WO2021032730A1 - Niederhalter für einen prozess bei stanzen und/oder nieten - Google Patents

Niederhalter für einen prozess bei stanzen und/oder nieten Download PDF

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WO2021032730A1
WO2021032730A1 PCT/EP2020/073082 EP2020073082W WO2021032730A1 WO 2021032730 A1 WO2021032730 A1 WO 2021032730A1 EP 2020073082 W EP2020073082 W EP 2020073082W WO 2021032730 A1 WO2021032730 A1 WO 2021032730A1
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hold
pressure
joining
down device
cylinder
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PCT/EP2020/073082
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Bert Brahmer
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Voith Patent Gmbh
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Publication date
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    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/16—Drives for riveting machines; Transmission means therefor
    • B21J15/20—Drives for riveting machines; Transmission means therefor operated by hydraulic or liquid pressure

Definitions

  • the riveting process or riveting, described in Wikipedia under riveting is a manufacturing process from the group joining by forming, which includes the setting of a riveted connection.
  • the auxiliary joining part, the rivet (the rivet)
  • Riveting is a joining process, especially for sheet metal and similar low-strength flat products.
  • the aim of self-piercing riveting is the indirect, non-detachable connection of sheet metal parts without the pre-punching required for the usual full riveting or blind riveting.
  • a rivet element auxiliary joining part
  • two self-piercing riveting processes are important: self-piercing riveting with solid rivets or self-piercing riveting with semi-tubular rivets. Both methods have in common that they require bilateral access to the components and that the connection is made in a one-step setting process.
  • the two sheets together For the desired joining quality, it is necessary to press the two sheets together with a certain amount of force before starting the joining process. For example, this prevents the metal sheets from shifting sideways due to transverse forces.
  • This force is applied by a hold-down device.
  • the hold-down applies the force before the rivet is driven into the sheet metal with the joining force.
  • the hold-down device is advantageously guided onto the workpieces by the same linear drive that also applies the riveting force.
  • a spring arrangement creates and limits the hold-down force.
  • punch riveting devices and methods are known from DE 10 2018 200 012 A1 and DE 10 2015 213 433.
  • the punch riveting device has a stamp.
  • a die is assigned to the punch, the die and the punch being arranged on opposite sides of the components to be joined.
  • a position sensor is provided to detect the position of the stamp.
  • the punch is coaxially surrounded by a hold-down device.
  • the hold-down device is connected to a clamping ring via a spring element.
  • the force is transmitted from the drive to the punch via the clamping ring.
  • a pressing force on the two components to be joined is transmitted from the drive via the clamping ring and the spring element to the hold-down device.
  • a riveting device and a method for riveting are known in which the hold-down device and the rivet for riveting are subjected to pressure by a common pressure chamber.
  • the forces acting on the rivet and the hold-down device and their ratio are set by the area ratios. It is disadvantageous that these two forces acting on the workpiece are always determined by the surfaces of the plunger piston and hold-down piston which are acted upon with pressure by means of the pressure chamber.
  • EP 1 034 055 B1 discloses a method and a device for setting a punch rivet connection. It is provided that the hold-down device is coupled or decoupled from the punch as a function of the punch force and / or punch path.
  • the coupling of the piston of the hold-down device to the piston of the punch is achieved by a fluid chamber, the fluid in the fluid chamber being incompressible and the pressure in the chamber being variable.
  • the piston of the punch and the piston of the hold-down device are arranged in a common housing.
  • the ram piston is designed as a synchronous cylinder and can be moved axially by applying pressure to the individual chambers. All Flydraulik chambers are arranged in a common housing.
  • a drive device for a press-in tool with a hold-down device is known.
  • the stamp is driven by a spindle drive.
  • the hold-down device is attached to the stamp by means of an air pressure chamber operatively connected and is carried along by the movement of the stamp until it meets a resistance. After impact, only the punch is moved further axially by the spindle drive.
  • the pressure chamber of the hold-down device acts as a spring.
  • the pressure chamber is connected to a pressure control device via a flow connection.
  • the pressure control device has a pressure regulator, a check valve, a directional control valve and a pressure booster. This pressure control device can regulate the pressure in the pressure chamber of the hold-down device during each riveting process.
  • a hydraulically operated setting device with a hydraulic unit and a joining method is known.
  • Short cycle times can be achieved through targeted utilization of volume flows of hydraulic fluid in a forward stroke chamber and a return stroke chamber of a piston in conjunction with a plunger and a hold-down chamber in conjunction with a plunger and the hold-down device.
  • a tank hose and a pump hose made of a flexible material are provided for this.
  • Valves are arranged in the course of the hoses. By switching the valves, hydraulic medium under pressure can be enclosed and also released. As a result, the hose sections can be used as energy stores for a pressurized volume of hydraulic fluid to shorten the cycle times.
  • the hydraulic drive has three hydraulic connections.
  • the piston rod with piston can be axially displaced in a hydraulic cylinder by means of a spindle drive.
  • hydraulic volumes can be provided with different pressures.
  • the chambers of the setting tool can be subjected to different pressures by switching the valves provided.
  • the hydraulic drive is designed together with the setting tool as a hydraulically closed system. So that the hydraulic drive is able to restore sufficient hydraulics for the operation of the setting tool as well as the hydraulics output by the setting tool two hydraulic pressure volume accumulators are provided. This storage option or the stored hydraulic volume is accessed during each setting process.
  • the hold-down piston of the setting tool is arranged within a coaxially provided secondary cylinder and a main piston is arranged within a coaxially provided master cylinder.
  • Clinching is also known as clinching. Further synonyms are: pressure joining, press joining. This joining technique is a method for joining metal sheets without using a filler material such as a rivet. From Wikipedia it can be seen that the static strengths are in the range from about 2/3 to 1.5 times that of a comparable spot welded joint. The fatigue strength is higher than with spot welded connections due to the lack of notch effect (with non-cutting connections) and the absence of a heat affected zone. Clinching offers great potential, especially when different sheet metal thicknesses have to be joined. If the joining direction "thick in thin" is adhered to, static strengths that exceed one and a half times the strength of a spot welded connection are possible. Another advantage is that different types of materials and / or coated sheets can also be joined.
  • a clinching tool consists of a punch and a die.
  • the sheets to be joined are pressed into the die by the punch, similar to deep drawing, with plastic deformation.
  • a special design of the die creates a push-button-like shape that connects the sheets with one another in a form-fitting and force-fitting manner.
  • a hold-down device fulfills the same function in clinching as it does in riveting or punch riveting.
  • the object of the invention is to provide a compact hold-down device in which pressure fluctuations are reduced during the joining process and which is of simple construction.
  • a further object of the invention is to enable a simple method for setting or adjusting a hold-down force to a predetermined value.
  • a hold-down cylinder is provided, the force of which is set by the application of pressure to a pressure chamber.
  • the pressure chamber is hydraulically connected to a pressure accumulator.
  • no valve is required between the pressure chamber and the pressure accumulator.
