Laufweg des Stempels und, optional, der Niederhaltevorrichtung während der Durchführung einer Stanznietungsprozedur ermittelt. Der Laufweg des Stempels und, optional, der Niederhaltevorrichtung wird besonders leicht ermittelt, weil der Hub des Stempels oder der Niederhaltevorrichtung aus der Anzahl der Umdrehungen der Antriebseinheit auf der Basis der bekannten Übersetzungsverhältnisse beim Übergang von der rotierenden Bewegung der Antriebseinheit in eine translatorische Bewegung des Stempels oder der Niederhaltevorrichtung bestimmt werden kann. Hierzu kann die Antriebseinheit mit bekannten Hilfsmitteln versehen werden, beispielsweise mit einer Inkrementalscheibe. Weiter ist es möglich, einen Schrittmotor als Antriebseinheit zu verwenden.
Die Kraft des Stempels und, optional, der Niederhaltevorrichtung auf die zusammenzufügenden Teile wird vorzugsweise während einer Stanzvernietungsprozedur bestimmt. Eine Qualitätsfeststellung in bezug auf die Stanznietverbindung kann aus der Tendenz der Kraft während der Zusammenfügungsprozedur bestimmt werden, wie anschließend beschrieben wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Idee wird vorgeschlagen, daß der Energieverbrauch der Antriebseinheit während einer Stanzvernietungsprozedur bestimmt wird. Der Energieverbrauch der Antriebseinheit ist im wesentlichen proportional der auf die zusammenzufügenden Teile ausgeübten Kraft des Stempels und, optional, der Niederhaltevorrichtung, so daß die Kraft direkt bestimmt werden kann. Zusätzliche Meßkontrollen sind nicht notwendigerweise erforderlich, um die Kraft zu bestimmen. Der Energieverbrauch kann unter Benutzung einfacher Komponenten ermittelt werden.
Zusätzlich oder alternativ zu der Bestimmung des Energieverbrauchs oder der Kraft des Stempels wird vorgeschlagen, daß das Drehmoment der Antriebseinheit und/oder der Kraftübertragungseinheit während einer Stanzvernietungsprozedur bestimmt wird. Das Drehmoment der Antriebseinheit und/oder der Kraftübertragungseinheit ist ebenfalls proportional zu der auf die zusammenzufügenden Teile ausgeübten Kraft des Stempels und, optional, der Niederhaltevorrichtung. Ein Qualitätsfeststellung hinsichtlich der Stanzvemietungsprozedur oder hinsichtlich der Stanznietverbindung kann also aus der Tendenz des Drehmoments gewonnen werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß eine Kraft oder ein der Kraft entsprechendes Merkmal des Stempels und, optional, der Niederhaltevorrichtung während einer Zusammenfügungsprozedur in Abhängigkeit von der Verschiebung des Stempels oder des Stempels und der Niederhaltevorrichtung gemessen wird. Diese Messung liefert eine aktuelle Tendenz. Diese aktuelle Tendenz wird mit einer gewünschten Tendenz verglichen. Falls der Vergleich zeigt, daß die ermittelte aktuelle Tendenz von der gewünschten Tendenz um einen vorbestimmten Grenzwert in mindestens einem vorbestimmten Bereich abweicht, wird ein Signal ausgelöst. Diese Verfahrenssteuerung hat insbesondere den Vorteil, daß sie eine qualitative Überwachung der Formung einer Stanzverbindung erlaubt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die aktuelle Tendenz mit der gewünschten Tendenz mindestens in einem Bereich verglichen wird, in welchem das Klinschen im wesentlichen durch die Kraft des Stempels auf einen Niet beendet worden ist, der zum Aufsitzen auf den zusammenzufügenden Teilen gekommen ist, und daß ein Niet in das stempelseitige, anzufügende Teil eingedrungen ist. Eine Feststellung darüber, ob ein Niet zugeführt worden ist und der Niet auch richtig zugeführt worden ist, kann durch Vergleichen der aktuellen Kraft/Verschiebungstendenz mit der gewünschten Tendenz erhalten werden. Der Ausdruck "richtig zugeführt" bedeutet eine Zufuhr, bei der der Niet in der richtigen Stellung auf dem anzufügenden Teil sitzt. Aus