JP4851065B2 - 取り付け動作を監視する手段を有する取り付け工具 - Google Patents

Description

本発明は、取り付け動作を監視する手段を有する取り付け工具に関する。

取り付け動作を監視する手段を有する取り付け工具は既知である。例えば、ＤＥ ４４ ０１ １３４では、ストロークの距離にわたり力成分が測定され、所望曲線と比較される方法が説明されている。この意図は、取り付け動作が適正に行われているかどうかを監視することである。

ＥＰ ０ ７３８ ５５１（ＵＳ ５，６６６，７１０）は、ブラインドリベットの取り付けを確認する装置を開示している。ここでは、引き抜きシャフトの引張力と位置が測定される。変換されたエネルギーが積分器により求められ、所望値と比較される。

取り付け動作を監視するこれらの既知の手段に伴う欠点は、取り付け動作が所与の許容誤差限度内にあるかどうかをある特定の確率により判断することができるが、欠陥の原因を判断することができないという点である。取り付け動作中、一連の欠陥が起こる可能性がある。例として、操作者による誤り（例えばその結果、取り付け工具の設置が斜めにずれる）、過度に広い穴、間違ったリベット、リベット自体の欠陥が挙げられる。ブラインドリベットの場合、リベットが、固定すべき部品しか把持せず、その相手側は把持しないという危険性も常にある。

本発明の目的は、取り付け動作を監視するとともにその工程において生じる欠陥の原因を検出する取り付け工具を提供することである。さらに、本発明の目的は、取り付け動作の各種パラメータの包括的な監視を可能にすることである。

本目的は、請求項１の特徴による取り付け工具により驚くほど単純なやり方で既に達成されている。上記請求項によれば、特にリベットを保持するヘッド部品と、把持および／または引っ張るデバイスと、該把持するかつ／または引っ張るデバイスに連結される引っ張り装置とを備える取り付け工具が提供され、この取り付け工具は、取り付け動作中に生じる可変値を測定する手段、該測定値を記憶値と比較するデバイス、および記憶値との測定値の偏差について、原因、特に欠陥の原因を判断するデバイスも有する。

非常に広範な範囲の種類を有することができる取り付け工具（例えばリベット取り付け工具、ブラインドリベットナット取り付け工具、ロッキングリングボルト取り付け工具）はセンサを有する。センサにより、引っ張り装置の位置、取り付け動作の開始からの時間、または加えられる張力等、各種パラメータを測定することができる。これらの測定値は記憶値と比較される。記憶値は、所望曲線、その所望曲線に従っていない場合に推定される、誤った取り付け動作だけでなく、特定の欠陥に対する値も含む。これらの値は、単に個々の値として、そうでない場合は、特定の欠陥を示す各種パラメータに対する所望曲線として利用することができる。記憶された欠陥の原因のセットは、少なくとも１つの欠陥の原因を含み、用途によってはそれで既に十分である場合もある。しかしながら、好ましくは、複数の種々の欠陥の原因が記憶される。欠陥のほかに、許容誤差帯域内にあるが理想的ではない偏差の原因も判断することができる。この場合、取り付け工具は、完全な特定の取り付け動作（例えば、用いるリベット、用いる材料、およびその厚さによって規定される）について予めプログラムされる。複数の種々の取り付け動作についてのプログラミングも考えられる。本発明は、できる限り迅速に欠陥の原因を正すことを可能にする。操作上の誤りもまた、本発明により記録されるので、本取り付け工具は不慣れな操作者にも非常に適している。本発明により、各取り付け動作の品質を監視することができる。このことは、例えば航空機工学において非常に有利である。航空機工学においては、ある程度、Ｘ線検査を受けたリベットが使用されるにもかかわらず、リベット締め動作が欠陥なく進行しているかどうかをその検査により保証することはできない。本発明を使用すれば、理論上、複雑なＸ線検査をなしで済まし、それでもリベット締め連結部の耐久性を保証することさえも可能になるであろう。

本発明の好適な実施形態および開発態様（development）は、各従属請求項から得ることができる。

本発明の好適な一実施形態では、測定される可変値は、引っ張り装置が加える張力、および／または引っ張り装置の位置、および／または各取り付け動作の開始からの時間、および／または取り付け工具が設置されている表面に対する角度を含む。これらの値により、包括的な欠陥診断が可能である。この欠陥診断はまた、それらの値を曲線または多次元特性マップに変換することによって行うことができる。

本発明の好適な実施形態では、監視は、正しい角度で工具が設置されているかどうかに関して行われる。操作者は、正しい角度で正確に取り付け工具を設置していない場合が多い。その結果、連結部の強度低下が存在する。