  • the pressure accumulator provides a volume with constant pressure so that the set pressure is reliably applied. The changes in volume of the pressure space during the hold-down process lead to slight pressure fluctuations that have no effect on the joining process.
  • the hold-down force can be set completely independently of the joining force of the joining device.
  • the pressure accumulator has a supply line with a valve.
  • This feed line is intended for a connection to a hydraulic unit of an associated joining drive.
  • no separate pressure medium supply is required for the hold-down device.
  • the hold-down force of the hold-down device is thus adjustable on the one hand, but the hold-down device is inexpensive because a pressure medium supply of a joining drive can be used. Furthermore, it is also advantageous for the space required.
  • At least one displacement sensor is provided to detect the relative position of the hold-down cylinder in relation to the stamp and / or a pressure sensor to detect the pressure in the pressure reservoir / pressure chamber of the hold-down device and / or a temperature sensor to detect the temperature of the flydraulic medium of the hold-down device.
  • a pressure sensor to detect the pressure in the pressure reservoir / pressure chamber of the hold-down device
  • a temperature sensor to detect the temperature of the flydraulic medium of the hold-down device.
  • a unit is provided from a hold-down device with a hold-down cylinder and a punch.
  • a particularly compact design is achieved by a pressure chamber arranged radially between the hold-down cylinder and the punch.
  • the pressure chamber is arranged coaxially with the stamp. This enables a particularly compact design.
  • the hold-down cylinder axially displaceably on the punch.
  • the hold-down device moves relative to the punch out.
  • the hold-down device can also exert a force on a component, also referred to as a workpiece, which differs from the punch.
  • the pressure chamber is connected to the pressure accumulator during joining operation. Pressure fluctuations can also be reduced by the volume changes in the pressure chamber.
  • the procedure is that the punch is designed with at least one radially protruding collar to form a stop.
  • the limit stop of the relative position of the hold-down device and the punch is predetermined. By providing this stop directly on the punch, a particularly compact hold-down unit is provided.
  • the hold-down device has at least one cover, preferably two covers, the cover (s) being detachably connected to the hold-down cylinder. This enables the hold-down device and stamp to be installed. The stamp can also be exchanged in a simple manner.
  • the hold-down cylinder is mounted on a piston rod of the joining drive instead of being mounted on the punch.
  • the hold-down force can be transmitted to a workpiece.
  • the cylinder of the joining drive can then be shaped with a collar to provide an axial stop.
  • a joining drive with a piston rod is provided, the piston rod being drivable by a hydraulic drive.
  • a differential cylinder is preferably provided, with the force required for the joining process being provided by the piston chamber. In the opposite direction, not so great forces are required, because in the In the opposite direction, the punch is simply pulled out of the tool and brought into the starting position.
  • the piston chamber can be connected to the hydraulic circuit through a valve.
  • the hydraulic unit for pressurization of the accumulator independently of pressurization of the piston chamber.
  • the hydraulic unit can be used for setting a desired pressure in the reservoir, regardless of the pressurization of the joining drive.
  • the memory of the hold-down device can be hydraulically connected to the joining drive via at least one valve.
  • the accumulator can preferably be connected to the supply line to the line between the piston chamber and hydraulic unit via a first valve and to the supply line to the annular chamber via a second valve.
  • the pressure accumulator can be supplied with hydraulic medium from the hydraulic unit both via the supply line to the annular space and via the supply line to the piston space.
  • the hydraulic unit comprises a pump with a reversible delivery direction, preferably a 4-quadrant pump.
  • a valve in the feed to the annular space is not required.
  • Fig. 1 Joining drive with controllable and / or adjustable hold-down device
  • a joining device 1 with a joining drive 2 with a hold-down device 10 is shown in FIG.
  • the joining drive 2 has a differential piston with a piston chamber 4 and an annular chamber 5.
  • the piston chamber 4 is connected to a hydraulic unit 3 via a feed line 7.
  • a valve 6 is provided in the supply line 7.
  • a directional control valve V 3 is provided as valve 6, through which a connection between hydraulic unit 3 and piston chamber 4 can be established and separated.
  • the annular space 5 is connected to the hydraulic unit via a feed line 8. No valve is provided in this feed line 8.
  • a position sensor 55 is provided to detect the position of the piston.
  • the pressure PA provided by the hydraulic ice is detected via the pressure sensor 52.
  • the temperature TA of the fly hydraulic medium is recorded by a temperature sensor 51.
  • the pressure sensor 53 is provided for detecting the pressure PB in the feed line 8 to the annular space 5.
  • a hydraulic branch to a reservoir 13 of the hold-down device 10 is provided between the valve 6 and the hydraulic unit.
  • a further valve, here directional control valve 15, is arranged in this supply line.
  • the feed line from the hydraulic unit 3 to the reservoir 13 or pressure chamber 12 of the hold-down device 10 can be switched through this valve.
  • the pressure Px in the pressure space 12 of the hold-down device 10 is detected by a pressure sensor 54.
  • the temperature Tx of the hydraulic medium can be detected by a temperature sensor 57 provided.
  • the position of the hold-down device or the hold-down cylinder 11 relative to the punch 22 can be detected by providing a travel sensor 56.
  • the memory 13 is connected to the pressure chamber 12. The memory 13 makes it possible to achieve an almost constant pressure in the pressure chamber regardless of the position of the hold-down cylinder 11.
  • the hold-down force Fx is generated by the hydraulic cylinder, also referred to as hold-down cylinder 11.
  • the pressure for the hold-down force Px is held ready in a pressure accumulator 13.
  • the adjustability of the force is achieved by changing the accumulator pressure Px.
  • the operating pressure PA, PB present on the hydraulic actuator 20 for the joining process is used to set the accumulator pressure Px.
  • the storage pressure is set outside of the joining processes.
  • a differential cylinder is provided here as the actuator 20.
  • the hydraulic joining drive represents the linear movement on the piston rod 21.
  • an electromechanical drive with a lifting spindle or a combination of both can also be provided.
  • the hold-down cylinder 11 is designed as a ring cylinder.
  • the active movement (“downward”) is limited by a collar 26 on the joining punch 22.
  • the return movement of the hold-down in the passive position is also limited by the cylinder base 27 and the collar 25.
  • the hold-down force is generated by the pressure in the pressure chamber 12, which is above the pressure connection 24 is fed.
  • a hold-down 30 is attached to the hold-down cylinder 11.
  • the pressure in the pressure chamber 12 causes a force in the direction of the metal sheets to act on the holding-down cylinder 11 and the holding-down device 30 attached to it.
  • the flea rivet 31 With the hold-down device 30 seated on the sheet metal, the flea rivet 31 is driven into the sheets 32, 33 and establishes the joint connection. During the return stroke, the joining punch 22 takes the hold-down cylinder 11 back up with the collar 26.
  • the piston rod 21 of the rivet drive as a joining drive 1 is driven by the pressures PA and PB in the pressure chambers 4, 5.
  • the pressures are generated in the hydraulic unit Fl with reference number 3.
  • This hydraulic unit 3 can be a throttle control with pressure generation and throttle valves, or a Displacement control in which a pump arrangement acts directly on the pressure chambers 4 and 5.
