установочный инструмент со средствами для контролирования процессов установки

Формула изобретения

1. Инструмент для установки заклепки, содержащий головку для размещения заклепки, устройство для захвата штифта заклепки и соединенное с ним натяжное устройство, отличающийся тем, что он снабжен средствами для измерения величины создаваемого натяжным устройством напряжения растяжения и/или величины, характеризующей положение натяжного устройства, и/или времени от начала процесса установки, и/или величины угла установки инструмента для установки заклепки, устройством для сравнения измеренных величин с величинами, хранящимися в памяти, и устройством для определения из хранящихся в памяти причин причины погрешностей, вызывающих отклонение измеренных величин от хранящихся в памяти величин, при этом в качестве хранящихся в памяти причин погрешностей используют установку установочного инструмента под неправильным углом, и/или использование неправильной заклепки, и/или использование дефектной заклепки, и/или несоблюдение размеров предусмотренного для заклепки отверстия, и/или отсутствие в установочном инструменте заклепки, и/или отсутствие захвата заклепкой обеих подлежащих соединению частей, и/или использование дефектного установочного инструмента.

2. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что средство для измерения величины создаваемого натяжным устройством напряжения растяжения содержит тензометрическую полоску.

3. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что средство для измерения величины создаваемого натяжным устройством напряжения растяжения содержит пьезоэлектрический датчик.

4. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что средство для измерения величины, характеризующей положение натяжного устройства, содержит емкостный датчик для измерения положения натяжного устройства.

5. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что средство для измерения величины угла установки установочного инструмента содержит по меньшей мере три расположенных на головке инструмента датчика.

6. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен средствами для запоминания и/или дальнейшей обработки данных.

7. Инструмент по п.6, отличающийся тем, что средства для запоминания и дальнейшей обработки данных выполнены с возможностью возврата в исходное состояние, в частности, при техническом обслуживании инструмента.

8. Инструмент по п.6, отличающийся тем, что устройство для сравнения измеренных величин с величинами, хранящимися в памяти, и/или средства для запоминания и дальнейшей обработки данных содержит интегральную схему.

9. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью осуществления в нем сравнения измеренных и хранящихся в памяти величин и/или запоминания и дальнейшей обработки данных.

10. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен независимым источником энергии для устройства для сравнения измеренных величин с величинами, хранящимися в памяти, и/или средств для запоминания и дальнейшей обработки данных, выполненных, например, в виде аккумулятора.

11. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен счетчиком для подсчета количества циклов установки заклепок, и/или количества погрешностей, и/или причин погрешностей.

12. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен устройством для определения даты и/или времени.

13. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен устройством для передачи измеренных величин во внешний блок.

14. Инструмент по п.13, отличающийся тем, что устройство для передачи измеренных величин во внешний блок содержит устройство для передачи инфракрасных, или ультразвуковых, или радиосигналов.

15. Инструмент по п.13, отличающийся тем, что устройство для передачи измеренных величин во внешний блок содержит световод.

16. Инструмент по п.13, отличающийся тем, что внешний блок содержит вычислительное устройство.

17. Инструмент по п.13, отличающийся тем, что внешний блок содержит терминал мобильной радиосвязи.

18. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен устройством для выключения инструмента для установки заклепки и/или указателем причины погрешностей, реагирующим на сигнал, создаваемый в случае дефектного процесса установки заклепки.

19. Инструмент по п.18, отличающийся тем, что он снабжен внешним блоком для создания сигнала в случае дефектного процесса установки заклепки.

20. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен устройством для подключения к местной сети связи.

21. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что натяжное устройство содержит ходовой вал, а устройство для захвата штифта заклепки - зажимные колодки для зажатия штифта заклепки.

22. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что натяжное устройство выполнено с электрическим приводом, в частности, в виде аккумулятора, или с электрогидравлическим, или гидравлическим, или гидропневматическим.

23. Инструмент по п.22, отличающийся тем, что он снабжен линией для подачи сжатого воздуха или электрического тока и по меньшей мере одной дополнительной линией для передачи измеренных величин, при этом указанные линии вместе образуют ветвь с присоединением.

24. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен внутренним источником энергии, в частности аккумулятором.

25. Инструмент по п.1, отличающийся тем, что он снабжен устройством для проведения цикла тестирования после включения.

26. Способ контроля процесса установки заклепки, включающий введение подлежащей установке заклепки в инструмент для установки заклепки, приложение усилия растяжения к штифту заклепки с помощью натяжного устройства, измерение возникающих в процессе установки заклепки величин и сравнение их с величинами, хранящимися в памяти, отличающийся тем, что используют инструмент для установки заклепки по любому из пп.1-25 и определяют из хранящихся в памяти причин причины погрешностей, вызывающих отклонение измеренных величин от хранящихся в памяти величин.

27. Способ по п.26, отличающийся тем, что в процессе установки заклепки измеряют величину создаваемого натяжным устройством напряжения растяжения и/или величину, характеризующую положение натяжного устройства, и/или время после начала процесса установки, и/или величину угла установки инструмента для установки заклепки.

28. Способ п.26, отличающийся тем, что в качестве хранящихся в памяти причин погрешностей используют установку инструмента не под правильным углом, и/или использование неправильной заклепки, и/или использование дефектной заклепки, и/или несоблюдение размеров предусмотренного для заклепки отверстия, и/или отсутствие заклепки в инструменте, и/или отсутствие захвата заклепкой обеих подлежащих соединению частей, и/или наличие дефекта инструмента для клепки.

29. Способ по п.26, отличающийся тем, что величину создаваемого натяжным устройством напряжения растяжения измеряют с помощью тензометрической полоски.

30. Способ по п.26, отличающийся тем, что величину создаваемого натяжным устройством напряжения растяжения измеряют с помощью пьезоэлектрического датчика.