dem Ergebnis dieses Vergleichs kann auch festgestellt werden, ob z. B. eine automatische Versorgung von Nieten in der richtigen Weise vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die aktuelle Tendenz mit der gewünschten Tendenz mindestens in einem Bereich verglichen, in welchem die zusammenzufügenden Teile im wesentlichen durch die auf einen Niet, insbesondere einen massiven Niet, ausgeübte Kraft des Stempels gestanzt worden sind, und welchem die Niederhaltevorrichtung eine Kraft auf das anzufügende, stempelseitige Teil ausübt. Dies hat den Vorteil, daß es möglich ist zu prüfen, ob der Niet tatsächlich die zusammenzufügenden Teile durchdrungen hat.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß die aktuelle Tendenz mit der gewünschten Tendenz mindestens in einem Bereich verglichen wird, in welchem ein Niet, insbesondere ein Hohlniet im wesentlichen den anzufügenden stempelseitigen Teil aufgrund der Kraft des Stempels durchdrungen hat und ein abschließender Kopf auf dem Niet geformt worden ist. Damit ist es ebenfalls möglich zu prüfen, ob die zusammenzufügenden Teile eine vorbestimmte Dicke aufweisen.
Gemäß einer weiteren Idee wird ein Vergleich zwischen der aktuellen Tendenz und der gewünschten Tendenz in mindestens einem Bereich vorgeschlagen, in welchem ein schließender Kopf so gut wie vollständig auf dem Niet, insbesondere einem Hohlniet, geformt worden ist, und ob das Klinschen des Niets stattfindet. Dadurch ist es möglich zu prüfen, ob die Nietenden mit der Oberfläche des anzufügenden stempelseitigen Teils glatt abschließen.
Es wird weiter vorgeschlagen, daß eine Kraft des Stempels oder des Stempels und der Niederhaltevorrichtung auf die zusammenzufügenden Teile, oder ein Merkmal entsprechend der Kraft, aus dem Leistungsverbrauch bestimmt wird. Die Tendenz der Kraft in Abhängigkeit von der Verschiebung des Stempels oder des Stempels und der Niederhaltevorrichtung kann spezifischen Parametern, wie etwa einer Dicke der zusammenzufügenden Teile, dem Material der zusammenzufügenden Teile, der Form und dem Material des Stanzniets zugewiesen werden. Eine solche Tendenz kann zum Steuern einer Verbindevorrichtung benutzt werden, falls ähnliche, zusammenzufügende Teile miteinander durch vergleichbare Stanzniete verbunden werden sollen. Dies hat den Vorteil, daß die Ausgaben zur Bestimmung der am meisten angestrebten Verfahrensparameter zum Formen eines Stanzniets verringert werden können.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Verfahrens gemäß der Erfindung sowie der Verbindevorrichtung werden nunmehr unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform einer in den Zeichnungen veranschaulichten Verbindevorrichtung beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Verbindevorrichtung;
Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Verbindevorrichtung;
Fig. 3 ist ein Kraft-/Verschiebungsdiagramm einer Stanzvernietungsprozedur mit einem massiven Niet; und
Fig. 4 ist ein Kraft-/Verschiebungsdiagramm einer Stanzvemietungsprozedur mit einem Hohlniet.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht des Aufbaus einer Verbindevorrichtung für Stanzniete. Die Verbindevorrichtung zeigt eine durch einen Elektromotor angetriebene Antriebseinheit 1. Die Antriebseinheit 1 ist an eine Kraftübertragungseinheit 2 angeschlossen. Die Antriebswelle der Antriebseinheit 1 kann an die Kraftübertragungseinheit 2 angekoppelt werden. Die Kopplung kann konstruktiv vorzugsweise ablösbar sein, so daß unterschiedliche Kraftübertragungseinheiten 2 verwendet werden können. Die Kraftübertragungseinheit 2 weist vorzugsweise mindestens ein einzelnes Getriebe auf. Dieses Getriebe ist insbesondere ein Untersetzungsgetriebe. Ein Getriebe, das mindestens ein einzelnes, vorbestimmtes Untersetzungsverhältnis aufweist, wird bevorzugt.