  • the sensor 55 measures the position SA of the piston rod 21 of the rivet drive 2.
  • the sensors 52 and 53 measure the pressures PA and PB in the pressure chambers 4, 5 of the rivet drive 2.
  • the sensor 51 measures the temperature TA of the fluid in the piston chamber 4.
  • Other pressure sensors and temperature sensors can record further conditions of the system.
  • a control unit CNC / PLC (not shown) collects the sensor signals and uses them for condition monitoring and for controlling the riveting process.
  • the cylinder holding cylinder 11 is attached coaxially to the joining die 22 and moves with the joining die.
  • the joining punch is attached to the active end of the piston rod 21 and moves with the piston rod 21.
  • the hold-down cylinder 11 also moves with the piston rod 21.
  • the pressure chamber 12 is fed from the pressure accumulator 13 with the pressure Cx.
  • the hold-down cylinder 11 is located at the lower stop, held by the collar 26. Pressure Px and temperature Tx in the pressure chamber 12 are measured with the sensors 54, 57. The position Sx of the hold-down cylinder 11 relative to the joining punch 22 can be measured with the sensor 56.
  • the pressure chamber 12 can be connected to the line 7 to the hydraulic unit 3 via the valve Vi, reference number 15.
  • This first embodiment can be supplemented with a valve V 3 , reference number 6, which can separate the pressure chamber / piston chamber 4 from the hydraulic unit 3.
  • the pressure chamber 12 can be connected to the line 8 to the hydraulic unit 3 via the valve V2, reference number 16.
  • This second embodiment can be supplemented accordingly with a valve V4 (not shown in the sketch), the pressure chamber / annular chamber 5 being able to be separated from the hydraulic unit 3 by the valve.
  • both valves 15 and 16 can also be provided.
  • the hold-down cylinder 11 By measuring the position Sx of the hold-down cylinder 11, it can be detected at which position the piston rod 21 the system hits the metal sheets 32, 33. Process monitoring can take place with the known geometry / position of the metal sheets 32, 33 and the piston rod 21. Incorrect sheet metal thickness or incorrect number of sheets can also be detected, as can damage to the hold-down cylinder 11 / hold-down 10, die 34 or joining punch 22. According to the invention, instead of the position signal Sx, the hold-down cylinder 11 can also strike the sheet metal 32 by observing the pressure signal Px. The impact of the hold-down cylinder 11 will result in a small but detectable pressure increase in the pressure chamber 12 of the hold-down device.
  • the observation of the pressure Px is advantageous over the observation of the pressure PA, because the force range of the hold-down device 10 is only 5 to 20% of the force range of the rivet drive / joining drive 2.
  • the sensor 54 thus has a higher resolution in the area of smaller forces in comparison to the pressure sensor 52 of the piston chamber, which benefits the accuracy of the detection. For example, when measuring the sheet metal thickness indirectly using this method, it is desirable to be able to reliably detect possible small impact forces.
  • the method is described for the first of the above-mentioned embodiments with a joining device 1 with the valve 15.
  • the valve 15 is activated, so that pressure spaces 4 and 12 are connected.
  • the hydraulic unit 3 is now controlled in such a way that the desired pressure is set in PA and PX.
  • one of the pressure sensors 52, 54 can be used to measure the pressure PA or PX.
  • the piston rod of the joining drive can move outward if the pressure PX to be set is correspondingly high.
  • valve 15 is deactivated and the pressure chambers of piston chamber 4 and pressure chamber 12 are separated again.
  • the set pressure PX in the pressure chamber 12 of the hold-down device 10 is held by the memory 13.
  • the hydraulic unit 3 can now be used to control the joining drive, while the hold-down device 10 supplies the desired hold-down force. Changes in the pressure PX due to temperature fluctuations Tx or leaks are disadvantageous. These can be determined by the sensor 54 or 57 during the operation of the rivet drive. In particular, as soon as a tolerance limit for Px is exceeded, the ongoing riveting process can be paused and the pressure Px in the memory 13 can be adjusted to the required value again using the method described.
  • the piston chamber 4 can be separated from the hydraulic unit 3 in the embodiment by providing the valve 6, in which the valve 6 is used in the closed position. Only then is the valve 15 opened. The pressure in the pressure chamber 12 is then set by the hydraulic unit 3 or the setting of the pressure in the pressure chamber 12 is completed. After the hydraulic unit 3 has set the pressure in the accumulator 13 / pressure chamber 12 and valve 15 has been closed, valve 6 can be opened again in order to control the desired movement of the piston rod 21 with the hydraulic unit 2. The valve 6 is deactivated in the open position, the valve 15 being deactivated in the closed position. No active switching of one of these valves is therefore required in the riveting operation.
  • the method described can also be used in a second arrangement in which the pressure chamber PX is not connected to the piston chamber 4 with valve 6, but is connected to the annular chamber 5 via a valve 16. If a movement of the piston rod 21 is to be avoided during the pressure setting, an additional valve V4 can separate the annular space 5 from the hydraulic unit 3 and the pressure space 12 during the pressure setting.
  • the hold-down unit consists of the hold-down device and the punch 22.
  • the hold-down device can differ of the representation shown can also be arranged in the region of the piston 21, the axial length of the hold-down device 30 then having to be adapted, see FIG.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Niederhalte für eine Fügeantrieb und Fügeantrieb mit einem Niederhalter. Der Niederhalter umfasst einen Niederhaltezylinder, wobei der Niederhaltezylinder eine Niederhaltekraft durch einen druckbeaufschlagten Druckraum bereitstellt. Vorzugsweise ist der Druckraum durch den Niederhaltezylinder und einen Stempel des Fügeantriebes ausgebildet. Die für die Bereitstellung der Niederhaltekraft erforderliche Druckbeaufschlagung wird mittels eines Hydraulikreises des Fügeantriebes bereitgestellt. In dem Fügebetrieb ist der Druckraum des Niederhalters mit einem Druckspeicher des Niederhalters verbunden, so dass eine Volumenveränderung des Druckraumes des Niederhalters keinen merklichen Einfluss auch den Druck im Druckraum hat.

Description

Titel
NIEDERHALTER FÜR EINEN PROZESS BEI STANZEN UND/ODER NIETEN
Der Nietvorgang oder das Nieten, beschrieben in Wikipedia unter Nietvorgang, ist ein Fertigungsverfahren aus der Gruppe Fügen durch Umformen, welches die Fierstellung einer Nietverbindung beinhaltet. Beim Nieten wird das Hilfsfügeteil, das Niet (die Niete), an einem Verbindungsloch plastisch umgeformt. Nieten ist ein Fügeverfahren, insbesondere für Bleche und ähnliche minderstarke Flalbzeuge.