31. Способ по п.26, отличающийся тем, что величину, характеризующую положение натяжного устройства, измеряют с помощью емкостного датчика.

32. Способ по п.26, отличающийся тем, что считают количество циклов установки заклепок, и/или количество погрешностей, и/или причины погрешностей.

33. Способ по п.26, отличающийся тем, что определяют дату и/или время.

34. Способ по п.26, отличающийся тем, что информацию об измеренных величинах, и/или погрешностях, и/или причинах погрешностей передают во внешний блок.

35. Способ по п.28, отличающийся тем, что в случае дефектного процесса установки заклепки реагируют на создаваемый сигнал и указывают причину погрешности и/или выключают инструмент для установки заклепки.

36. Головка инструмента для установки заклепки, отличающаяся тем, что она предназначена для установки в инструменте для установки заклепки по пп.1-25.

37. Инструмент для установки заклепки, содержащий головку для размещения заклепки, устройство для захвата штифта заклепки и соединенное с ним натяжное устройство, отличающийся тем, что он снабжен устройством для измерения создаваемого натяжным устройством напряжения растяжения, содержащим по меньшей мере один пьезоэлектрический датчик.

38. Инструмент по п.37, отличающийся тем, что он снабжен устройством для измерения положения натяжного устройства.

39. Инструмент по п.37, отличающийся тем, что в устройстве для измерения создаваемого натяжным устройством напряжения растяжения пьезоэлектрический датчик является датчиком давления.

40. Инструмент по п.37, отличающийся тем, что натяжное устройство выполнено с электрическим приводом, например, в виде аккумулятора, или с электрогидравлическим, или гидравлическим, или гидропневматическим,

41. Инструмент по п.37, отличающийся тем, что он снабжен устройством для измерения и оценки измеренных величин напряжения растяжения.

42. Инструмент по п.41, отличающийся тем, что устройство для измерения и оценки измеренных величин напряжения растяжения содержит счетчик циклов установки заклепок.

43. Инструмент по п.41, отличающийся тем, что устройство для измерения и оценки измеренных величин напряжения растяжения содержит устройство для определения даты и/или времени.

44. Инструмент по п.37, отличающийся тем, что он снабжен устройством для передачи измеренных величин напряжения растяжения во внешний блок.

45. Инструмент по п.44, отличающийся тем, что устройство для передачи измеренных величин напряжения растяжения содержит устройство для передачи инфракрасных, ультразвуковых или радиосигналов.

46. Инструмент по п.44, отличающийся тем, что внешний блок содержит вычислительное устройство.

47. Инструмент по п.44, отличающийся тем, что внешний блок содержит терминал мобильной радиосвязи.

48. Инструмент по п.37, отличающийся тем, что он снабжен устройством для выключения инструмента для установки заклепки, реагирующим на сигнал, создаваемый в случае дефектного процесса установки заклепки.

49. Инструмент по п.48, отличающийся тем, что он снабжен внешним блоком для создания сигнала в случае дефектного процесса установки заклепки.

50. Инструмент по п.37, отличающийся тем, что он снабжен устройством для подключения к местной сети связи.

51. Инструмент по п.37, отличающийся тем, что натяжное устройство содержит ходовой вал, а устройство для захвата штифта заклепки - зажимные колодки для зажатия штифта заклепки.

52. Головка инструмента для установки заклепки, отличающаяся тем, что она предназначена для установки в инструменте для установки заклепки по пп.37-51.

53. Способ контроля свойств заклепки для клепки вслепую, отличающийся тем, что в штифте заклепки создают напряжения растяжения с помощью инструмента для установки заклепки по пп.1-25 и измеряют изменение длины заклепки, которое сравнивают с заданной величиной.

54. Способ по п.53, отличающийся тем, что заклепки, не входящие в заданный диапазон допусков, отбраковывают.

55. Способ по п.53, отличающийся тем, что заклепки, не входящие в заданный диапазон допусков, помечают стойким образом.

56. Заклепка для клепки вслепую, отличающаяся тем, что она проконтролирована способом по пп.53-55.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к установочному инструменту со средствами для контролирования процессов установки.

Известны установочные инструменты со средствами для контролирования процессов установки.

Так, в DE 4401134 описан способ, в котором составляющую силы измеряют через длину хода и сравнивают с заданной кривой. Таким образом, должен происходить контроль правильности процесса установки.

В ЕР 0738551 (US 5666710) раскрыто устройство для проверки установки заклепок для клепки вслепую. В данном случае измеряется сила натяжения и положение натяжного стержня. С помощью интегратора определяют преобразованную энергию и сравнивают с заданным значением.

Недостатком этих известных средств для контролирования процесса установки является то, что хотя с определенной степенью вероятности определяют, находится ли процесс установки внутри заданных пределов допуска, но причина ошибки не определяется. В процессе установки может возникать целый ряд погрешностей. Например, погрешности оператора, например, за счет косого приложения установочного инструмента, слишком широких отверстий, неправильных заклепок, дефектов в самой заклепке. При заклепках для клепки вслепую всегда существует опасность того, что заклепка захватывает только подлежащую креплению часть, но не сопряженную деталь.

Задачей изобретения является создание установочного инструмента, который контролирует процесс установки и при этом распознает причину возникающей погрешности. Кроме того, задачей изобретения является обеспечение всестороннего контролирования различных параметров процесса установки.

Эта задача решается неожиданно простым образом с помощью установочного инструмента с признаками пункта 1 формулы изобретения.

В соответствии с этим предусмотрен установочный инструмент с головкой, в частности, для размещения заклепки, с устройством для захвата и/или натяжения, и соединенное с устройством для захвата и/или натяжения натяжное устройство, которое имеет средства для измерения возникающих в процессе установки величин, устройство для сравнения измеренных величин с хранящимися в памяти величинами, а также устройство для определения причины, в частности причины погрешности отклонения измеренной и хранящихся величин.