間違ったリベットが用いられているかどうかを監視することも好適である。例えば、見た目は異なっていないが、異なる材料からなり、よって全く異なる強度を有するリベットもある。これは、例えば引っ張り装置が加える張力の曲線によって判断することができる。

他の実施形態では、監視は、リベットが破損しているかどうかに関して行われる。例えば、リベットの材料欠陥によって、異なる力曲線（force curve）が生ずる。

他の実施形態は、リベットのために設けられた穴が広すぎるかまたは狭すぎるかどうかを監視する。

また、工具内にリベットがあるかどうかは、本発明による取り付け工具により、例えば加えられた張力を測定することによって容易に判断することができる。

連結すべき両部品をリベットが把持しているかどうかを監視することは特に好適である。特に、ブラインドリベットの場合では、連結すべき両部品をリベットが把持していないことが起こる場合が多い。操作者はこれを自分で監視することはできない。その理由は、操作者は、固定すべき一方の部品しか見えず、他方が見えないからである。リベットが取り付けるべき部品のみを把持する場合、引っ張り装置が加える張力は、後に、例えばより大きなストロークで生じる。上記の欠陥はこのようにして容易に判断することができる。

本発明の他の実施形態では、監視は、取り付け工具が不具合を有するかどうかに関して行われる。例えば、引っ張り装置の油レベルが低すぎる場合がある。この場合の結果、引っ張り装置は、動きが悪くなり、もはや意図した引張力で作動しなくなる。

理想的には、複数のこれらの欠陥の原因は工具にプログラムされる。この工具のプログラミングは、欠陥が意図的に行われる一連の試験を実施することによって行うことができる。次に、各欠陥の場合に生じる測定値の偏差を、後に測定された値と比較するために工具に記憶することができる。純粋に欠陥の監視を行うだけでなく、各許容誤差領域に依然としてある取り付け動作の偏差を理想値と比較することも考えられる。

本発明の好適な実施形態は、引っ張り装置の位置を測定し、かつ／または引っ張り装置が加える張力を測定するデバイスを有する。引っ張り装置の位置および加えられる張力は、最も重要なパラメータのうちの２つであり、それらにより、一連の欠陥の原因全てを判断することができる。

本発明の好適な実施形態に提供するように、引っ張り装置が加える張力は歪みゲージにより測定される。応力を測定するこのような歪みゲージは、信頼性が高く安価である。張力は、引っ張り装置が加える引張力にほぼ比例する。

代替の実施形態では、引っ張り装置が加える張力を測定するデバイスは圧電センサを備える。この圧電センサは電圧供給を必要としない。

引っ張り装置の位置を測定するために、本発明の好適な実施形態は容量型センサを備える。かかる容量型センサは、よく用いられる光学センサに比して概ねより正確である。

本発明の一開発態様では、取り付け工具が設置されている表面に対する角度が工具ヘッドに配置された少なくとも３つのセンサによって測定される。これらのセンサは、取り付け工具が正しい角度で設置されている場合は、工具が設置されている表面と接触する。このようにして、操作者により頻繁になされる誤りを診断することができる。

本発明の一開発態様では、取り付け工具は、データを記憶するかつ／またはさらに処理する手段を有する。例えば、測定値は統計的に評価されることができる。使用者は例えば、行われている取り付け動作の数、これらの動作のうち誤っている動作の数、および欠陥の原因が何であるかを正確に監視することができる。さらに、正しく進行している取り付け動作の値を、例えば理想値との取り付け動作の値の偏差が記憶され評価される形式で評価することが考えられる。このようにして、包括的な品質管理が可能である。

工具の製造業者は、その工具の機能を監視することができる。工具自体に対し支払われないが、製造業者は工具を顧客に利用してもらい、顧客は、例えば行った取り付け動作の数に応じて支払うことも考えられる。さらに、製造業者保証を認めることは、製造業者が工具自体から考えられる欠陥を検出することができ、かつ適切であればそれらの欠陥を排除することができる場合に非常に有利となる。

本発明の好適な実施形態では、特に工具サービス中に、データを記憶するかつさらに処理する手段をリセットすることができる。このようにして、工具を例えばリセット後に新たな工具のように顧客に提供すことができる。

本発明の好適な実施形態は、測定値と記憶値を比較し、かつ／またはデータを記憶するかつさらに処理するよう、チップを有する。このようなチップは、工具の要件に正確に合わせることができる。さらに、全体サイズを最小にすることがこのチップにより可能である。同様に使用することができるＥＰＲＯＭと比べ、チップは、外部から操作するのが実質的により難しいという利点をさらに与える。