Ziel des Stanznietens ist das mittelbare, nicht lösbare Verbinden von Blechteilen ohne das beim gewohnten Vollnieten oder Blindnieten notwendige Vorlochen. Zu diesem Zweck kommt ein Nietelement (Hilfsfügeteil) zum Einsatz, das gleichzeitig als Stempel fungiert. Abhängig vom verwendeten Nietelement sind prinzipiell zwei Stanznietverfahren von Bedeutung: Stanznieten mit Vollniet oder Stanznieten mit Halbhohlniet. Gemeinsam ist beiden Verfahren, dass sie eine zweiseitige Zugänglichkeit der Bauteile erfordern und dass die Fierstellung der Verbindung in einem einstufigen Setzvorgang geschieht.
Für eine gewünschte Fügequalität ist es notwendig, die beiden Bleche vor dem Beginn des Fügeprozesses mit einer gewissen Kraft zusammenzupressen. Beispielsweise wird dadurch verhindert, dass die Bleche durch entstehende Querkräfte sich seitlich verschieben. Diese Kraft wird von einem Niederhalter aufgebracht. Der Niederhalter bringt die Kraft auf, bevor die Niete mit der Fügekraft in die Bleche getrieben wird. Der Niederhalter wird vorteilhaft durch denselben Linearantrieb auf die Werkstücke geführt, welcher auch die Nietkraft aufbringt. Eine Federanordnung erzeugt und begrenzt die Niederhaltekraft.
Beispielsweise sind aus der DE 10 2018 200 012 A1 und aus der DE 10 2015 213 433 sind Stanznietvorrichtungen und Verfahren bekannt. Die Stanznietvorrichtung weist einen Stempel auf. Dem Stempel ist eine Matrize zugeordnet, wobei die Matrize und der Stempel auf gegenüberliegenden Seiten der zu fügenden Bauteilten angeordnet sind. Für die Erfassung der Position des Stempels ist ein Positionssensor vorgesehen. Koaxial wird der Stempel von einem Niederhalter umgeben. Der Niederhalter ist über ein Federelement mit einem Klemmring verbunden. Dadurch wird die Kraft von dem Antrieb über den Klemmring auf den Stempel übertragen. Weiterhin wird eine Anpresskraft auf die beiden zu fügenden Bauteile vom Antrieb über den Klemmring und das Federelement auf den Niederhalter übertragen.
Aus der EP 1 294505 B1 ist ein Nietgerät und ein Verfahren zum Vernieten bekannt, bei dem der Niederhalter und der Stempel zum Nieten durch eine gemeinsame Druckkammer mit Druck beaufschlagt werden. Durch die Flächenverhältnisse sind die auf Niet und den Niederhalter wirkendenden Kräfte und deren Verhältnis eingestellt. Nachteilig ist, dass diese beiden auf das Werkstück wirkende Kräfte immer durch die mittels des Druckraumes mit Druck beaufschlagten Flächen von Stempelkolben und Niederhaltekolben festgelegt sind.
Aus der EP 1 034 055 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fierstellung einer Stanznietverbindung bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der Stempelkraft und/oder Stempelweg der Niederhalter mit dem Stempel gekoppelt oder entkoppelt ist. Die Koppelung des Kolbens des Niederhalters mit dem Kolben des Stempels ist durch eine Fluidkammer erreicht, wobei das Fluid in der Fluidkammer inkompressible ist und der Druck in der Kammer veränderbar ist. Der Kolben des Stempels und der Kolben des Niederhalters sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Der Stempelkolben ist als Gleichgangzylinder ausgebildet und kann durch Druckbeaufschlagung der einzelnen Kammern axial verschoben werden. Alle Flydraulikkammern sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.
Aus der DE 201 06 207 U1 ist eine Antriebseinrichtung für ein Einpresswerkzeug mit einem Niederhalter bekannt. Der Stempel wird mittels eines Spindelantriebes angetrieben. Der Niederhalter ist mittels einer Luftdruckkammer mit dem Stempel wirkverbunden und wird durch die Bewegung des Stempels bis zum Auftreffen auf einen Widerstand mitgenommen. Nach dem Auftreffen wird nur noch der Stempel durch den Spindeltrieb weiter axial bewegt. Dabei hat die Druckkammer des Niederhalters die Wirkung einer Feder. Die Druckkammer ist über eine Strömungsverbindung mit einer Drucksteuereinrichtung verbunden. Die Drucksteuereinrichtung weist einen Druckregler, ein Rückschlagventil, ein Wegeventil und einen Druckübersetzer auf. Durch diese Drucksteuereinrichtung kann der Druck in der Druckkammer des Niederhalters während eines jeden Nietvorganges geregelt werden.
Aus der DE 102011 002058 A1 ist ein hydraulisch betriebenes Setzgerät mit einem Hydraulikaggregat und ein Fügeverfahren bekannt. Durch eine gezielte Ausnutzung von Volumenströmen an Hydraulikflüssigkeit in einer Vorhubkammer und einer Rückhubkammer eines Kolbens in Verbindung mit einem Stempel sowie einer Niederhaltekammer in Verbindung mit einem Tauchkolben und dem Niederhalter können kurze Taktzeiten erreicht werden. Dafür sind ein Tankschlauch und ein Pumpschlauch aus einem flexiblen Material vorgesehen. Im Verlauf der Schläuche sind Ventile angeordnet. Durch Schalten der Ventile kann unter Druck stehendes Hydraulikmedium eingeschlossen und auch freigegeben werden. Dadurch können die Schlauchabschnitte als Energiespeicher für ein unter Druck stehendes Volumen an Hydraulikflüssigkeit zur Verkürzung der Taktzeiten genutzt werden.
Aus der DE 10 2009 040 126 A1 ist ein elektromotorischer Hydraulikantrieb für ein Setzgerät mit einem Niederhalter bekannt. Der Hydraulikantrieb weist drei Hydraulikanschlüsse auf. Mittels eines Spindelantriebes ist die Kolbenstange mit Kolben in einen Hydraulikzylinder axial verschiebbar. Dadurch können Hydraulikvolumina mit unterschiedlichen Drücken bereitgestellt werden. Durch Schalten von vorgesehenen Ventilen können die Kammern des Setzgerätes so mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden. Der hydraulische Antrieb ist zusammen mit dem Setzgerät als hydraulisch geschlossenes System ausgebildet. Damit der Hydraulikantrieb in der Lage ist, ausreichend Hydraulik für den Betrieb des Setzgerätes als auch die von dem Setzgerät abgegebene Hydraulik wieder aufnehmen zu können, sind zwei Hydraulik-Druck-Volumenspeicher vorgesehen. Auf diese Speichermöglichkeit bzw. das gespeicherte Hydraulikvolumen wird während jedem Setzvorgang zugegriffen. Der Niederhaltekolben des Setzgerätes ist innerhalb eines koaxial vorgesehenen Nebenzylinders und ein Hauptkolben ist innerhalb eines koaxial vorgesehenen Hauptzylinders angeordnet.