Установочный инструмент, который может быть самых различных видов, как, например, инструменты для установки заклепки, инструменты для установки заклепки для клепки вслепую, инструменты для установки гайки-пистона для клепки вслепую, инструменты для установки болта с запирающим кольцом, имеет датчики. С помощью датчиков можно измерять различные параметры, такие как положение натяжного устройства, время после начала процесса установки или прилагаемое напряжение растяжения. Эти измеряемые величины сравнивают с хранящимися величинами. Сохраняемые величины содержат не только заданную кривую, при несоблюдении которой предполагается неправильный процесс установки, но также величины для некоторых погрешностей. Эти величины могут присутствовать в виде простых отдельных величин или же в виде заданной кривой с различными параметрами, которые описывают определенную погрешность. Число сохраняемых причин погрешностей содержит, по меньшей мере, одну причину погрешности, что может быть уже достаточным для некоторых применений. Однако предпочтительно сохраняется множество различных причин погрешностей. Наряду с погрешностями можно определять также причины отклонений, которые хотя и лежат в поле допуска, однако являются не идеальными. При этом установочный инструмент программируется на совершенно определенный процесс установки, который задается, например, применяемой заклепкой, применяемым материалом и его толщиной. Возможно также программирование нескольких различных процессов установки.

За счет изобретения можно очень быстро устранять причину погрешности. Поскольку с помощью изобретения можно устанавливать также ошибки обслуживания, то установочный инструмент отлично пригоден также для необученных пользователей. С помощью изобретения можно контролировать качество каждого процесса установки. Это имеет большое преимущество, например, в технике самолетостроения. Там частично применяются заклепки, которые подвергаются контролю с помощью рентгеновского излучения. Однако, был ли выполнен процесс клепки без погрешностей, нельзя гарантировать с помощью контроля. С помощью изобретения теоретически можно было бы даже отказаться от сложного рентгеновского контроля и тем не менее гарантировать прочность заклепочного соединения.

Предпочтительные варианты выполнения и модификации изобретения следуют из соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения измеряемые величины содержат создаваемое натяжным устройством напряжение растяжения, и/или положение натяжного устройства, и/или время после начала соответствующего процесса установки, и/или угол к поверхности, на которой установлен установочный инструмент. С помощью этих величин можно выполнять обширную диагностику погрешностей. Это можно также выполнять посредством преобразования величин в кривые или многомерные характеристики.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения контролируют, установлен ли инструмент под правильным углом. Часто пользователи устанавливают установочный инструмент не точно под прямым углом. Это приводит к уменьшению прочности соединения.

Целесообразно также контролировать, применяется ли правильная заклепка. Имеются заклепки, которые по внешнему виду не отличаются друг от друга, однако состоят из другого материала и таким образом имеют совершенно разную прочность. Это можно устанавливать, например, за счет хода изменения создаваемого натяжным устройством напряжения растяжения.

С помощью другого варианта выполнения контролируют, не является ли заклепка дефектной. Так, например, дефекты материала в заклепке приводят к другому ходу изменения усилия.

В другом варианте выполнения контролируют, является ли предусмотренное для заклепки отверстие слишком широким или слишком узким. С помощью установочного инструмента, согласно изобретению, можно также легко определять, находится ли в инструменте заклепка, за счет измерения создаваемого напряжения растяжения.

Целесообразно, в частности, контролировать, захватывает ли заклепка обе подлежащие соединению части. Как раз в случае клепки вслепую часто происходит, что заклепка не захватывает обе подлежащие соединению части. Оператор это не может контролировать сам, поскольку он видит только одну подлежащую креплению часть, но не видит другую сторону. Если заклепка захватывает только подлежащую установке часть, то создаваемое натяжным устройством напряжение растяжения увеличивается позже, соответственно, при большем ходе. Таким образом, можно легко определить погрешность.

В другом варианте выполнения изобретения контролируют, является ли дефектным установочный инструмент. Так, например, может быть слишком низким уровень масла в натяжном устройстве. Вследствие этого натяжное устройство туго перемещается и работает не с предусмотренной силой растяжения. В идеальном случае в одном инструменте запрограммировано множество таких причин погрешностей. Программирование инструмента можно выполнять посредством проведения ряда тестов, в которых преднамеренно допускают ошибки. Происходящие при соответствующих ошибках отклонения измеряемых величин можно затем заносить в память инструмента для сравнения с измеряемыми затем величинами. Можно проводить также не просто контролирование погрешностей, но также сравнивать отклонение еще находящегося в соответствующем поле допуска процесса установки с идеальной величиной.

Предпочтительный вариант выполнения изобретения имеет устройство для измерения положения натяжного устройства и/или для измерения создаваемого натяжным устройством напряжения растяжения. Положение натяжного устройства и создаваемое напряжение растяжения являются двумя наиболее важными параметрами, с помощью которых можно определять целый ряд причин погрешностей.

Как предусмотрено в целесообразном варианте выполнения изобретения, создаваемое натяжным устройством напряжение растяжения измеряется с помощью тензометрической полоски. Такая тензометрическая полоска для измерения напряжений является надежной и дешевой. Напряжение растяжения является по существу пропорциональным создаваемой натяжным устройством силе растяжения.

В альтернативном варианте выполнения устройство для измерения создаваемого натяжным устройством напряжения растяжения имеет пьезоэлектрический датчик. Этот пьезоэлектрический датчик не требует питающего электрического напряжения.

Целесообразный вариант выполнения изобретения имеет для измерения положения натяжного устройства емкостной датчик. Такой емкостной датчик является существенно более точным по сравнению с часто применяемыми оптическими датчиками.

Согласно модификации изобретения с помощью по меньшей мере трех расположенных в головке инструмента датчиков измеряют угол к поверхности, на которой установлен установочный инструмент. Эти датчики соприкасаются с поверхностью, на которой установлен инструмент, когда он установлен под прямым углом. Таким образом, можно обнаруживать часто допускаемую пользователями ошибку.