本発明の好適な一実施形態では、測定値と記憶値の比較、および／またはデータの記憶およびさらなる処理は、工具内で行われる。最新のマイクロエレクトロニクスにより、評価全体を手持ち式工具に一体化させることが可能である。

好適には、測定値と記憶値を比較し、かつ／またはデータを記憶するかつさらに処理する手段のために、独立した電源、特に充電式電池が工具内に設けられる。このようにして、電源が比較的長く停止する場合であっても、記憶された測定値が失われないことが確保される。

取り付け工具は、好適には、リベット取り付けサイクル、および／または欠陥、および／または欠陥の原因を計数するカウンタを有する。このようにして、工具自体により統計的な欠陥の評価さえも可能である。

本発明の一開発態様では、取り付け工具は、日付および／または時刻を記録するデバイスを有する。このようにして、取り付け動作および考えられる欠陥を特定時間に割り当てることができる。したがって、その後、特定の欠陥が起こった正確な時、およびその結果として多くの場合にはその正確な場所も把握することができる。

本発明の一開発態様は、外部ユニットに測定値を送るデバイスを有する。外部ユニットとしては例えば、取り付け工具が供給する測定値のさらなる記憶および評価を行うことができるコンピュータシステムが考えられる。個々の取り付け工具は例えば、工具番号によりコンピュータシステムに割り当てることができる。

測定値を送るデバイスは、好適には、赤外線、超音波、または無線信号を送るデバイス、特に「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（ブルートゥース）：登録商標（第４４７７９３６号）」を有する。したがって、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ技術の場合、無線送信用の安価で信頼性の高い標準コンポーネントがある。

この代替として、外部ユニットは移動無線端末を備えることができる。この場合、無線送信は、例えば取り付け工具の製造業者までもの長距離も可能である。

本発明の好適な一実施形態では、取り付け工具は、リベット取り付け工具をオフに切り替え、かつ／または誤ったリベット取り付け動作の場合に生成される信号に応答して欠陥の原因を示すデバイスを有する。したがって、例えば、欠陥が開始から示されている場合は取り付け動作を全く行わないようにすることもできる。デバイスが正しい角度で設置されない場合は全く発動せず、工具内にリベットがない場合も同様である。ブラインドリベットを取り付ける際に、固定すべき部品しか把持されていない場合でも、取り付け動作を中止することがなおも可能であるとともに、欠陥の原因が示される。

外部ユニット、例えば接続されたコンピュータにより信号を生成することも考えられる。

本発明の一開発態様において、取り付け工具は、ローカルネットワークへの接続のためのデバイスを含むこともでき、これは、データのより高速な送信およびさらなる処理が可能であることを意味する。例えば生産ライン組み立てにおける互いに続く取り付けステップのコンテキスト内では、取り付けプロセス全体が長期間調子が悪いことのないよう、欠陥の迅速な報告が特に有利である。

取り付け工具の引っ張り装置は、電気により（特に充電式電池による）、電気油圧により、油圧により、または空気油圧により作動することができる。充電式電池および無線データ送信を完全なコードレス工具に提供することも可能である。

非コードレス工具の本発明の一開発態様では、取り付け工具は、圧縮空気または電力の供給用ライン、および測定値の送信用の少なくとも１つの他のラインを有し、該他のラインは、一方のラインと一緒にひとつながりの1本のストランドを形成する。したがって、電源とデータ交換用に２つのラインをつなぐ必要はない。例えば圧縮空気ラインとデータ送信用の隣接ラインを一緒にしたコネクタを設けることも考えられる。

本発明の一開発態様では、取り付け工具は、オンに切り替えられた後で試験サイクルを行う。このようにして、使用前であっても、工具に関連する欠陥を排除することができる。例えば、工具が機械的に調子がいいかどうかを監視するために、オンに切り替えられた後で引っ張り装置を自動的に前後に移動させることができる。引っ張り装置の動きが悪い場合、工具は欠陥を示す。

本発明の目的はまた、請求項２８の特徴により、取り付け動作、特にリベット取り付け動作を監視する方法によって達成される。上記請求項によれば、取り付けるべき部品は取り付け工具、好ましくは上述の取り付け工具に挿入され、引張力が取り付けるべき部品に引っ張り装置により加えられる。取り付け動作中に生じる値が測定される。このようにして測定される値は記憶値と比較される。最後に、この比較により、記憶値との測定値の偏差の原因が、記憶された原因のセットから判断される。

