Nietprozessüberwachung mit der FMW-Nietcontrol

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

optimale Qualitätssicherung = minimaler Bedienaufwand + maximale Betriebssicherheit

Die FMW-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 Schließkopfhöhe können jederzeit reproduzierbar, bis aufs Hundertstel genau am Nietarbeitsplatz nachgemessen werden. Die Einhaltung vorgegebener Toleranzen kann von der Maschine geprüft und dokumentiert werden.
Mit der FMW 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.

FMW Friedrich Nietmaschine mit Längenmessung

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

Der Nietvorgang bei Längenmessung.

Die FMW-Nietcontrol steuert die Nietspindel mit einem geringen Messdruck und mit senkrecht stehendem Nietstempel auf den Niet, dadurch wird der Niet beim Messvorgang nicht verformt. 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 die senkrechte Position ausgerichtet.

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

FMW Friedrich Nietmaschine mit Überstandsmessung

Gemessen wird der Überstand des Nietbolzens (H1) am ungenieteten Niet. Das Messmittel sitzt bei der Überstandsmessung direkt am gefederten Niederhalter. Zum Justieren wird das Niederhaltermesssystem auf einer ebenen Fläche zusammengedrückt. Die H0-Ebene ist erreicht wenn Messeinsatz und Nietstempel auf derselben Ebene sind. Beim Zurückfahren der Nietspindel entspannt sich der Messeinsatz und der Nietstempel steht hinter dem Niederhalter zurück. Der Wert des Überstands wird auf dem Display angezeigt.

Der Nietvorgang bei Überstandsmessung.

Die FMW-Nietcontrol steuert die Nietspindel mit einem geringen Messdruck und mit senkrecht stehendem Nietstempel auf den Niet, dadurch wird der Niet beim Messvorgang nicht verformt. Beim Vorfahren der Nietspindel wird 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 (H2) genietet. Ist das eingegebene Fertigmaß (Schließkopfhöhe H2) erreicht und verläuft der Nietvorgang im vorgegebenen Zeitfenster, ist die Nietung IO. Die Nietspindel fährt zurück und der Nietstempel wird wieder in die senkrechte Position ausgerichtet.

Ist das gemessene Fertigmaß (H2) außerhalb der vorgegebenen Toleranz oder bewegt sich der Nietverlauf außerhalb des eingestellten Zeitfensters, wird eine NIO- Meldung generiert.

FMW-Nietcontrol mit Überstands- und Längenmessung

Es besteht die Möglichkeit eine Maschine mit beiden Messsystemen auszustatten. Dadurch wird zum einen Nietlänge /-überstand gemessen und zum anderen die Präsenz aller Bauteile überprüft. Sobald der Endwert (Z2 oder H2) erreicht ist, wird der Nietprozess abgeschlossen.

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-Weg-Verlaufs einer Nietverbindung.
2. Messung des Kraft-Zeit-Verlaufs einer Nietverbindung.
3. Messung des Weg-Zeit-Verlaufs 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. Diese reproduzierbaren Parameter wie Weg und Zeit können sehr genau gemessen und entsprechend gut dokumentiert werden und sind für die Qualitätssicherung gut geeignet.  Der Weg der Nietspindel wird über Messwertgeber im Hundertstel-Bereich genau gemessen und aufgezeichnet. Die Zeitschiene wird mit der FMW-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.