Согласно модификации изобретения установочный инструмент имеет средства для запоминания и/или дальнейшей обработки данных. Так, например, измеряемые величины можно подвергать статистической оценке. Пользователь может, например, точно контролировать, сколько процессов установки было выполнено, сколько из них были дефектными и какими были причины погрешностей. Кроме того, можно оценивать величины правильно выполненных процессов установки, например, так, что запоминаются и оцениваются отклонения величин от идеальных величин. Таким образом, можно выполнять всеобъемлющий контроль качества.

Изготовитель может контролировать работу своих инструментов. Возможно также, что инструмент не продается, а изготовитель предоставляет клиентам инструмент для использования, и клиент затем производит оплату, например, в зависимости от числа выполненных процессов установки. Также для обеспечения гарантии изготовителя является крайне предпочтительным, когда изготовитель сам может устанавливать и при необходимости устранять потенциальные погрешности.

В другом целесообразном варианте выполнения изобретения средства для запоминания и дальнейшей обработки данных выполнены с возможностью возврата в исходное состояние, в частности, при техническом обслуживании инструмента. Так, например, инструмент после возврата в исходное состояние можно выдавать пользователю как новый инструмент.

Целесообразный вариант выполнения изобретения имеет интегральную схему для сравнения измеренных и хранящихся величин и/или для хранения и дальнейшей обработки данных. Такая интегральная схема может быть выполнена в точном соответствии с требованиями инструмента. Кроме того, при этом обеспечивается наименьший объем. По сравнению с применяемыми программируемыми постоянными запоминающими устройствами (EPROM) интегральная схема обеспечивает преимущество существенно затрудненной возможности манипулирования.

В целесообразном варианте выполнения изобретения сравнение измеренных и хранящихся величин и/или запоминание и дальнейшая обработка данных выполняется в самом инструменте. С помощью современной микроэлектроники можно всю оценку интегрировать в небольшом инструменте.

Для средств сравнения измеренных и хранящихся величин и/или для сохранения и дальнейшей обработки данных в инструменте целесообразно предусмотрен независимый источник энергии, в частности аккумулятор. Тем самым обеспечивается сохранность находящихся в памяти величин даже при длительном отсутствии электрического тока.

Установочный инструмент целесообразно имеет счетчик, который считает циклы установки заклепок, и/или погрешности, и/или причины погрешностей. Таким образом, можно выполнять статистическую оценку с помощью самого инструмента.

Согласно модификации изобретения установочный инструмент имеет устройство для определения даты и/или времени. Таким образом, процессы установки и возможные погрешности можно привязывать к определенному моменту времени. Поэтому затем можно точно установить, когда и тем самым часто также где произошла определенная ошибка.

Согласно модификации изобретения предусмотрено устройство для передачи измеряемых величин во внешний блок. В качестве внешнего блока может выступать, например, компьютерная система, с помощью которой можно выполнять дополнительно запоминание и оценку поставляемых установочным инструментом измеренных величин. Отдельные установочные инструменты могут входить в систему, например, в соответствии с их номерами.

Устройство для передачи измеренных величин целесообразно содержит устройство для передачи инфракрасных, ультразвуковых или радиосигналов, в частности, по принципу "bluetooth". Так, например, имеется дешевая и надежная стандартная деталь для беспроводной передачи сигналов с использованием технологии "bluetooth".

В качестве альтернативного решения внешний блок может содержать терминал мобильной радиосвязи. Тем самым обеспечивается беспроводная передача на дальние расстояния, например к изготовителю установочного инструмента.

В целесообразном варианте выполнения изобретения установочный инструмент имеет устройство для выключения инструмента для установки заклепки и/или указатель причины погрешности, реагирующий на сигнал, создаваемый в случае неправильного процесса установки заклепки. Таким образом, можно совсем не выполнять процесс установки, если с самого начала указывается ошибка. Если инструмент установлен не под прямым углом, то он вообще не включается. То же происходит, когда в инструменте нет заклепки. Даже в случае клепки вслепую, когда заклепка захватывает лишь подлежащую закреплению часть, возможно прерывание процесса установки при указании причины погрешности. Сигнал может создавать также внешний блок, например подключенный компьютер.

Согласно модификации изобретения установочный инструмент может содержать также устройство для соединения с местной сетью связи, за счет чего обеспечивается быстрая передача и дальнейшая обработка данных. В рамках следующих друг за другом стадий монтажа, например, на поточной линии быстрое сообщение об ошибке является особенно предпочтительным, чтобы не задерживать надолго монтажный процесс.

Натяжное устройство установочного инструмента может работать от электрического привода, в частности аккумулятора, электрогидравлического, гидравлического или гидропневматического привода. Можно создавать также полностью бескабельный инструмент с аккумулятором и беспроводной передачей данных.

Согласно модификации изобретения выполненный с кабелем установочный инструмент имеет линию для подачи сжатого воздуха или электрического тока и по меньшей мере одну другую линию для передачи измеренных величин, при этом другая линия образует с первой линией ветвь с соединительным разъемом. Так что для снабжения энергией и для обмена данными нет необходимости в подключении двух линий. Возможно создание комбинированного разъема, например, с линией подачи сжатого воздуха и смежными линиями для передачи данных.

Согласно модификации изобретения установочный инструмент после включения выполняет цикл тестирования. Таким образом, можно уже перед применением исключить ошибки, связанные с самим инструментом. Например, для контролирования механического состояния инструмента можно после включения автоматически выполнить движение натяжного устройства вперед и назад. При тяжелом ходе натяжного устройства инструмент показывает погрешность.