さらに、請求項３８の特徴による本発明は、取り付け工具のヘッド部品に関し、取り付け動作中に生じる可変値を測定する手段を備え、測定値を記憶値と比較するデバイスを備え、また、記憶された原因のセットから記憶値との測定値の偏差の原因を判断するデバイスも備える。このヘッド部品は、まさに取り付け工具のような、本発明による役割を果たす。ヘッド部品により、既存の取り付け工具に本発明による機能が備わることが可能となる。

さらに、本発明は、圧電センサを備える取り付け工具、および取り付けるべき部品（好ましくはリベット）を取り付ける方法、特に張力測定を用いてリベットを取り付ける装置および方法、ならびに取り付け工具のヘッド部品に関する。

リベット締め連結部は、部品を結合する多くの用途で工業用製造に用いられる。特に、自動車および航空機産業において、安全面に基き、サブアセンブリの安定性および長期間の耐負荷能力に大きな要求が課せられる。リベット締め連結部の安定性は、リベット締め動作の進行が決定的に左右する。例えば、ブラインドリベットの前部ピンが非常に簡単にせん断変形する場合、リベット締め連結部の強度および耐久性は危うくなるか、または少なくとも最適ではなくなる。これは同様に、例えばブラインドリベットが金属シートの開口にまっすぐに挿入されていないか、またはリベットの開口が最適に合っていない場合にもあてはまる。リベットの開口が最適に合っていないことは、例えば非円形の開口または間違った直径を有する開口の結果として生じる。

既知のリベット付け工具は、加えるべき引張力等、予め設定されたパラメータを用いてリベットを取り付ける。最適条件下では、かかる工具を用いるリベット取り付け動作も同様に最適な結果をもたらすが、所望パラメータとの偏差（これは連結強度に影響を及ぼす）はこの場合には確認されない。このことは、外部からの確認に基づいた欠陥のあるリベット締め連結部が、ブラインドリベットまたはリベットナットが正しく取り付けられているという印象を与える可能性が高いため、特に重大である。このような誤った連結は、これを用いて形成されるサブアセンブリの品質に決定的な影響を及ぼし、航空機構造等、安全性に関して影響を受け易い領域では、致命的な結果さえ有する可能性がある。

ＥＰ ０ ４５４ ８９０は、リベット取り付け工具が所定の引張力で作動することを確実にする力測定デバイスを備えるリベット取り付け工具を開示している。力測定デバイスは歪みゲージを有する。このような歪みゲージに伴う欠点は、歪みゲージのために電源が必要とされる点であり、また、歪みゲージは本質的に引張力を電圧信号に変換しない点である。

したがって、本発明は、リベット取り付けの際のリベット締め連結部の改良された監視を提供するという目的を担う。この目的は、請求項６０に記載の取り付け工具により非常に驚くほど単純なやり法で、請求項７７に記載の取り付け方法により、また、請求項８２に記載の取り付け工具のヘッド部品により既に達成されている。有利な開発態様は各独立請求項に明記されている。

したがって、リベットを保持するヘッド部品（特にリベットピンを把持するかつ／または引っ張るデバイス）、および特にリベットピンを把持するかつ／または引っ張るデバイスに連結される引っ張り装置を有するリベット処理工具（特にリベット取り付け工具）が提供され、このリベット処理工具はさらに、引っ張り装置の張力を測定する少なくとも１つの圧電センサを含むデバイスを有する。

引っ張り装置の張力を測定するデバイスにより、引っ張り装置の張力の測定値が求められて評価される。リベット取り付けサイクル中の張力の変化の測定は、リベット取り付け動作についての詳細情報を再現し、特に、誤ったリベット取り付け動作を張力の変化により判断することができることが示されている。

張力の測定のために用いられる圧電センサは、安価であり、正確な測定値を供給し、非常に小さなスペース内に収容することができる。さらに、かかるセンサは圧電信号を供給する。したがって、従来用いられている歪みゲージとは異なり、電源を必要としない。

本発明は、あらゆるタイプのリベット処理および取り付け工具（例えばリベット取り付け工具、ブラインドリベットナット取り付け工具、ロッキングリングボルト取り付け工具等が挙げられる）に適している。

取り付け動作を監視するために、追加のパラメータを記録することができる。例えば、有利には、引っ張り装置の瞬間的な位置を、変位トランスデューサ等、引っ張り装置の位置を求めるデバイスにより求めることができるため、張力−変位値の対を評価することが可能である。

張力は、例えば、リベット取り付け工具の一部品に引っ張り装置が加える対向力を測定する圧力センサにより簡単に、間接的に測定されることができる。

特に産業用途の場合、油圧作動式引っ張り装置が有利であり、この装置により、再現可能な設定パラメータを用いて高速な取り付けサイクルを行うことができる。しかしながら、本発明は、電動式、電気油圧式、および空気油圧式の引っ張り装置も含む。電動式引っ張り装置の中では、一体型再充電式電池を有するコードレス工具が特に有利である。

