Qualitätssicherung für die Nietverbindung

Die Friedrich-Nietcontrol, das Steuerungssystem für Radial-Punktnietmaschinen mit patentierten Messverfahren.
Die Erfolgsformel der Friedrich-Nietcontrol lautet:

Minimaler Bedienaufwand + Maximale Betriebssicherheit = optimale Qualitätssicherung.

Die Friedrich-Nietcontrol steuert und prüft alle maßgeblichen Parameter einer Nietverbindung. Mit der Messung von Weglängen und Nietzeit werden alle Parameter überwacht. Sämtliche relevanten Daten werden im Display angezeigt und unter einer Programmnummer gespeichert.

Fehler werden lokalisiert und mit Entstehungsort angezeigt. Der wichtigste Parameter für die Qualitätssicherung einer Nietverbindung ist die Wegmessung. Der Weg, d.h. Nietlänge, Überstand und Nietkopfhöhe können jederzeit reproduzierbar, bis auf Hundertstel genau am Nietarbeitsplatz nachgemessen werden. Die Einhaltung von, in Zeichnungen vorgegebenen, Toleranzen kann von der Maschine geprüft und dokumentiert werden.
Mit der Friedrich-QAPV (Quality Assurance and Process Visualization) Software werden die von der Steuerung ausgegebenen Messwerte kontinuierlich erfasst und zur Berechnung von Maschinenfähigkeit und Prozessfähigkeit eingesetzt.

Friedrich-Nietmaschine mit Längenmessung

Gemessen wird die Länge(Z1) am ungenieteten und die Länge(Z2) am fertig genieteten Nietbolzen. Das Messmittel zur Längenmessung sitzt direkt an der Nietspindel und überträgt die Messwerte im Millisekundentakt an die Friedrich-Nietcontrol. Während des Nietvorgangs wird permanent gemessen. Gleichzeitig wird über programmierbare Zeitfenster abgefragt, ob die Werkstoffeigenschaften den Vorgaben entsprechen.

Der Nietvorgang bei Längenmessung.

Die Friedrich-Nietcontrol steuert die Nietspindel mit Messdruck und mit in der Längsachse ausgerichtetem Nietstempel auf den Niet, um eine Verformung des Nietbolzens beim Messen zu vermeiden. Liegt die Länge des ungenieteten Nietes(Z1) außerhalb der Toleranz, wird eine NIO- Meldung generiert.  Da der Nietbolzen beim Messen nicht verformt wurde, kann er durch einen neuen ersetzt werden. Liegt die Länge(Z1) innerhalb der vorgegebenen Toleranz, wird der Nietmotor mit programmiertem Nietdruck zugeschaltet und es wird auf Fertigmaß(Z2) genietet. Ist das in der Steuerung eingegebene Fertigmaß(Z2) in der Toleranz und verläuft der Nietvorgang im vorgegebenen Zeitfenster, ist die Nietung IO. Die Nietspindel fährt zurück und der Nietstempel wird wieder in der Längsachse ausgerichtet.

Ist das gemessene Fertigmaß außerhalb der vorgegebenen Toleranz oder bewegt sich der Nietverlauf außerhalb des eingestellten Zeitfensters, wird eine NIO- Meldung generiert.

Friedrich-Nietmaschine mit Überstandsmessung

Gemessen wird der Überstand des Nietbolzen(H1) am ungenieteten und die Kopfhöhe(H2) am fertig genieteten Niet. Das Messmittel sitzt bei der Überstandsmessung direkt am gefederten Niederhalter. Zum Justieren wird das Niederhaltermesssystem auf einer ebenen Fläche zusammengedrückt. Wenn Niederhalter und Nietstempel auf einer Ebene sind, wird das Messsystem abgenullt. Beim Zurückfahren der Nietspindel entspannt sich der Niederhalter und der Nietstempel steht um das Maß des Hubes hinter dem Niederhalter zurück. Der Wert des Überstands wird auf dem Display angezeigt.

Der Nietvorgang bei Überstandsmessung.