Eine weitere bekannte Fügetechnik ist das Clinchen. Clinchen wird auch als Durchsetzfügen bezeichnet. Weitere Synonyme sind: Druckfügen, Press Joining. Diese Fügetechnik ist ein Verfahren zum Verbinden von Blechen ohne Verwendung eines Zusatzwerkstoffes wie beispielsweise ein Niet. Aus Wikipedia ist zu entnehmen, dass die statischen Festigkeiten im Bereich von etwa 2/3 bis hin zum 1 ,5 fachen einer vergleichbaren Punktschweißverbindung liegen. Die Dauerfestigkeit ist aufgrund von fehlender Kerbwirkung (bei nicht schneidenden Verbindungen) und nicht vorhandener Wärmeeinflusszone höher als bei Punktschweißverbindungen. Besonders wenn unterschiedliche Blechstärken verbunden werden müssen, bietet das Clinchen großes Potential. Wenn die Fügerichtung "Dick in Dünn" eingehalten wird, sind statische Festigkeiten, die das Anderthalbfache der Festigkeit einer Punktschweißverbindung übersteigen, möglich. Ein weiterer Vorteil ist, dass auch verschiedenartige Materialien und/oder beschichtete Bleche gefügt werden können.
Dabei besteht ein Durchsetzfügewerkzeug aus einem Stempel und einer Matrize. Die zu verbindenden Bleche werden durch den Stempel ähnlich wie beim Tiefziehen unter plastischer Deformation in die Matrize gedrückt. Durch eine spezielle Gestaltung der Matrize entsteht eine druckknopfähnliche Form, die die Bleche form- und kraftschlüssig miteinander verbindet. Je nach System bewirkt entweder eine Vertiefung im Boden einer Starrmatrize oder das Nachgeben beweglicher Matrizensegmente, dass die Bleche eine Überschneidung ausbilden. Beim Clinchen erfüllt ein Niederhalter die gleiche Funktion wie beim Nieten oder Stanznieten. Die Aufgabe der Erfindung ist es eine kompakten Niederhalter bereitzustellen, bei dem Druckschwankungen während des Fügeprozesses vermindert sind und der einfach aufgebaut ist.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung ein einfaches Verfahren für eine Einstellung bzw. Nachstellung einer Niederhaltekraft auf einen vorbestimmten Wert zu ermöglichen.
Einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde einen Niederhalter bereitzustellen, bei dem die eine Niederhaltekraft auf einen vorbestimmten Wert eingestellt werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Niederhaltevorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren nach Anspruch 15 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführung finden sich in den Unteransprüchen.
Bei der erfindungsgemäßen Niederhaltevorrichtung für einen Fügeantrieb ist ein Niederhaltezylinder vorgesehen, dessen ausgeübte Kraft durch eine Druckbeaufschlagung eines Druckraumes eingestellt ist. Der Druckraum ist mit einem Druckspeicher hydraulisch verbunden. Vorteilhafterweise ist zwischen dem Druckraum und dem Druckspeicher kein Ventil erforderlich. Mit der Einstellung des Druckes im Druckspeicher erfolgt auch gleichzeitig eine Einstellung des Druckes im Druckraum. Durch den Druckspeicher ist ein Volumen mit kontantem Druck bereitgestellt, so dass der eingestellte Druck zuverlässig anliegt. Die Volumenänderungen des Druckraumes während des Niederhaltevorganges führen zu geringfügigen Druckschwankungen, die auf den Fügeprozess keine Auswirkung haben.
Dadurch sind größere kurzweilige Druckschwankungen während eines Fügevorganges vermindert. Die Niederhaltekraft ist völlig unabhängig von der Fügekraft der Fügevorrichtung einstellbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Druckspeicher eine Zuleitung mit einem Ventil aufweist. Dieser Zuleitung ist für eine Verbindung mit einer Hydraulikeinheit eines zugeordneten Fügeantriebs vorgesehen. Dadurch ist es möglich, die Druckmittelversorgung durch die Hydraulikeinheit des Fügeantriebes für eine Einstellung des Druckes in dem Druckspeicher des Niederhalters vorzusehen. Somit ist für den Niederhalter keine eigene Druckmittelversorgung erforderlich. Damit ist auf der einen Seite die Niederhaltekraft des Niederhalters einstellbar, jedoch ist der Niederhalter kostengünstig, da eine Druckmittelversorgung eines Fügeantriebes genutzt werden kann. Weiterhin ist es auch vorteilhaft für den erforderlichen Bauraum.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens ein Wegsensor zur Detektion der relativen Position des Niederhaltezylinders in Bezug zum Stempel und/oder ein Drucksensor zur Detektion des Druckes in dem Druckspeicher/Druckraum der Niederhaltevorrichtung und/oder ein Temperatursensor zur Detektion der Temperatur des Flydraulikmediums der Niederhaltevorrichtung vorgesehen. In Abhängigkeit der erfassten Signale und durch einen Abgleich mit vorbestimmten Signalwerten ist eine exakte Steuerung des Niederhalters möglich.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen eine Einheit aus einer Niederhaltevorrichtung mit einem Niederhaltezylinder und einem Stempel zu bilden. Durch einen zwischen Niederhaltezylinder und Stempel radial angeordneten Druckraum wird eine besonders kompakte Bauform erreicht. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, dass der Druckraum koaxial zum Stempel angeordnet ist. Dadurch ist ein besonders kompakter Aufbau möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, den Niederhaltezylinder axial verschiebbar auf dem Stempel zu lagern. Durch Druckbeaufschlagung des Druckraumes führt die Niederhaltevorrichtung eine Relativbewegung zum Stempel aus. Auch kann durch den Niederhalter eine vom Stempel abweichende Kraft auf ein Bauteil, auch als Werkstück bezeichnet, ausgeübt werden.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, einen Druckspeicher vorzusehen. Mit dem Druckspeicher ist der Druckraum im Fügebetrieb verbunden. Durch den können Druckschwankungen auch bei Volumenänderungen des Druckraumes vermindert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist Vorgehen, dass der Stempel mit mindestens einem radial vorstehendem Bund zur Bildung eines Anschlages ausgebildet ist. Durch den Anschlag ist eine Begrenzung der relativen Position von Niederhalter und Stempel vorbestimmt. Durch Vorsehen dieses Anschlages direkt am Stempel wird eine besonders kompakte Niederhalteeinheit bereitgestellt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Niederhaltevorrichtung mindestens einen Deckel, vorzugsweise zwei Deckel, aufweist, wobei der/die Deckel mit dem Niederhaltezylinder lösbar verbunden sind. Dadurch ist eine Montage von der Niederhaltevorrichtung und Stempel möglich. Auch kann ein Austausch des Stempels auf einfache Weise durchgeführt werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Niederhaltezylinder anstelle einer Lagerung auf dem Stempel auf einer Kolbenstange des Fügeantriebes gelagert. Durch