引っ張り装置の張力を測定するデバイスにより張力測定値を記録および評価する場合、適当な装置を取り付け工具内に収容することができることが有利である。さらに、取り付けサイクルを計数するカウンタを取り付け工具内に収容することができる。張力測定値を用いることによって行われる取り付けサイクルの数を記録するカウンタを用いることで、例えばメンテナンス間隔を監視することができる。さらに、特に多数のリベットを用いる大きなサブアセンブリの場合にリベットを取り付け忘れていないかどうかを監視するためにカウンタを用いることができる。

評価および記録するデバイスは、日付および／または時間を記録するデバイスも含むことができる。例えば、日付記録により、保証期間およびメンテナンス期間を確認することができる。工具は、例えば、特定数のリベット取り付けサイクル後に日付記録を開始するようにして、例えば日付記録の開始前にサンプルサイクルが行われるように設定することができる。さらに時刻記録では、例えば間違ったリベットが取り付けられた時刻を遡って調べることが可能である。

張力測定値および／またはカウンタ読取値も、張力測定値を送信する適当なデバイスによって外部ユニットに送信されることができる。このユニットは、例えばデータを評価するかつ／または制御するコンピュータであってもよい。この場合、有利には、信号送信は赤外線、超音波、または無線信号を送信するデバイスによって行うことができる。

さらに、データは移動無線ネットワークを介して移動無線端末に送信することもできる。これにより、例えば、工具の誤った機能動作の場合における遠隔診断のために、データをメンテナンス部または製造業者に直接送信することができる。したがって、同様に、製造業者は所要のメンテナンス間隔が遵守されているかどうかを確認することができる。

リベットピンを把持するデバイスは、好ましくはさらに、牽引スピンドルに接続されるチャックにより作動する締め付けジョーを含む。この場合、張力は牽引スピンドルにより送られる。

取り付け工具にはまた、データを高速で複数の外部評価ユニットに配信するよう、ローカルネットワークに接続するデバイスを設けることができる。

特に、本発明による取り付け工具を用いて行われることができる、取り付け動作を監視する適切な方法を明記することも本発明の範囲内にある。本方法は、取り付けるべき部品が、そのために設けられた開口に挿入されるようにし、次に、取り付けるべき部品を取り付けるようにするために、取り付けるべき部品（好ましくはリベットピン）に引張力が引っ張り装置により加えられ、引張力が加えられている間に、リベットピンに加えられる引張力が原因となっているか、またはその引張力が影響を及ぼしている少なくとも１つの測定値が得られるようにする。この場合、測定値は、所定時間すなわち引っ張り装置のストロークで得ることができ、このようにして、最適に取り付けられていないリベットについての情報を供給することができる。

引張力が加えられている間、複数の測定値が一定の時間間隔で得られることが好ましい。したがって、拡大した引張力の時間プロファイルを求めることができ、このようにして、リベット締め連結部についての詳細な情報を得ることができる。

圧電圧力センサを用いて得られた測定データの使用が特に有利である。生じる高い引張力下では、非常に小型のセンサであっても、正確であるとともに妨害を受けにくい測定のために十分に高い電圧を供給する。

最後に、本発明は、引っ張り装置が加える張力を測定する少なくとも１つの圧電センサを含むデバイスを備える、取り付け工具用のヘッド部品に関する。その機能に関して、このヘッド部品は、請求項６０に記載の本発明による目的の達成に対応するが、ここでは、張力を測定する必要があるデバイスが、圧電センサとともにヘッド部品に完全に一体化されているという点が異なる。このようにして、既存の取り付け工具用の本発明による機能をヘッド部品に備えることができる。これは、完備した取り付け工具を購入する必要がないという利点を有する。ヘッド部品には、様々な製造業者による取り付け工具に適した接続部を設けることができる。この場合、圧電センサがいかなる電源も必要としないことが本発明によるヘッド部品の利点である。

最後に、本発明はリベットに関する。請求項１の特徴に記載の本発明による取り付け工具は、取り付け動作の特定時間における張力等の測定値を比較する際の取り付け動作の均一性に依存する。この場合、不利であるのは特に種々の特性を有するリベットである。この特性が、例えば異なる材料または製造許容誤差により非常に異なる場合、工具は最適にプログラムされることができない。この場合、取り付け動作についての許容誤差限度も同様に増さざるを得なくなり、このことは最適な取り付け結果には不利となる。したがって、本発明の目的はまた、実質的に一貫した特性を有するリベットを提供することであった。