Die Friedrich-Nietcontrol steuert die Nietspindel mit Messdruck und mit in der Längsachse ausgerichtetem Nietstempel auf den Niet. Beim Vorfahren der Nietspindel wird zuerst das Niederhaltermesssystem vorgespannt, bis der Stempel auf dem Niet auftrifft. Die Messung(H1) erfolgt bei geringem Druck, so dass keine Verformung am Nietbolzen entsteht. Gleichzeitig wird mit der Überstandsmessung geprüft, ob alle Teile der Nietverbindung vorhanden sind. Fehlt ein Teil, wird eine NIO- Meldung generiert. Das fehlende Teil kann nachträglich aufgelegt werden. Mit der Überstandsmessung können so unerwünschte Fehlvernietungen vermieden werden. Liegt das Überstandsmaß des ungenieteten Nietes innerhalb der vorgegebenen Toleranz, wird der Nietmotor mit programmiertem Nietdruck zugeschaltet und es wird auf Fertigmaß genietet. Ist das eingegebene Fertigmaß (Nietkopfhöhe H2)erreicht und verläuft der Nietvorgang im vorgegebenen Zeitfenster, ist die Nietung IO. Die Nietspindel fährt zurück und der Nietstempel wird wieder in der Längsachse ausgerichtet. Ist das gemessene Fertigmaß(H2) außerhalb der vorgegebenen Toleranz oder bewegt sich der Nietverlauf außerhalb des eingestellten Zeitfensters, wird eine NIO- Meldung generiert.

Friedrich-Nietcontrol mit Überstands- und Längenmessung

Die Nietmaschine ist mit zwei Messachsen ausgerüstet. Vom Bediener können damit die Prioritäten gesetzt werden, welche für seine QS am wichtigsten sind. Zum Beispiel kann mit Priorität 1 die Gesamtlänge des ungenieteten Nietbolzens mit der Längenmessung und mit Priorität 2 die fertig genietete Kopfhöhe mit der Überstandsmessung gemessen werden. Die gewählten Prioritäten können beliebig verschiedenen Nietpunkten zugeordnet werden.

Qualitätssicherung der Werkstoffeigenschaften von Nietwerkstoffen.

Das Erkennen des richtigen Nietwerkstoffes ist für die Qualitätssicherung von großer Bedeutung. Wenn höchst beanspruchte Bauteile anstelle von Stahlnieten mit Aluminiumnieten genietet würden, könnten verheerende Folgen aus diesem Fehler entstehen. Deshalb ist es wichtig, dass die Nietmaschine einen falschen Werkstoff sicher erkennt.

Folgende Verfahren zur Erkennung und Überprüfung von Werkstoffeigenschaften sind bekannt.

1. Messung des Kraft- Wegverlaufs einer Nietverbindung.
2. Messung des Kraft- Zeitverlaufs einer Nietverbindung.
3. Messung des Weg- Zeitverlaufs einer Nietverbindung.

Aufgrund der Komplexität einer Kraftmessung beim Nieten sind Verfahren 1 und 2 für die Qualitätssicherung häufig nicht geeignet,da bei hochdynamischen Nietverfahren eine genaue Bestimmung der Kraft nahezu unmöglich ist. Eine Überprüfung der Werkstoffeigenschaften ist deshalb besser über die „harten“ Parameter möglich. Die „harten“, reproduzierbaren Parameter wie Weg und Zeit können sehr genau gemessen und entsprechend gut dokumentiert werden. Diese Parameter sind für die Qualitätssicherung geeignet.  Der Weg der Nietspindel wird über Messwertgeber im Hundertstel-Bereich genau gemessen und aufgezeichnet. Die Zeitschiene wird mit der Friedrich-Nietcontrol-Software in  Millisekundenabstände gegliedert. Theoretisch wäre es möglich, eine permanente Kurve mit beliebig vielen Zeitfenstern aufzuzeichnen. In der Praxis kommt man aber mit einem Zeitfenster aus.