Die Kraftübertragungseinheit ist an einem Stempel 4 oder an den Stempel 4 und die Niederhaltevorrichtung 5 angeschlossen. Ob lediglich der Stempel 4 oder auch die Niederhaltevorrichtung 5 an die Kraftübertragungseinheit 2 angeschlossen werden, hängt davon ab, ob die Verbindevorrichtung benutzt wird, um eine Stanznietverbindung mit einem massiven Niet oder einem Hohlniet hergestellt wird. Falls die Verbindevorrichtung zur Herstellung einer Stanznietverbindung mit Hilfe eines massiven Niets benutzt wird, wird die Niederhaltevorrichtung 5 ebenfalls an die Kraftübertragungseinheit 2 angekoppelt.
Der Stempel 4 oder der Stempel 4 und die Niederhaltevorrichtung 5 sind über einen Spindelantrieb 3 mit der Kraftübertragungseinheit verbunden. Der Spindelantrieb 3 kann auch Teil der Kraftübertragungseinheit 2 sein, so daß sie eine bauliche Einheit bilden. Der Spindelantrieb 3 ist vorzugsweise ein Kugelumlauf- Spindelantrieb.
Der Stempel 4 und die Niederhaltevorrichtung 5 sind in der Richtung des in Fig. 1 dargestellten Pfeils beweglich. Ein Gesenk 6 ist unter dem Stempel 4 angeordnet. Zwei aneinanderzufligende Teile 7, 8 sind schematisch auf dem Gesenk 6 angeordnet.
Die Verbindevorrichtung umfaßt auch eine Steuereinheit 9 zum Steuern der Antriebseinheit 1. Eine Überwachungseinheit 10, die mindestens einen einzelnen Sensor zur Erkennung von Verfahrensdaten umfaßt, ist an die Steuereinheit 9 angeschlossen. Eine Verbindung zwischen der Überwachungseinheit und der Antriebseinheit 1, der Kraftübertragungseinheit 2 und dem Spindelantrieb 3 ist schematisch in Fig. 1 dargestellt. Die Antriebseinheit 1, die Kraftübertragungseinheit 2 und der Spindelantrieb 3 können entsprechende Sensoren zum Aufnehmen spezifischer Charakteristika aufweisen, deren Ausgangssignale in der Überwachungseinheit 10 verarbeitet werden. Die Überwachungseinheit 10 kann Teil der Steuereinheit 9 sein, wobei die Überwachungseinheit 10 Eingangssignale, wie etwa Steuervariable offener und geschlossener Regelkreise, an die Steuereinheit 9 ausgibt. Die Sensoren können Meßwegwandler und Kraftaufnehmer sein, die die Verschiebung des Stempels 4 und die auf die zusammenzufügenden. Teile 7, 8 ausgeübte Kraft bestimmen. Ein Sensor, der den Energieverbrauch der durch den Elektromotor betätigten Antriebseinheit 1 mißt, kann ebenfalls vorgesehen werden.
Ein Stanzniet ist in der Niederhaltevorrichtung angeordnet, um eine Stanznietverbindung zwischen den zusammenzufügenden Teilen 7, 8 zu bilden. Der Stempel 4 ist relativ zur Niederhaltevorrichtung 5 verschiebbar. Der Stempel 4 übt eine Kraft auf den Stanzniet aus, mit dessen Hilfe die Stanznietverbindung hergestellt wird. Die Antriebseinheit 1 wird zu diesem Zweck in Betrieb gesetzt. Die Rotationsbewegung der Antriebseinheit 1 wird über eine Kraftübertragungseinheit 2 und, in der veranschaulichten Ausführungsform, den Spindelantrieb 3 in eine translatorische Bewegung des Stempels 4 und der Niederhaltevorrichtung 5 umgewandelt.
Fig. 2 ist ein partieller Schnitt durch eine Verbindevorrichtung. Die Verbindevorrichtung weist eine durch einen Elektromotor betriebene Antriebseinheit 1 auf. Die Antriebseinheit 1 ist an die Kraftübertragungseinheit 2 angeschlossen. Die Kraftübertragungseinheit 2 ist in einem oberen Endbereich eines Gehäuses 25 angeordnet. Das Gehäuse 25 ist mit einem Tragrahmen 24 verbunden.