本目的は、請求項９７に記載のリベットを監視する方法によって驚くほど単純なやり方で達成される。

上記請求項によれば、特に請求項１乃至６０に記載の取り付け工具を用いて張力がリベットに加えられ、リベットの長さの変化が測定され、所望値と比較される。リベットを破損させないようにするために、測定は弾性範囲で行われる。長さの変化または距離／力曲線の所望値を用いることで、リベットが意図された特性を有するかどうかを試験することが可能である。

本発明の好適な開発態様では、張力は、ブラインドリベットのリベットピンに加えられる。

本発明の一開発態様では、所定の許容誤差帯域内にないリベットが分離除去される。この分離は、監視装置により自動的に行うことができる。

本発明の一開発態様では、所定の許容誤差帯域内にあるリベットは恒久的にマーキングされる。したがって、行われる品質確認はリベット上で目視できる。このようにして、未試験のリベットとの混同をなくす。

本発明は、好適な例示的な実施形態によるとともに、添付の図面（各図面の同一の符号は同一または同様の構成要素を示す）を参照して、より詳細に以下に説明する。

以下の説明では、主としてリベット取り付け動作（これは、リベットの取り付けを意味する）に言及する。しかしながら、この場合、説明されるリベット取り付けは、特記していない場合でも、ブラインドリベット、すなわちリベットナットの取り付け、さらに特にロッキングリングボルトの取り付けを含む。異なるヘッド部品、マウスピース、チャック、または他のホルダーが各実施形態に必要とされるという主旨内で、当業者は当該要件に即した適用をなすことができる。

図１は、本発明によるリベット取り付け工具の第１の実施形態の概略図を示す。リベット取り付け工具１は、リベット２０を保持する調整ナット２２を有するヘッド部品２、本体部６、およびハンドル１６を備える。手動作動式トリガデバイス１８を用いて、リベット取り付け工具の内部にある引っ張り装置が発動され、リベット２０のシャンクまたはピンを把持するデバイスに連結されて、ピンが工具に引き込まれるようになっている。この場合、シャンクまたはリベットピンを把持するデバイスは好ましくは、２つ以上の締め付けジョーを有するチャックを含む。引っ張り装置は、リベット取り付け工具のヘッド部品２上に支持され、リベットピンに加えられる張力がヘッド部品と引っ張り装置の間に加えられる圧力に転換される。ヘッド部品２には、好ましくは圧電センサを有するセンサユニット３があり、このセンサユニットは、リベットピンが引き抜かれたときにヘッド部品２と引っ張り装置との間に生じる圧力を測定する。センサは、張力にほぼ比例する電圧信号を生成する。この電圧は、ケーブル８を介して外部デバイス１２に直接伝えられて張力測定値を記録および評価するか、または、センサユニットにより最初に増幅されてから、増幅信号となって送られる。

さらに、例えば日付および／または時刻機能を備える計数エレクトロニクスを含む専用評価エレクトロニクス１５を、ハンドルに固定された部品１４に設けることができる。

ケーブル接続を介する送信の代替として、外部評価ユニットへの送信も、赤外線、超音波、または無線信号を送受信する適当なデバイスにより行うことができる。特に、リベット取り付け工具もまた、移動無線ネットワークを介して端末に信号を送信するように設定されることができ、これにより、リベット取り付け工具と外部評価ユニットの間を長い距離にすることができることを意味する。

この実施形態では、リベット取り付け工具１はさらに、変位トランスデューサ４も有し、変位トランスデューサは、引っ張り装置の位置を測定するデバイスを介して引っ張り装置の瞬間的な位置を求め、ケーブル接続１０を介して外部デバイス１２に対応する信号を送る。変位トランスデューサは、例えば光電子または他の帰納的変位トランスデューサとすることができる。

図２は、リベット取り付けサイクルの過程における時間の関数としての張力のグラフを示す。ここでは、グラフ１００は、最適条件下での張力の典型的な曲線を示す。この曲線は最小の張力を示す。このように最小である限り、リベットヘッドは、リベット取り付け工具の引っ張り装置が加える引張力により圧縮される。その後、引張力は再び増大していき、リベットピンがせん断変形するようになると、張力は急激にゼロに下がる。

グラフ１０１、１０２、および１０３は、最適ではない条件下での張力の曲線を示す。ここでは、グラフ１０１は、過度に大きな穴径の場合での張力の曲線を示す。この場合、２つの最大値間の最小値は最適な場合におけるほど低くはなく、時間が若干遅延している。過度に大きな穴径の場合、ピンがせん断変形する地点まで、より高い張力をさらに加える必要があり、ピンは若干遅延した時間にてせん断変形する。