Задача данного изобретения дополнительно решена с помощью способа контролирования процессов установки, в частности установки заклепок, согласно признакам пункта 28 формулы изобретения. В соответствии с этим подлежащую установке часть вставляют в установочный инструмент, предпочтительно установочный инструмент по любому из предшествующих пунктов, затем к подлежащей установке части прикладывают силу растяжения с помощью натяжного устройства. Возникающие в процессе установки величины измеряют. Измеренные величины сравнивают с хранящимися в памяти величинами. Наконец, на основе этого сравнения определяют причину для отклонения измеренной и хранимой величины из множества находящихся в памяти причин.

Кроме того, изобретение согласно признакам пункта 38 формулы изобретения относится к головке для установочного инструмента, содержащей средства для измерения возникающих в процессе установки величин, устройство для сравнения измеряемых величин с хранящимися в памяти величинами, а также устройство для определения причины отклонения измеренной и хранящейся в памяти величины из множества хранящихся в памяти причин. Эта головка выполняет задачу изобретения, так же как установочный инструмент. С помощью головки можно снабдить существующий установочный инструмент функциями, согласно изобретению.

Дополнительно к этому изобретение относится к установочному инструменту с пьезоэлектрическим датчиком и к способу установки подлежащих установке частей, предпочтительно заклепок, в частности к устройству и способу для установки заклепок с измерением напряжения растяжения, а также к головке для установочного инструмента.

Заклепочные соединения применяют в промышленном производстве для соединения деталей самым различным образом. При этом, в частности, в автомобильной и самолетостроительной промышленности для обеспечения безопасности ставятся высокие требования к устойчивости и долговременной стойкости узлов. При этом устойчивость заклепочного соединения зависит решающим образом от хода процесса клепки. Если, например, штифт заклепки для клепки вслепую обрывается слишком рано, то существует опасность для прочности и стойкости заклепочного соединения, или оно является, по меньшей мере, не оптимальным. То же относится к случаю, когда заклепка для клепки вслепую не вставлена прямо в отверстие в металлических листах, или же отверстие не оптимально соответствует заклепке. Последнее возникает, например, при некруглых отверстиях или отверстиях с неправильным диаметром.

Известные инструменты для установки заклепок предусматривают применение заклепок с предварительно установленными параметрами, как, например, подлежащей приложению силы растяжения. При оптимальных условиях процесс установки заклепки с применением такого инструмента может также приводить к оптимальному результату, однако при этом не распознаются отклонения от заданных параметров, которые влияют на прочность соединения. Это имеет особое значение, поскольку дефектное заклепочное соединение при внешнем осмотре может оставлять впечатление правильно установленной заклепки для клепки вслепую или гайки-пистона. Такие дефектные соединения имеют отрицательные последствия для качества изготовленных узлов, а в связанных с безопасностью областях, как, например, в самолетостроении, могут иметь фатальные последствия.

Из ЕР 0454890 известен инструмент для установки заклепок, который снабжен устройством для измерения силы, которое обеспечивает работу инструмента для установки заклепки с заданной силой растяжения. Устройство измерения силы имеет тензометрическую полоску. Недостатком такой тензометрической полоски является то, что для нее необходимо снабжение электрическим напряжением и что тензометрическая полоска не сама преобразует силу растяжения в сигнал электрического напряжения.

Поэтому в основу данного изобретения положена задача обеспечения улучшенного контролирования заклепочных соединений при установке заклепок. Эта задача решается совершенно неожиданно простым образом с помощью установочного инструмента, согласно пункту 60 формулы изобретения, а также способа установки, согласно пункту 77 формулы изобретения, и головки для установочного инструмента, согласно пункту 82 формулы изобретения. Предпочтительные модификации приведены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с этим предусмотрен инструмент для обработки заклепок, в частности инструмент для установки заклепок, содержащий головку для размещения, в частности, заклепки, устройство для захвата и/или натяжения, в частности, штифта заклепки, и натяжное устройство, соединенное с устройством для захвата и/или натяжения, в частности, штифта заклепки, который дополнительно имеет по меньшей мере один пьезоэлектрический датчик для измерения напряжения растяжения натяжного устройства.

С помощью устройства измерения напряжения растяжения натяжного устройства можно получать и оценивать величины его измерения. Было установлено, что измерение хода изменения напряжения растяжения во время цикла установки заклепки дает детальную информацию о процессе установки заклепки и, в частности, дефектных процессах установки заклепок, на основе хода изменения напряжения растяжения.

Применяемый для измерения напряжения растяжения пьезоэлектрический датчик является недорогим, поставляет точные величины измерения и его можно размещать в небольшом пространстве. Кроме того, такой датчик поставляет сигнал электрического напряжения. Так что в отличие от обычно применяемой тензометрической полоски не требуется подвода электрического напряжения.

Изобретение пригодно для всех типов инструментов для обработки заклепок и установочных инструментов, таких как, например, инструменты для установки заклепки, инструменты для установки гайки-пистона для клепки вслепую, инструменты для установки болта с запирающим кольцом и т.д.

Для контролирования процесса установки можно измерять дополнительные параметры. Предпочтительно можно измерять, например, моментальное положение натяжного устройства с помощью устройства для измерения положения натяжного устройства, такого как датчик пути, так что можно оценивать пары величин напряжения растяжения и пути.

Напряжение растяжения можно измерять простым образом опосредованно с помощью датчика давления, который измеряет, например, вызываемую натяжным устройством силу реакции на одной части инструмента для установки заклепки.

В частности, для промышленного применения предпочтительными являются натяжные устройства с гидравлическим приводом, с помощью которых можно выполнять быстрые циклы установки с репродуцируемыми параметрами установки. Однако изобретение включает также натяжные устройства с электрическим, электрогидравлическим и гидропневматическим приводом. Среди электрических натяжных устройств особенно предпочтительными являются бескабельные инструменты с интегрированным аккумулятором.