Die Antriebswelle 11 der Antriebseinheit 1 ist an eine Riemenscheibe 12 der Kraftübertragungseinheit 2 angeschlossen. Die Riemenscheibe 12 treibt eine Riemenscheibe 14 über ein endloses Band 13 an, das ein flexibler Zahnriemen sein kann. Der Durchmesser der Riemenscheibe 12 ist wesentlich kleiner als der Durchmesser der Riemenscheibe 14, was eine Verringerung der Geschwindigkeit der Antriebswelle 11 erlaubt. Die Riemenscheibe 14 ist drehbar an eine Antriebsbuchse 15 angeschlossen. Ein Getriebe mit Getrieberädern kann ebenfalls anstelle einer Kraftübertragungseinheit 2 mit Riemenantrieb verwendet werden. Andere Alternativen sind ebenfalls möglich. Eine Stange 17a ist transversal innerhalb der Antriebsbuchse 15 verschiebbar, die in geeigneter Weise befestigt ist. Die Translationsbewegung der Stange 17a wird über einen Spindelantrieb 3 erzielt, der eine Spindelmutter 16 aufweist, welche mit der Stange 17a zusammenwirkt. Im Endbereich der Stange 17a, distal zur Kraftübertragungseinheit 2, ist ein Führungselement 18 gebildet, in das die Stange 17a eingeführt werden kann. Eine Stange 17b grenzt an die Stange 17a an. Ein Einsatz 23 ist im Übergangsbereich zwischen der Stange 17a und der Stange 17b vorgesehen. Der Einsatz 23 weist Stifte 20 auf, welche im wesentlichen senkrecht zur axialen Richtung der Stange 17a oder 17b vorstehen und in Schlitze 19 im Führungselement 18 eingreifen. Dies gewährleistet, daß sich die Stangen 17a und 17b nicht drehen. Die Stange 17b ist an einen Stempel 4 angeschlossen. Der Stempel 4 ist ablösbar auf der Stange 17b angeordnet, derart, daß er entsprechend den benutzten Nieten geformt werden kann. Ein Anschlagelement ist im vorderen Endbereich der Stange 17b vorgesehen. Federelemente 21 sind zwischen dem Anschlagelement 22 und dem Einsatz 23 angeordnet. Die Federelemente 21 sind Federscheiben. Die Federelemente 21 sind in einem rohrförmigen Abschnitt des Führungselements 18 angebracht. Das Führungselement 18 ist so angebracht, daß es im Gehäuse 25 gleitet. Fig. 2 zeigt die Verbindevorrichtung in einer Stellung, in der der Stempel 4 und die Niederhaltevorrichtung 5 auf den zusammenzufligenden Teilen 7, 8 aufsitzen, wobei die zusammenzufligenden Teile 7, 8 auf dem Gesenk 6 ruhen.
Bei einer Stanznietverbindung, die durch einen gerillten massiven Niet geformt wird, wird der Niet durch die zusammenzufligenden Teile 7, 8 durch den Stempel 4 gepreßt, wenn einmal die zusammenzufligenden Teile 7, 8 zwischen dem Gesenk 6 und der Niederhaltevorrichtung S fixiert worden sind. Während dieser Prozedur stanzt der Niet ein Loch in die zusammenzufügenden Teile 7, 8.
Die Niederhaltevorrichtung 5 und der Stempel 4 bewirken ein Klinschen, das die Kurve im Kraft-/Verschiebungsdiagramm nach Punkt A erweitert. Der Niet stanzt dann ein Loch in die zusammenzufügenden Teile 7, 8, wobei diese Prozedur in dem Bereich A-B stattfindet. Nachdem das Stanzen stattgefunden hat, preßt die Niederhaltevorrichtung gegen die zusammenzufügenden Teile 7, 8. Die Niederhaltevorrichtung preßt derart gegen das Gesenk, daß das gesenkseitige, anzufügende Teil 8 dank einer entsprechenden Gestaltung des Gesenks 6 durch Fließbewegung in die Rille des Niets eintritt. Dieser Abschnitt des Verfahrens liegt zwischen den Punkten B-C.