グラフ１０２は、穴に完全に挿入されていないリベットの場合の張力の曲線を示しており、グラフ１０３は、材料を有していないリベット締め動作の場合の、すなわちリベットが金属シートの穴に差し込まれていない場合の張力の曲線を示している。いずれの場合も、最小の張力およびピンがせん断変形する時間は、最適条件下での曲線過程と比較して遅延した時間にある。

これらのグラフにより、時間にわたる張力の曲線が、取り付けられたリベットの状態についての詳細な情報を与えることができるということが明らかとなる。

以下の本文では、本発明の張力測定値を記録および評価する外部デバイスの実施形態を示す図３Ａ〜図３Ｄを参照する。

図３Ａでは、ケーブル接続８を介してリベット取り付け工具１のセンサユニット３に接続される評価ユニット２４が概略的に示されている。ケーブル接続８の代わりに、赤外線、超音波、または無線信号を送信／受信するデバイスを介してセンサユニットと評価ユニットを互いに接続することができ、センサには、送信機および／または受信機が適切に備えられている。

評価ユニット２４は、ＬＣＤディスプレイ２６および作動要素２８を備える。最大張力に達したといった、測定の現時点の結果がＬＣＤディスプレイ上に示される。測定され評価された結果は、ユニット２４内の適切な測定エレクトロニクスによって求められる。作動要素により、参照測定を行う、警告メッセージのための閾値を作成する、または現時点の測定値をリセットするといった各種機能を入力する（enter：開始する）ことができる。

図３Ｂは、このシステムの拡張を示し、プリンタ３２がケーブル接続３０を介して評価ユニット２４に接続されている。プリンタ３２により、現時点の測定結果およびさらなるデータを出力することができる。プリンタは例えば作動要素２８により駆動されることができる。

図３Ｃは、リベット取り付け工具のセンサユニット３からの測定値が、ケーブル接続８を介して評価ユニットとしてのコンピュータ３４に送られる一実施形態を示す。このため、コンピュータ、好ましくはワークステーションコンピュータには、送られた電圧測定値のための評価エレクトロニクスが収容される適したプラグインボードを設けることができる。例えば、電圧測定値は、ＡＤＣモジュールにより一定の時間間隔でデジタル化され、次に、適したソフトウェアによりさらに処理することができる。次に調整された測定データおよび評価結果がコンピュータのモニタ３６上に表示される。

図３Ｄは、複数のリベット取り付け工具がケーブル接続８１、８２、８３、および８４を介して評価ユニット３８に接続される、他の実施形態を示す。この実施形態は、図３Ｄにおいて４つのリベット取り付け工具についての例として示される。しかしながら、この構造は、所望されるのと同じ数の工具に拡張することができる。この構造はまた、個々のリベット取り付け工具に対し同様に用いることができる。各リベット取り付け工具は、ケーブル接続を介して評価ユニット３８のブロック３８１〜３８４のうち１つに接続される。

次に、評価ユニット３８が接続４０を介してネットワークノード４２に接続され、ネットワークノード４２から、複数のコンピュータ３４１〜３４４にデータが配信されることができる。

図４は、本発明の一実施形態の概略的な断面図を示し、この断面図により、張力測定の原理を説明することができる。本体部６には油圧式シリンダ５０がある。シリンダ６０には油圧式ピストン５２が通っており、この油圧式ピストンには牽引スピンドル５４が固定され、この牽引スピンドルは、ピストンが加える力を、固定されているチャック５６に送る。シリンダセクション５１に押し込まれる適した油圧流体により、矢印方向にピストンより力が加えられる場合、締め付けジョー５８は最初に、チャック５８により圧縮され、ジョー間に位置するリベットピンが把持されて締め付けられるまで後方に移動する。次に、締め付けジョーは、調整ナット２２に係止するリベットヘッドをせん断変形するまでリベット取り付け工具のヘッド部品２にリベットピンを引き入れる。ピストンはまた、空気油圧により作動することができ、油圧流体が他の空気圧作動式ピストン（例えば図１に示す部品１４内に収容されてハンドルに固定することができる）により油圧式シリンダ５０に押し込まれる。

チャック５６を介して引張力が加えられる結果、ヘッド部品２に圧力が加えられる。ヘッド部品２は、圧力がヘッド部品２のスリーブに直接伝えられるのではなく、ヘッド部品と本体部の間に位置する圧電材料部３１を介するようにして、本体部６に固定される。結果として生成される圧電電圧を、電気接続６０および６２により、適した接続プラグ６４に送ることができる。同様に、圧力センサは、適した測定および評価エレクトロニクスに接続されることができ、これらの機器は、リベット取り付け工具自体に一体化される。