Для измерения и оценки поставляемых устройством для измерения напряжения растяжения натяжного устройства сигналов электрического напряжения в установочном инструменте предпочтительно расположено соответствующее устройство. Кроме того, в установочном устройстве может быть расположен счетчик, который считает циклы установки. С помощью датчика, который на основании величин измерения напряжения растяжения показывает число выполненных циклов установки, можно контролировать, например, интервалы проведения технического обслуживания. Дополнительно к этому счетчик можно использовать для того, чтобы, в частности, при больших узлах с большим числом заклепок контролировать, были ли установлены все заклепки.

Устройство для измерения и оценки может содержать устройство для определения даты и времени. Например, за счет определения даты можно проверять сроки гарантии и сроки технического обслуживания. Инструмент может быть выполнен, например, так, что определение даты начинается после определенного числа циклов установки заклепок, так что перед началом определения даты можно выполнять, например, пробные циклы. С помощью дополнительного определения времени можно, например, отслеживать, когда были установлены дефектные заклепки.

Величины измерения напряжения растяжения и/или показания счетчика можно также через соответствующее устройство для передачи величин измерения напряжения растяжения передавать во внешний блок. Этот блок может быть, например, компьютером для оценки данных и/или управления. Передачу сигналов можно предпочтительно осуществлять с помощью устройства для передачи инфракрасных, ультразвуковых или радиосигналов.

Кроме того, данные можно также передавать через сеть мобильной радиосвязи в терминал радиосвязи. За счет этого можно, например, для дистанционной диагностики при неправильной работе инструмента передавать данные непосредственно в отдел технического обслуживания или к изготовителю. За счет этого изготовитель может также проверять, выполнялись ли все необходимые интервалы технического обслуживания.

Кроме того, устройство для захвата штифта заклепки предпочтительно содержит зажимные колодки, которые приводятся в действие с помощью зажимного патрона, соединенного с ходовым валом. При этом напряжение растяжения передается через ходовой вал.

Для быстрого распределения данных на несколько внешних блоков оценки установочный инструмент может быть снабжен также устройством для соединения с местной сетью связи.

В рамках данного изобретения предлагается также способ контролирования процессов установки, который можно выполнять, в частности, с помощью установочного инструмента согласно изобретению. Способ предусматривает ввод подлежащей установке части в предусмотренное для этого отверстие, и затем для установки подлежащей установке части приложение к подлежащей установке части, предпочтительно к штифту заклепки, силы растяжения с помощью натяжного устройства, при этом во время приложения силы растяжения получают, по меньшей мере, одну величину измерения, которая вызывается или обусловлена приложенной к штифту заклепки силы растяжения. При этом величину измерения можно получать в заданный момент времени или при заданном ходе натяжного устройства, и тем самым можно поставлять информацию о возможно не оптимально установленных заклепках.

Предпочтительно получают многие величины измерения с равномерными промежутками времени во время приложения силы растяжения. За счет этого можно определять ход изменения во времени прилагаемой силы растяжения и получать детальную информацию о заклепочном соединении.

Особенно предпочтительным является применение полученных с помощью пьезоэлектрического датчика давления измерительных данных. При больших возникающих силах растяжения даже очень небольшой датчик поставляет достаточно большие электрические напряжения для точных и надежных измерений.

Наконец, изобретение относится к головке для установочного инструмента, которая содержит имеющее, по меньшей мере, один пьезоэлектрический датчик устройство для измерения создаваемого натяжным устройством напряжения растяжения. Эта головка соответствует по своим функциям решению задачи данного изобретения, согласно пункту 60 формулы изобретения, с той разницей, что в данном случае необходимое для измерения напряжения растяжения устройство вместе с пьезоэлектрическим датчиком интегрировано в головку. Таким образом, для имеющегося установочного инструмента предлагается головка с функцией согласно данному изобретению. Это имеет то преимущество, что нет необходимости в приобретении полного установочного инструмента. Головку можно выполнять с соответствующими соединениями для установочных инструментов различных изготовителей. При этом головка, согласно изобретению, имеет то преимущество, что для пьезоэлектрического датчика не требуется подачи электрического напряжения.

Наконец, изобретение относится к заклепке. Как показало сравнение измеренных величин установочного инструмента согласно изобретению, с признаками пункта 1 формулы изобретения, таких как, например, напряжение растяжения в определенный момент времени, они зависят от единообразия процессов установки. При этом недостатки вызываются, прежде всего, заклепками, имеющими различные свойства. Если свойства различаются вследствие, например, различного материала или на основе допусков изготовления, то инструмент невозможно программировать оптимально. В этом случае приходится также увеличивать границы допусков для процесса установки, что отрицательно сказывается на оптимальном результате процесса установки. Поэтому задачей изобретения было также создание заклепки, которая имеет по существу постоянные свойства.

Эта задача решается неожиданно простым образом с помощью способа контролирования заклепки, согласно пункту 97 формулы изобретения. В соответствии с этим предусмотрено, что к заклепке прикладывается напряжение растяжения с помощью, в частности, установочного инструмента, согласно любому пункту 1-60 формулы изобретения, измеряется изменение длины заклепки и сравнивается с заданным значением. Для того чтобы не повредить заклепку, измерение выполняется в упругой области. На основании заданного значения или кривой зависимости силы от пути можно проверять, имеет ли заклепка необходимые свойства.

Согласно предпочтительной модификации изобретения напряжение растяжения прикладывается к штифту заклепки для клепки вслепую.

Согласно модификации изобретения заклепки, которые не находятся в заданном поле допусков, отбраковываются. Отбраковка может выполняться автоматически с помощью контрольного устройства.

Согласно модификации изобретения заклепки, которые находятся в заданном поле допусков, помечаются стойким образом. Тем самым внешний вид заклепки указывает на проведенную проверку качества. За счет этого исключается возможность путаницы с не проверенными заклепками.