Bereiche, in denen die aktuelle Tendenz der Kraft, oder ein der Kraft entsprechendes Merkmal als Funktion der Verschiebung verglichen werden kann mit einer gewünschten Tendenz, sind in Fig. 3 durch V1, V2 und V3 gekennzeichnet. Die Bereiche V1, V2 und V3 sind für die Qualität der Stanznietverbindung signifikant. Die gesamte aktuelle Tendenz kann aber auch mit der gewünschten Tendenz statt den gewählten Bereichen V 1, V2 oder V3 verglichen werden. Eine Feststellung darüber, ob beispielsweise ein massiver Niet auf dem stempelseitigen, anzufügenden Teil 7 mit der richtigen Orientierung angeordnet ist, kann durch Vergleich im Bereich V1 erhalten werden. Eine Feststellung über das Klinschverhalten der zusammenzufügenden Teile kann ebenfalls hergeleitet werden. Falls sich das Klinschverhalten unterscheidet, kann daraus geschlossen werden, daß beispielsweise das stempelseitige, anzufügende Teil aus einem falschen Material besteht.
Eine Feststellung darüber, ob beispielsweise ein vollständiges Durchstanzen der zusammenzufügenden Teile 7, 8 stattgefunden hat, kann durch Vergleichen im Bereich V2 erhalten werden.
Der Vergleich zwischen der aktuellen Tendenz und der gewünschten Tendenz im Bereich V3 liefert eine Feststellung darüber, ob das Material des anzufügenden, gesenkseitigen Teils 8 durch Fließbewegung in die ringförmige Rille eines Niets eingedrungen ist oder nicht.
Die Tendenz der Kraft in Abhängigkeit von der Verschiebung kann durch das Verfahren gemäß der Erfindung aus dem Energieverbrauch des Elektromotorantriebs 1 bestimmt werden.
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines Kraft-/Verschiebungsdiagramms des Typs, wie es während einer Stanzvemietungsprozedur unter Verwendung eines Hohlniets aufgezeichnet wird. Ein erster Verfahrensabschnitt, der im wesentlichen einer Klinschprozedur entspricht, verläuft bis zum Punkt A. Ein zweiter Verfahrensabschnitt, der im wesentlichen der Abschneideprozedur entspricht, liegt zwischen den Punkten A und B. Während der Abschneideprozedur vollzieht der Stempel 4 und daher auch ein Niet eine relativ große Verschiebung s, wobei die vom Stempel 4 auf den Niet ausgeübte Kraft relativ konstant ist.
Sobald der Niet durch den stempelseitigen, anzufügenden Teil 7 hindurchgeschnitten hat, wird der Niet im Gesenk 6 in dem Maße gespreizt, wie die Kraft des Stempels 4 zunimmt. Dieser Abschnitt des Verfahrens liegt zwischen den Punkten D-E des Kraft-/Verschiebungsdiagramms gemäß Fig. 4. Das anzufligende, gesenkseitige Teil 8 wird während dieser Prozedur durch das Gesenk 6 verformt.
Falls die durch den Stempel 4 auf den Niet ausgeübte Kraft aufrechterhalten wird, wird der Niet komprimiert. Der Kompressionsvorgang liegt in Fig. 4 im Abschnitt E-F. Falls der Kopf des Stanzniets in der Ebene des anzufügenden, stempelseitigen Teils 7 liegt, ist die Verbindung des Stanzniets hergestellt.
Die Kraft-/Verschiebungstendenz kann aus den Verfahrensdaten bestimmt werden. Mit einer bekannten Kraft-/Verschiebungstendenz, die als Bezugstendenz dient, kann die Qualität einer Stanzverbindung mit Hilfe der aktuellen Tendenz der Kraft in Abhängigkeit von der Verschiebung bestimmt werden.
Fig. 4 zeigt Bereiche H1-H4, in denen die aktuelle Tendenz der Kraft in Abhängigkeit von der Verschiebung mit einer gewünschten Tendenz verglichen wird. Die Bereiche H1-H4 werden bei den signifikanten Übergangspunkten der Verfahrensschritte gewählt, wie oben beschrieben. Eine Qualitätsfeststellung über die Stanznietverbindung kann daher gewonnen werden. Die gesamte aktuelle Tendenz kann ebenfalls mit einer gewünschten Tendenz statt mit den individuellen Bereiche H1-H4 verglichen werden, wobei die gewünschte Tendenz eine Spanne bildet, innerhalb deren Grenzen die aktuelle Tendenz liegen muß.