図５は、本発明による取り付け工具用のヘッド部品の概略的な平面図を示す。ヘッド部品２の調整ナット２２を見ることができる。３つのセンサ７０が調整ナット２２の周りに嵌められている。工具が設置されると、３つすべてのセンサは、固定すべき部品に対して工具が正しい角度にある場合にのみ、固定すべき部品と接触する。このようにして、操作者が誤っているかどうかを監視することができる。工具が正しい角度で設置されていない場合、エレクトロニクスユニットが工具を確実に阻止するようにするため、取り付け動作は開始することが全くできなくなる。

図６は、取り付け動作の際に加えられる張力が時間に対しプロットされている４つのグラフを示しており、Ｘ軸は時間を示し、Ｙ軸は力を示している。グラフ９０は、リベットナットを取り付ける際の力−時間の曲線を示す。ここでは、力は最初に弾性領域において急激に上昇、可塑性領域に変移し、取り付け動作の終了時までほぼ一定のままである。グラフ９１、９２、および９３は、各種ブラインドリベットについての力−時間の曲線を示す。ここでは、力はまた、可塑性変形領域において上昇していき、リベットピンがせん断変形するようになると、ゼロに下がる。各種リベットについての力−時間の曲線は非常に異なっていることが分かる。したがって、特定の取り付け動作についての工具をプログラムする必要がある。３つの曲線との偏差を用いることで、一連の欠陥の原因を検出しておくことができる。例えば、ブラインドリベットの場合、力が弾性領域において後で上昇するのであれば、ブラインドリベットは、取り付けるべき部品しか把持していない。穴が広すぎる場合、曲線は可塑性領域においてあまり急激に上昇しない。このようにして、記憶された欠陥の原因との比較により、一連の欠陥全てを検出することができる。同様に、力−距離の曲線または力−時間および力−距離の曲線でさえも測定することが考えられる。行われた取り付け動作を評価することにより、特定の欠陥の原因の場合の理想値および典型的な偏差を正確に求めることができる。各種参照フィールド９４、９５、９６を設定することにより評価を行うことができる。曲線がフィールド９４を右側に越える場合、ブラインドリベットは、固定すべき部品しか把持しておらず、弾性領域から可塑性領域への変移がちょうどフィールド９５において起こっていない場合、ドリルで開けられた穴は広すぎ、または張力がフィールド９６においてゼロに下がっていない場合、間違ったリベットが用いられている。正確な誤り正確な分析は、多くのそのようなフィールドにより行われ、このようなフィールドは取り付け動作中にトラバースされ、欠陥の原因を検出することを可能にする。個々のフィールドを揃えることにより、所望値がそれに従っている場合、特定の欠陥の原因も排除される。例えば、フィールド９４が遵守される場合、相手側が把持されていないということが排除される。このようにして、種々の欠陥の原因を明白に割り当てることが可能となる。

本発明の第１の実施形態の概略図を示す。 時間の関数としての張力のグラフを示す。 張力測定値を記録および評価する外部装置の一実施形態を示す図である。 張力測定値を記録および評価する外部装置の一実施形態を示す図である。 張力測定値を記録および評価する外部装置の一実施形態を示す図である。 張力測定値を記録および評価する外部装置の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態の概略的な断面図を示す。 センサを有する取り付け工具のヘッド部品の概略図を示す。 時間の関数としての種々の取り付けアイテムの張力のグラフを示す。

Claims (2)

1. リベットを保持するヘッド部品、リベットを把持するかつ／または引っ張るデバイス、および該把持するかつ／または引っ張るデバイスに連結される引っ張り装置を備える取り付け工具であって、
   取り付け動作中に生じる可変値を測定する手段と、
   前記測定値を記憶値と比較するデバイスと、
   記憶値との測定値の偏差について、記憶された原因のセットから欠陥の原因を判断するデバイスと
   を備え、前記取り付け工具の前記ヘッド部品に配置された少なくとも３つのセンサにより前記取り付け工具が設置されている表面に対する角度を測定し、前記３つのセンサは、前記ヘッドの調整ナットの周りに嵌められており、前記リベットに対して前記取り付け工具が正しい角度にある場合にのみ、前記リベットが設置されている表面と接触する取り付け工具。
2. 請求項１に記載の取り付け工具のためのリベットを監視する方法であって、前記リベットに張力が加えられ、前記リベットの長さの変化が測定され、所望値と比較され、所定の許容誤差帯域内にあるリベットは恒久的にマーキングされる、リベットを監視する方法。

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