Vorsehen eines mit dem Niederhaltezylinder verbindbaren Niederhalters kann die Niederhaltekraft auf ein Werkstück übertragen werden. Anstelle des Stempels kann dann der Zylinder des Fügeantriebes mit einem Bund zur Bereitstellung eines axialen Anschlages ausgeformt sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen einen Fügeantrieb mit einer Kolbenstange einzusetzen, wobei die Kolbenstange durch einen hydraulischen Antrieb antreibbar ist. Vorzugsweise ist ein Differentialzylinder vorgesehen, wobei durch den Kolbenraum die für den Fügeprozess erforderliche Kraft bereitgestellt wird. In der Gegenrichtung sind nicht so große Kräfte erforderlich, denn in der Gegenrichtung ist der Stempel lediglich aus dem Werkzeug herauszuziehen und in die Ausgangsposition zu bringen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kolbenraum durch ein Ventil mit dem Hydraulikreis verbindbar ist. So ist es insbesondere möglich die Hydraulikeinheit für eine Druckbeaufschlagung des Speichers unabhängig von einer Druckbeaufschlagung des Kolbenraumes zu nutzen. Insbesondere ist es möglich den Speicher mit Hydraulikmedium zu beaufschlagen, wobei weder Ringraum noch Kolbenraum mit Hydraulikmedium beaufschlagt werden. Dadurch ist unabhängig von einer Druckbeaufschlagung des Fügeantriebes die Hydraulikeinheit nutzbar zur Einstellung eines gewünschten Druckes in dem Speicher.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Speicher der Niederhaltevorrichtung über mindestens ein Ventil schaltbar mit dem Fügeantrieb hydraulisch verbindbar ist. Vorzugsweise ist der Speicher über ein erstes Ventil mit der Zuleitung zur Leitung zwischen Kolbenraum und Hydraulikeinheit und über ein zweites Ventil mit der Zuleitung zum Ringraum verbindbar. Dadurch kann der Druckspeicher sowohl über die Zuleitung zum Ringraum als auch über die Zuleitung zum Kolbenraum mit Hydraulikmedium von der Hydraulikeinheit versorgt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Hydraulikeinheit eine Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung, vorzugsweise eine 4- Quadrantenpumpe, umfasst. Dadurch ist ein Ventil in der Zuführung zur Ringraum nicht erforderlich.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Niederhaltekraft auf 5 bis 20% der auftretenden maximalen Fügekraft zu dimensionieren. Eine entsprechende Auslegung kann durch Dimensionierung der in Richtung zu fügendem Bauteil gerichteten Fläche des Druckraumes erreicht werden. Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Ausprägungen der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die genannten Merkmale können nicht nur in der dargestellten Kombination vorteilhaft umgesetzt werden, sondern auch einzeln untereinander kombiniert werden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
Fig.1 Fügeantrieb mit steuerbarem und/oder regelbarem Niederhalter
Fig.2 Niederhalterzylinder mit Druckkammer
Fig.3 Niederhalter mit Niederhalterzylinder
Nachfolgend werden die Figuren detaillierter beschrieben.
In Figur 1 ist eine Fügevorrichtung 1 mit einem Fügeantrieb 2 mit einer Niederhaltevorrichtung 10 gezeigt. Der Fügeantrieb 2 weist einen Differentialkolben mit einem Kolbenraum 4 und einem Ringraum 5 auf. Der Kolbenraum 4 ist mit einer Hydraulikeinheit 3 über ein Zuleitung 7 verbunden. In der Zuleitung 7 ist ein Ventil 6 vorgesehen. In der gezeigten Ausführung ist als Ventil 6 ein Wegeventil V3 vorgesehen, durch das eine Verbindung von Hydraulikeinheit 3 und Kolbenraum 4 hergestellt und getrennt werden kann.
Der Ringraum 5 ist über eine Zuleitung 8 mit der Hydraulikeinheit verbunden. In dieser Zuleitung 8 ist kein Ventil vorgesehen. Zur Detektion der Stellung des Kolbens ist ein Positionssensor 55 vorgesehen. Der durch den Hydraulikeis bereitgestellten Druck PA wird über den Drucksensor 52 detektiert. Die Temperatur TA des Flydraulikmediums wird durch einen Temperatursensor 51 aufgenommen. Für eine Detektion des Druckes PB in der Zuleitung 8 zum Ringraum 5 ist der Drucksensor 53 vorgesehen. Zwischen Ventil 6 und Hydraulikeinheit ist ein hydraulischer Abzweig zu einem Speicher 13 des Niederhalters 10 vorgesehen. In dieser Zuleitung ist ein weiteres Ventil, hier Wegeventil 15, angeordnet. Durch dieses Ventil kann die Zuleitung von der Hydraulikeinheit 3 zum Speicher 13 bzw. Druckraum 12 des Niederhalters 10 geschaltet werden. Der Druck Px im Druckraum 12 des Niederhalters 10 wird durch einen Drucksensor 54 detektiert. Die Temperatur Tx des Hydraulikmediums kann durch einen vorgesehenen Temperatursensor 57 erfasst werden. Die Position des Niederhalters bzw. des Niederhaltezylinders 11 relativ zu dem Stempel 22 kann durch Vorsehen eines Wegesensors 56 erfasst werden. Mit dem Druckraum 12 ist der Speicher 13 verbunden. Durch den Speicher 13 kann erreicht werden, dass ein nahezu konstanter Druck im Druckraum anliegt unabhängig von der Position des Niederhaltezylinders 11.
Die Niederhaltekraft Fx wird durch den Hydraulikzylinder, auch als Niederhaltezylinder 11 bezeichnet, erzeugt. Der Druck für die Niederhaltekraft Px wird in einem Druckspeicher 13 bereitgehalten. Die Einsteilbarkeit der Kraft wird durch Änderung des Speicherdruckes Px erreicht. Zur Einstellung des Speicherdruckes Px wird der am hydraulischen Aktuator 20 vorhandene Betriebsdruck PA, PB für den Fügevorgang, verwendet. Dabei erfolgt die Einstellung des Speicherdruckes außerhalb der Fügevorgänge. Als Aktuator 20 ist hier ein Differentialzylinder vorgesehen.
Der hydraulische Fügeantrieb stellt die Linearbewegung an der Kolbenstange 21 dar. Alternativ zu dem hier gezeigten hydraulischen Aktuator kann auch ein elektromechanischer Antrieb mit Hubspindel oder eine Kombination aus beidem vorgesehen sein.
An die Kolbenstange wird ein Stempel 22, auch als Fügestempel bezeichnet, befestigt. Der Niederhalterzylinder 11 ist als Ringzylinder ausgebildet. Die aktive Bewegung („abwärts“) wird begrenzt durch einen Bund 26 am Fügestempel 22. Ebenso wird die Rückbewegung des Niederhalters in der Passivposition begrenzt durch den Zylinderboden 27 und den Bund 25. Die Niederhalterkraft wird erzeugt durch den Druck im Druckraum 12, welcher über den Druckanschluss 24 gespeist wird. Am Niederhalterzylinder 11 ist ein Niederhalter 30 befestigt. Bei Abwärtsbewegung des Fügestempels 22 trifft er zuerst auf ein erstes Blech als erstes Bauteil 32, unter dem ein zweites Blech als zweites zu fügendes Bauteil 33 angeordnet ist. Wenn der Fügestempel 22 sich weiter zu den Blechen bewegt, wirkt durch den Druck im Druckraum 12 eine Kraft in Richtung der Bleche auf den Niederhaltezylinder 11 und den daran befestigten Niederhalter 30.
