Die verwendeten Stanznietgeräte bestehen aus einem Stanznietbügel und einem hydraulischen Antriebsaggregat. Damit die Nieten auch an weniger leicht zugänglichen Stellen gesetzt werden können, muss die Setzeinheit möglichst kompakt konstruiert sein. Die Eckold GmbH & Co. KG aus St. Andreasberg im Harz ist Spezialist für Blechverbindungstechnik und spanlose Kaltumformung von Blechen, Rohren und Profilen. Die Firma entwickelte ein Stanznietwerkzeug mit fest stehendem Nietzuführbogen, der im Gegensatz zu anderen Konzepten beim Setzen des Nietes nicht mitbewegt werden muss. Lediglich ein schmaler Stößel von 18 bzw. 22mm Durchmesser nimmt an seiner Spitze, dem Mundstück, den Niet aus dem Nietzuführbogen auf und presst ihn auf das Karosserieblech. Beim Auftreffen des Mundstückes auf das Blech wird der Halbhohlniet in das Metall gepresst. Damit erreicht das Gerät eine verbesserte Bauteilzugänglichkeit der Stanznietbügel. \“Die insgesamt kompaktere Bauform unserer Stanznietbügel erlaubt es, unterschiedlichste Fügeaufgaben trotz eingeschränkter Bauteilzugänglichkeit zu realisieren\“, erklärt Florian Unger, Leiter Entwicklung bei Eckold.
Miniatursensor für Antriebszylinder
Angetrieben wird der Stößel von einem pneumohydraulischen Antriebszylinder. Dessen Grundstellung bzw. den oberen Totpunkt (OT) der Stößelstellung überwacht ein hochdruckfester, induktiver Näherungsschalter. Er ist direkt in der Zylinderwandung verschraubt und überträgt seine Signale in den Steuerschrank des Antriebsaggregates oder direkt an die Steuerung. Ist die Grundstellung gegeben, kann der Arbeitshub ausgelöst werden. Registriert der Sensor eine Fehlstellung und meldet dies an die Steuerung, ist ein Auslösen des Arbeitshubes nicht möglich. Um die erforderliche Kompaktheit der Stanznieteinheit sicherzustellen, benötigte Eckold einen entsprechend kleinen Näherungsschalter. Die Wahl der Harzer Konstrukteure fiel auf den hochdruckfesten Miniatursensor der Serie P5. \“Dieser Sensor benötigt nur sehr wenig Bauraum. Er unterstützt damit die kompakte Bauweise des Stanznietbügels und trägt zu einer einfacheren sowie kostengünstigeren Fertigung des Antriebszylinders bei\“, erläutert Florian Unger. Dabei spielte bei der Auswahl des Näherungsschalters neben der geringen Baugröße auch die Druckbeständigkeit eine entscheidende Rolle. Schließlich beträgt die maximale Druckbelastung, denen der Sensor in den Stanznietgeräten ausgesetzt ist, 420bar. Kein Problem für die Sensoren, die für Dauerdrücke bis 500bar und Druckspitzen von 1.000bar ausgelegt sind. Dafür sorgt eine fest mit der Sensorhülse verbundene Keramikscheibe. Sie stellt die aktive Fläche dar und schützt die dahinter liegende Elektronik. Damit ist eine hohe Lebensdauer des Schalters garantiert, selbst bei kleinem Durchmesser und damit nur geringer Wandstärke.
Dauerhaft dicht und druckwechselresistent
Die Keramikscheibe verhält sich auch unter hohem Druck quasi starr, verformt sich nur minimal und hat vor allem keinen dämpfenden Einfluss auf das Signal. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem sprödfesten Keramikplättchen und der duktilen metallischen Sensorhülse erfolgt durch Einschrumpfen. Aufgrund der bei Miniatursensoren nur geringen Wandstärke wurde für die Hülse ein spezieller Edelstahl mit höchster Festigkeit und der für das Einschrumpfen nötigen Vorspannung gewählt. Eine galvanisch aufgetragene, weiche Kupferschicht dient als metallische Dichtung und sichert den Fügespalt zwischen Edelstahl und Keramik dauerhaft gegen die chemischen Einflüsse sämtlicher Hydraulikmedien und Druck. Um die Spitzendruckfestigkeit der hochdruckfesten Miniatursensoren zu gewährleisten wurde jeder Schalter der P5-Serie mit 100 Druckzyklen à 1.000bar getestet. Da durch die metallische Dichtung kein Gas diffundieren kann, eignen sich die Sensoren auch für anspruchsvolle Hochvakuumanwendungen.
Große Schaltabstände
Die Miniatursensoren mit 5 und 8mm Durchmesser bieten für ihre Baugröße erstaunliche Leistungen: Der DW-AD-503-P5-Sensor (Schaltabstand 1mm) und der DW-AD-503-P8-Sensor (Schaltabstand 1,5mm) sind auf über 1Mio. Druckzyklen ausgelegt. Der Einsatzdruck darf jeweils zwischen 10-8Torr und 1.000bar betragen. Die Schaltabstände erlauben eine sichere Steuerung der hydraulischen Komponenten und vermeiden Kolbencrashs und Folgeschäden im System. Dank des patentierten Condist-Verfahrens verfügen beide Näherungsschalter über eine außergewöhnliche Temperaturstabilität und einen erweiterten Temperaturbereich bis 100°C. Ein in die Sensoren integrierter, patentierter Oszillator erzeugt, wie bei einem Standardsensor, ein hochfrequentes Wechselfeld, das an der aktiven Fläche austritt. Dringt ein metallischer Gegenstand in das magnetische Feld ein, entzieht er ihm Energie. Diese Information leitet der Sensor weiter. Anders als bei herkömmlichen Näherungsschaltern sind jedoch bei Condist-Sensoren Oszillator und nachgeschaltete Signalauswertung völlig anders ausgeführt. Dadurch wird eine verbesserte Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse – vor allem gegenüber der Temperatur erreicht. Diese größere Stabilität ermöglicht eine Verlegung des Schaltpunktes hin zu größeren Schaltabständen. \“Seit wir den P5 verwenden, gab es weder Ausfälle noch Störungen\“, zieht Florian Unger sein Fazit.