Ниже приводится подробное описание изобретения на основе примеров выполнения и со ссылками на чертежи, на которых одинаковыми позициями обозначены одинаковые или подобные детали и на которых изображено:

фиг.1 - первый вариант выполнения изобретения;

фиг.2 - графики зависимости напряжения растяжения от времени;

фиг.3А-3D - различные варианты выполнения внешних устройств для измерения и оценки величин измерения напряжения растяжения;

фиг.4 - разрез варианта выполнения изобретения;

фиг.5 - головка установочного инструмента с датчиками, и

фиг.6 - графики напряжения растяжения для различных устанавливаемых частей в зависимости от времени.

В последующем описании имеется в виду преимущественно процесс установки заклепки, т.е. установка заклепки. Однако при этом описываемая установка заклепки содержит установку заклепки для клепки вслепую, гайки-пистона и, в частности, также установку болта с запирающим кольцом, даже если это не указывается в явном виде. Если для соответствующего варианта выполнения необходима другая головка, насадка, патрон или другой зажим, то специалист в данной области техники может выполнить согласование с действительными требованиями.

На фиг.1 схематично показан первый вариант выполнения инструмента для установки заклепки согласно изобретению. Инструмент 1 для установки заклепки содержит головку 2 с регулировочной гайкой 22 для размещения заклепки 20, корпус 6 и рукоятку 16. С помощью приводимого в действие вручную спускового устройства 18 приводится в действие натяжное устройство внутри инструмента для установки заклепки, которое соединено с устройством для захвата стержня или штифта заклепки 20, так что штифт втягивается в инструмент. При этом устройство для захвата стержня или штифта заклепки предпочтительно содержит патрон с двумя или более зажимными колодками. Натяжное устройство опирается на головку 2 инструмента для установки заклепки, так что воздействующее на штифт заклепки напряжение растяжения преобразуется в давление, действующее между головкой и натяжным устройством. В головке 2 находится чувствительный блок 3 предпочтительно с пьезоэлектрическим датчиком, который измеряет давление, возникающее между головкой 2 и натяжным устройством при растяжении штифта заклепки. Датчик создает сигнал электрического напряжения, по существу пропорциональный напряжению растяжения. Это электрическое напряжение передается непосредственно через кабель 8 во внешнее устройство 12 для измерения и оценки величин измерения напряжения растяжения или сначала усиливается чувствительным блоком, при этом в этом случае передается усиленный сигнал.

Кроме того, в закрепленной на рукоятке части 14 может быть расположена собственная электронная схема оценки, которая содержит, например, электронное счетное устройство с функцией даты и времени.

В качестве альтернативного решения передача во внешнее устройство оценки может выполняться не по кабельному соединению, а с помощью соответствующих устройств для передачи и приема инфракрасных, ультразвуковых и радиосигналов. В частности, может быть создан инструмент для установки заклепки с возможностью передачи сигналов через сеть мобильной радиосвязи в терминал, за счет чего между инструментом для установки заклепки и внешним блоком оценки может быть значительное расстояние.

Инструмент 1 для установки заклепки в этом варианте выполнения имеет еще датчик 4 пути, который через устройство для измерения положения натяжного устройства определяет мгновенное положение натяжного устройства и передает через кабельное соединение 10 во внешнее устройство 12. Датчик пути может быть, например, оптоэлектронным или же индуктивным датчиком пути.

На фиг.2 показаны графики изменения напряжения растяжения в зависимости от времени в ходе циклов установки заклепки. При этом график 100 показывает типичный ход изменения напряжения растяжения при оптимальных условиях и имеет минимум напряжения растяжения. Вплоть до этого минимума создаваемая натяжным устройством инструмента для установки заклепки сила растяжения сжимает головку заклепки. После этого сила растяжения снова увеличивается, пока не разорвется штифт заклепки, и напряжение растяжения резко падает до нуля.

Графики 101, 102 и 103 показывают ход изменения напряжения растяжения при не оптимальных условиях. При этом график 101 показывает ход изменения напряжения растяжения при слишком большом диаметре отверстия. В этом случае минимум между двумя максимумами не так глубок, как в оптимальном случае, и проявляется в слегка более поздний момент времени. Кроме того, в случае слишком большого диаметра отверстия до разрывания штифта необходимо прикладывать более высокое напряжения растяжения, а разрыв происходит в несколько поздний момент времени.

График 102 показывает ход изменения напряжения растяжения при не полностью введенной в отверстие заклепке, а график 103 - при процессе клепки без материала, т.е. без установки заклепки в отверстие в стальном листе. В обоих случаях минимум напряжения растяжения, а также момент разрыва штифта находятся в более поздний момент времени по сравнению с ходом кривой при оптимальных условиях.

На основании этих графиков понятно, что ход изменения напряжения во времени может давать подробную информацию о состоянии устанавливаемой заклепки.

На фиг.3А-3D показаны варианты выполнения внешних устройств для измерения и оценки величин измерения напряжения растяжения согласно изобретению.

На фиг.3А схематично показан блок 24 оценки, который через кабельное соединение 8 соединен с чувствительным блоком 3 инструмента 1 для установки заклепки. Вместо кабельного соединения 8 чувствительный блок и блок оценки могут быть соединены друг с другом через приемо-передающее устройство для инфракрасных, ультразвуковых или радиосигналов, при этом датчик оснащен соответственно передатчиком и/или приемником.

Блок 24 оценки содержит жидкокристаллический указатель 26 и элементы 28 управления. На жидкокристаллическом указателе отображаются текущие результаты измерений, например максимально достигаемое напряжение растяжения. Результаты измерения и оценки получают с помощью соответствующей измерительной электроники в блоке 24. С помощью элементов управления можно вводить различные функции, такие как проведение опорного измерения, пороговые величины для сообщений предупреждения или восстановление текущих измерительных величин.