Kraft = Ringfläche * Druck_im_Druckraum Ringfläche = (Di2 * p/4) - (DA2 * p/4)
Di = Innendurchmesser des Niederhaltezylinders DA = Außendurchmesser des Fügestempels
Mit auf dem Blech aufsitzendem Niederhalter 30 wird die Flohlniete 31 in die Bleche 32, 33 getrieben und stellt die Fügeverbindung her. Beim Rückhub nimmt der Fügestempel 22 den Niederhaltezylinder 11 wieder mit dem Bund 26 nach oben mit.
Die Kolbenstange 21 des Nietantriebs als Fügeantrieb 1 wird angetrieben durch die Drücke PA und PB in den Druckräumen 4, 5. Die Erzeugung der Drücke geschieht in der Hydraulikeinheit Fl mit Bezugszeichen 3. Diese Hydraulikeinheit 3 kann eine Drosselsteuerung mit Druckerzeugung und Drosselventilen sein, oder eine Verdrängersteuerung, in welcher eine Pumpenanordnung direkt auf die Druckräume 4 und 5 wirkt.
Der Sensor 55 misst die Position SA der Kolbenstange 21 des Nietantriebes 2. Die Sensoren 52 und 53 messen die Drücke PA und PB in den Druckräumen 4, 5 des Nietantriebes 2. Der Sensor 51 misst die Temperatur TA des Fluids im Kolbenraum 4. Weitere Drucksensoren und Temperatursensoren können weitere Zustände des Systems erfassen. Eine nicht gezeigte Kontrolleinheit CNC/PLC sammelt die Sensorsignale und verwendet diese zur Zustandsüberwachung (condition monitoring) und zur Steuerung des Nietprozesses. Der Zylinderhaltezylinder 11 ist koaxial zu dem Fügestempel 22 angebracht und und bewegt sich mit dem Fügestempel. Der Fügestempel ist am wirkseitigen Ende der Kolbenstange 21 angebracht und bewegt sich mit der Kolbenstange 21. Somit bewegt sich auch der Niederhaltezylinder 11 mit der Kolbenstange21 . Der Druckraum 12 wird vom Druckspeicher 13 mit dem Druck Cx gespeist. Der Niederhaltezylinder 11 wird sich am unteren Anschlag, gehalten durch den Bund 26 befinden. Druck Px und Temperatur Tx im Druckraum 12 werden gemessen mit den Sensoren 54, 57. Die Position Sx des Niederhaltezylinders 11 relativ zum Fügestempel 22 kann mit den Sensor 56 gemessen werden.
In einer ersten Ausführung kann der Druckraum 12 über das Ventil Vi, Bezugszeichen 15, mit der Leitung 7 zu Hydraulikeinheit 3 verbunden werden. Diese erste Ausführung kann mit einem Ventil V3, Bezugszeichen 6, ergänzt werden, welche den Druckraum/Kolbenraum 4 von der Hydraulikeinheit 3 trennen kann.
In einer zweiten Ausführung kann der Druckraum 12 über das Ventil V2, Bezugszeichen 16 mit der Leitung 8 zu Hydraulikeinheit 3 verbunden werden. Diese zweite Ausführung kann sinngemäß mit einem Ventil V4 ergänzt werden (in der Skizze nicht gezeigt), wobei durch das Ventil der Druckraum/Ringraum 5 von der Hydraulikeinheit 3 getrennt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform, wie dargestellt in Figur 1 , können auch beide Ventile 15 und 16 vorgesehen sein.
Durch Messung der Position Sx des Niederhaltezylinders 11 kann detektiert werden, an welcher Position der Kolbenstange 21 das System auf die Bleche 32, 33 trifft. Mit der bekannten Geometrie/Position der Bleche 32, 33 und der Kolbenstange 21 kann eine Prozessüberwachung stattfinden. Falsche Blechdicke oder falsche Anzahl von Blechen kann ebenso detektiert werden wie ein Schaden am Niederhaltezylinder 11/ Niederhalter 10, Matrize 34 oder Fügestempel 22. Erfindungsgemäß kann an Stelle des Positionssignals Sx ein Auftreffen des Niederhaltezylinders 11 auf dem Blech 32 auch durch Beobachtung des Drucksignals Px erfolgen. Das Auftreffen des Niederhaltezylinders 11 wird einen geringen aber detektierbaren Druckanstieg in dem Druckraum 12 der Niederhaltevorrichtung zur Folge haben.
Die Beobachtung des Druckes Px ist vorteilhaft gegenüber der Beobachtung des Druckes PA, weil der Kraftbereich der Niederhaltevorrichtung 10 nur 5. bis 20% des Kraftbereiches des Nietantriebes/Fügeantriebes 2 beträgt. Somit hat der Sensor 54 im Bereich kleinerer Kräfte im Vergleich zu dem Drucksensor 52 des Kolbenraumes eine höhere Auflösung, was der Genauigkeit der Detektion zugutekommt. Beispielsweise ist beim indirekten Messen der Blechdicke nach diesem Verfahren gewünscht, möglich kleine Auftreffkräfte sicher erkennen zu können.
Nachfolgen wird das Verfahren zur Einstellung des Druckes Px und zum Betrieb des Niederhalters kurz beschrieben.
Das Verfahren wird beschrieben für die erste der oben genannten Ausführungen mit einer Fügevorrichtung 1 mit dem Ventil 15. Das Ventil 15 wird aktiviert, so dass Druckräume 4 und 12 verbunden sind. Nun wird die Hydraulikeinheit 3 so angesteuert, dass der gewünschte Druck sich in PA und PX einstellt. Für diese Einstellung kann einer der Drucksensoren 52, 54 zur Messung des Druckes PA oder PX herangezogen werden. Während dieses Vorgangs kann sich die Kolbenstange des Fügeantriebs ausfahrend bewegen, wenn der einzustellende Druck PX entsprechend groß ist. Nachdem der gewünschte Druck erreicht ist, wird Ventil 15 deaktiviert und die Druckräume von Kolbenraum 4 und Druckraum 12 sind wieder getrennt. Der eingestellte Druck PX im Druckraum 12 der Niederhaltevorrichtung 10 wird vom Speicher 13 gehalten. Nun kann die Hydraulikeinheit 3 zur Steuerung des Fügeantriebs verwendet werden, während die Niederhaltevorrichtung 10 die gewünschte Niederhaltekraft liefert. Änderungen des Drucks PX durch Temperaturschwankungen Tx oder Leckagen sind nachteilig. Diese können im Betrieb des Nietantriebs durch den Sensor 54 oder 57 festgestellt werden. Insbesondere kann, sobald eine Toleranzgrenze für Px überschritten wird, der fortlaufende Nietprozess pausiert werden und mit dem beschriebenen Verfahren kann der Druck Px im Speicher 13 wieder auf den geforderten Wert nachgeführt werden.