Claims

1. Verfahren zum Formen einer Stanznietverbindung, bei dem ein Stempel (4) und eine Niederhaltevorrichtung (5) durch eine Kraftübertragungseinheit (2) angetrieben wird, die die Drehbewegung einer elektrisch gespeisten Antriebseinheit (1) in eine Translationsbewegung des Stempels (4) und/oder der Niederhaltevorrichtung (5) umwandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Geschwindigkeit der Antriebseinheit (1) veränderlich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der der Stempel (4) und/oder die Niederhaltevorrichtung (5) anfänglich mit hoher Geschwindigkeit bewegt werden, bis sie auf den zusammenzufligenden Teilen aufsitzen, und daß anschließend der Stempel (4) und/oder die Niederhaltevorrichtung (5) wahlweise mit einer geringeren Geschwindigkeit bewegt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dessen Durchführung der Stempel (4) und/oder die Niederhaltevorrichtung (5) von einer vorbestimmbaren Ruheposition aus bewegt werden können.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Verfahrensdaten während einer Stanzvernietungsprozedur bestimmt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Verschiebung des Stempels (4) und/oder der Niederhaltevorrichtung (5) während einer Stanzvernietungsprozedur bestimmt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die auf den Stempel (4) und/oder die Niederhaltevorrichtung (5) ausgeübte Kraft auf die zusammenzufügenden Teile (7, 8) während des Stanzvernietungsprozesses bestimmt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Energieverbrauch der Antriebseinheit (1) während des Stanzvernietungsprozesses bestimmt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Drehmoment der Antriebseinheit (1) und/oder der Kraftübertragungseinheit (2) während einer Stanzvernietungsprozedur bestimmt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem eine Kraft oder eine Charakteristik entsprechend der Kraft des Stempels (4) und/oder der Niederhaltevorrichtung (5) als Funktion der Verschiebung des Stempels (4) und/oder der Niederhaltevorichtung (5) während der Verbindungsprozedur gemessen und eine tatsächliche Tendenz bestimmt wird, und die ermittelte tatsächliche Tendenz mit einer gewünschten Tendenz verglichen wird, und ein Signal ausgelöst wird, wenn die bestimmte tatsächliche Tendenz sich von der gewünschten Tendenz um einen vorbestimmten Grenzwert in mindestens einem vorbestimmten Bereich unterscheidet.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Vergleich zwischen der tatsächlichen Tendenz und der gewünschten Tendenz mindestens in einem Bereich (V1, H1) stattfindet, in welchem das Klinschen auf den zusammenzufügenden Teilen im wesentlichen durch die Kraft des auf den Niet einwirkenden Stempels (4) stattfindet, und der Niet in das anzufügende, stempelseitige Teil (7) eindringt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die tatsächliche Tendenz mit der gewünschten Tendenz zumindest in einem Bereich (V2) verglichen wird, in welchem das Stanzen der zusammenzufligenden Teile (7, 8) im wesentlichen durch die Kraft des auf den Niet, insbesondere einen massiven Niet, des Stempels (4) bewirkt wird, und die Niederhaltevorrichtung (5) eine Kraft auf das anzufügende, stempelseitige Teil (7) ausübt.

13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die tatsächliche Tendenz mit der gewünschten Tendenz zumindest in einem Bereich (H2) verglichen wird, in welchem der Niet, insbesondere ein Hohlniet, in das anzufügende, stempelseitige Teil (7) aufgrund der Kraft des Stempels (4) eindringt und ein Schließkopf auf dem Niet geformt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 oder 13, bei dem die tatsächliche Tendenz mit der gewünschten Tendenz zumindest in einem Bereich (H3) verglichen wird, in welchem der Schließkopf im wesentlichen auf dem Niet, insbesondere einem Hohlniet, geformt wird und der Niet zusammengedrückt wird.