На фиг.3В показано расширение этой системы, при этом к блоку 24 оценки подключено через кабельное соединение 30 печатающее устройство 32. С помощью печатающего устройства 32 можно выдавать текущие результаты измерения и другие данные. Печатающим устройством можно управлять, например, с помощью элементов 28 управления.

На фиг.3С показан вариант выполнения, в котором величины измерения чувствительного блока 3 инструмента для установки заклепки можно передавать через кабельное соединение 8 в вычислительное устройство 34 в качестве блока оценки. Для этого вычислительное устройство, предпочтительно персональный компьютер, может быть снабжен подходящей платой, на которой расположена электроника для оценки передаваемых величин измерения напряжения. Например, величины измерения напряжения с равномерными интервалами переводятся в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя и затем могут обрабатываться с помощью подходящего программного обеспечения. Обработанные данные измерения и результаты оценки затем отображаются на экране 36 вычислительного устройства.

На фиг.3D показан другой вариант выполнения, в котором несколько инструментов для установки заклепки через кабельные соединения 81, 82, 83 и 84 соединены с блоком 38 оценки. На фиг.4 показан в качестве примера вариант выполнения для четырех инструментов для установки заклепки. Однако эту конструкцию можно расширить на любое количество инструментов. Конструкцию можно применять также для отдельного инструмента для установки заклепки. Каждый инструмент для установки заклепки соединяется с одним из модулей 381-384 блока 38 оценки.

Блок 38 оценки в свою очередь соединен через соединение 40 с сетевым узлом 42, из которого данные могут распределяться в несколько компьютеров 341-344.

На фиг.4 показан в разрезе вариант выполнения изобретения, с помощью которого можно пояснить принцип измерения напряжения растяжения. В корпусе 6 расположен гидравлический цилиндр 50. В цилиндре 50 движется гидравлический поршень 52, на котором закреплен ходовой вал, который передает создаваемое поршнем усилие на установленный на нем патрон 56. Если поршень создает направленное по стрелке усилие за счет подачи под давлением гидравлической жидкости в отрезок 51 цилиндра, то сначала сжимаются зажимные колодки 58 за счет перемещаемого назад патрона 56, пока не будет захвачен и зажат находящийся между ними штифт заклепки. Затем зажимные колодки тянут штифт заклепки далее в головку 2 инструмента для установки заклепки, пока он не оторвется от упирающейся в регулировочную гайку головки заклепки. Поршень может приводиться в действие также гидропневматически, при этом с помощью пневматического поршня, который может быть расположен, например, в показанной на фиг.1, закрепленной на рукоятке части 14, можно подавать под давлением гидравлическую жидкость в гидравлический цилиндр 50.

За счет оказываемого патроном 56 усилия растяжения на головку 2 воздействует давление. Головка 2 закреплена на корпусе 6 так, что давление передается не непосредственно на гильзу головки 2, а через расположенную между головкой и корпусом часть 31 из пьезоэлектрического материала. Возникающее за счет этого пьезоэлектрическое напряжение затем передается с помощью электрических соединений 60 и 62 в подходящее соединительное гнездо 64. Датчик давления может быть также соединен с подходящей измерительной и оценочной электроникой, интегрированной в сам инструмент для установки заклепки.

На фиг.5 показана на виде сверху головка для установочного инструмента согласно изобретению. Видна регулировочная гайка 22 головки 2. Вокруг регулировочной гайки 22 расположены три датчика 70. При установке инструмента все три датчика соприкасаются с подлежащей креплению частью лишь тогда, когда инструмент находится под прямым углом к подлежащей креплению части. Тем самым можно контролировать, делает ли ошибку пользователь. Если инструмент установлен не под прямым углом, то электроника обеспечивает блокировку инструмента, т.е. процесс установки не может быть запущен.

На фиг.6 показаны 4 графика, отображающие возникающее в процессе установки напряжение растяжения в зависимости от времени, при этом по оси х показано время, а по оси y - сила. График 90 показывает ход изменения силы в зависимости от времени при установке гайки-пистона. В этом случае сила сначала сильно увеличивается в упругой области, переходит в пластическую область и остается до конца установки примерно постоянной. Графики 91, 92 и 93 показывают ход изменения силы в зависимости от времени для различных заклепок для клепки вслепую. В данном случае сила также увеличивается в области пластической деформации, пока штифт заклепки не оборвется, и сила падает до нуля. Можно видеть, что кривые силы в зависимости от времени для различных заклепок сильно различаются. Поэтому необходимо инструмент программировать для определенных процессов установки. На основании отклонений от этих кривых можно уже распознавать ряд погрешностей. Если, например, для заклепки для клепки вслепую сила нарастает в упругой области позднее, то заклепка для клепки вслепую захватила лишь подлежащую установке часть. Если отверстие слишком широкое, то кривая в пластической области нарастает более плоско. Таким образом, за счет сравнения с хранящимися в памяти причинами погрешностей можно распознавать целый ряд ошибок. Можно измерять также кривую изменения силы в зависимости от пути или же как кривую изменения силы в зависимости от времени, так и кривую изменения силы в зависимости от пути. За счет оценки проведенных процессов установки можно точно определять идеальные величины и типичные отклонения при определенных причинах погрешностей. Оценку можно выполнять за счет установки различных заданных полей 94, 95, 96. Если прямая проходит справа от поля 94, то заклепка для клепки вслепую захватывает только подлежащую креплению часть, если переход из упругой в пластическую область происходит не точно в поле 95, то просверленное отверстие слишком широкое, или если напряжение растяжения не падает в поле 96 до нуля, то применяется неправильная заклепка. Точный анализ погрешности выполняется с помощью многих таких полей, через которые должен проходить процесс установки и которые позволяют распознавать причину погрешностей. За счет размещения в ряд отдельных полей исключаются также определенные причины погрешностей при выдерживании заданных величин. Если, например, выдерживается поле 94, то исключается не захватывание противоположной детали. Таким образом, возможна однозначная привязка причин различных погрешностей.