In manchen Fällen kann es sein, dass eine Bewegung der Kolbenstange 21 während der Druckeinstellung nachteilig ist und vermieden werden soll. In solchen Fällen kann in der Ausführung durch Vorsehen von dem Ventil 6 der Kolbenraum 4 von der Hydraulikeinheit 3 getrennt werden, in dem das Ventil 6 in die geschlossene Stellung gebraucht wird. Danach erst wird das Ventil 15 geöffnet. Anschließend wird durch die Hydraulikeinheit 3 der Druck in dem Druckraum 12 einstellt bzw. die Einstellung des Druckes in dem Druckraum 12 abgeschlossen. Nachdem die Hydraulikeinheit 3 den Druck in dem Speicher 13/Druckraum 12 eingestellt hat und Ventil 15 geschlossen wurde, kann Ventil 6 wieder geöffnet werden, um mit der Hydraulikeinheit 2 die gewünschte Bewegung der Kolbenstange 21 zu steuern. Das Ventil 6 ist in der geöffneten Stellung deaktiviert, wobei das Ventil 15 in der geschlossenen Stellung deaktiviert ist. Somit ist in dem Nietbetrieb keine aktive Schaltung einer dieser Ventile erforderlich.
Das beschriebene Verfahren kann ebenso angewendet werden in einer zweiten Anordnung, in welcher der Druckraum PX nicht mit Ventil 6 mit dem Kolbenraum 4 verbunden wird, sondern über ein Ventil 16 mit dem Ringraum 5 verbunden wird. Falls eine Bewegung der Kolbenstange 21 während der Druckeinstellung vermieden werden soll, kann hier ein zusätzliches Ventil V4 den Ringraum 5 während der Druckeinstellung von der Hydraulikeinheit 3 und dem Druckraum 12 trennen.
Da der Druckraum von dem Stempel zusammen mit dem Niederhaltezylinder der Niederhaltevorrichtung begrenzt wird, hätte korrekter Weise von der Niederhalteeinheit gesprochen werden müssen. Die Niederhalteeinheit besteht aus der Niederhaltevorrichtung und dem Stempel 22. Je nach axialer Längenausdehnung des Stempels kann die Niederhaltevorrichtung abweichend von der gezeigten Darstellung auch im Bereich des Kolbens 21 angeordnet werden, wobei dann die axiale Länge des Niederhalters 30, siehe Figur 3 anzupassen ist.
Bezuqszeichenliste
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Claims

Patentansprüche
1. Niederhaltevorrichtung (10) für einen Fügeantrieb (2) umfassend einen Niederhaltezylinder (11 ) und einen Druckraum (12) für eine Bereitstellung einer Niederhaltekraft und/oder einer Position der Niederhalterhaltevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhaltevorrichtung (10) einen Druckspeicher (13) aufweist und der Druckraum (12) mit dem Druckspeicher (13) während eines Fügevorganges, dauerhaft hydraulisch verbunden ist.
2. Niederhaltevorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher (13) eine Zuleitung (14) mit einem Ventil (15,16) zur Verbindung mit einer Hydraulikeinheit (3) eines zugeordneten Fügeantriebs (2) versehen ist.
3. Niederhaltevorrichtung (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Wegsensor (56) zur Detektion der relativen Position des Niederhaltezylinders (11 ) in Bezug zu einem Stempel und/oder ein Drucksensor zur Detektion des Druckes in dem Druckspeicher/Druckraum (13, 12) der
Niederhaltevorrichtung (10) und/oder ein Temperatursensor (57) zur Detektion der Temperatur des Flydraulikmediums der Niederhaltevorrichtung (10) zugeordnet ist.
4. Niederhalteeinheit bestehend aus einer Niederhaltevorrichtung (10) nach dem Anspruch 1 und einem Stempel (22), dadurch gekennzeichnet, dass durch die Niederhaltevorrichtung (10), insbesondere den Niederhaltezylinder (11 ) und den Stempel (22), der Druckraum (12) ausgebildet ist, wobei der Druckraum (12) radial zwischen dem Niederhaltezylinder und Stempel (22) ausgebildet ist.
5. Niederhalteeinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhaltezylinder (11 ) axial verschiebbar auf dem Stempel (22) gelagert ist und der Druckraum (12) mit einem Druckspeicher (13) der Niederhaltevorrichtung dauerhaft verbunden ist.
6. Niederhalteeinheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (22) mit mindestens einem radial vorstehenden Bund (25, 26) zur Bildung eines Anschlages ausgebildet ist.
7. Niederhalteeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhaltevorrichtung (10) mindestens einen Deckel (17, 18), vorzugsweise zwei Deckel (17,18), aufweist, wobei der/die Deckel (17, 18) mit dem Niederhaltezylinder (11 ) lösbar verbunden sind.
8. Fügevorrichtung (1 ) für die Herstellung einer Stanz- /Nietverbindung mit einem Fügeantrieb (2) mit einer Hydraulikeinheit (3) und einer axial verschiebbaren Kolbenstange (21 ) und mit einer Niederhaltevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, die Fügevorrichtung einen Differentialzylinder mit einem Kolbenraum (4) und einem Ringraum (5) zum Antrieb der Kolbenstange (21 ) aufweist.
9. Fügevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenraum (4) durch ein Ventil (6) mit der Hydraulikeinheit (3) verbindbar ist.
10. Fügevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (13) der Niederhaltevorrichtung (10) über mindestens ein Ventil (15, 16) schaltbar mit der Hydraulikeinheit (3) des Fügeantriebes hydraulisch verbindbar ist zur Einstellung eines vorbestimmten Druckes in dem Speicher (13) der Niederhaltevorrichtung (10).
11 . Fügevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikeinheit (3) eine Pumpe mit umkehrbarer Förderrichtung, vorzugsweise eine 4-Quadrantenpumpe, umfasst.
12. Fügevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhaltezylinder (11 ) auf der Kolbenstange (21 ) axial verschiebbar gelagert ist und wobei die Kolbenstange (21 ) und der Niederhaltezylinder (11 ) den Druckraum (12) zur Bereitstellung der Niederhaltekraft begrenzen.
13. Fügevorrichtung (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (21 ) vorzugsweise einen radial vorstehenden Bund (26, 26a) zur Bereitstellung eines Anschlages zur Begrenzung der axialen Verschiebbarkeit des Niederhaltezylinders (11 ) aufweist.
14. Fügevorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederhaltevorrichtung (10) mindestens einen Deckel (17, 18), vorzugsweise zwei Deckel (17, 18), aufweist, wobei der/die Deckel (17, 18) mit dem Niederhaltezylinder (11 ) lösbar verbunden sind.
15. Verfahren zum Betreiben eines Nietantriebes mit einem Fügeantrieb und einem Niederhalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit von einem detektierten Druck im Druckspeicher (13) oder Druckraum (12) zur Einstellung eines vorbestimmten Druckes der Fügebetrieb unterbrochen wird und eine vorgesehene Hydraulikeinheit (3) des Fügeantriebes (1) für eine Druckbeaufschlagung oder Druckentlastung des Druckraumes(12) / Druckspeichers (13) zur Einstellung des vorbestimmten Druckes angesteuert wird und wobei nach Einstellung des vorbestimmten Druckes der Fügebetrieb wieder fortgesetzt wird.
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