EP2511023B1 - Hydraulisch betriebenes Setzgerät mit einem Hydraulikaggregat und ein Fügeverfahren zum Verbinden von mindestens zwei Bauteilen - Google Patents

Hydraulisch betriebenes Setzgerät mit einem Hydraulikaggregat und ein Fügeverfahren zum Verbinden von mindestens zwei Bauteilen Download PDF

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EP2511023B1
EP2511023B1 EP12162094.2A EP12162094A EP2511023B1 EP 2511023 B1 EP2511023 B1 EP 2511023B1 EP 12162094 A EP12162094 A EP 12162094A EP 2511023 B1 EP2511023 B1 EP 2511023B1
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EP
European Patent Office
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hold
chamber
piston
hydraulic
hydraulic fluid
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EP12162094.2A
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EP2511023A3 (de
EP2511023A2 (de
Inventor
Torsten Draht
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Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Original Assignee
Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
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Publication date
Application filed by Boellhoff Verbindungstechnik GmbH filed Critical Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B21J15/025—Setting self-piercing rivets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • 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 present invention relates to a hydraulically operated setting tool with a hydraulic unit for establishing a connection between at least two components, in particular a rivet setting device, a joining method for connecting at least two components, in particular a setting method for a punch rivet or a clinch, using the hydraulically operated setting device and a Joining connection between at least two components that has been produced by means of the hydraulically operated setting device or the joining method.
  • the present invention relates to a hydraulically operated setting tool, which is supplied by means of a hydraulic unit, the driving hydraulic fluid.
  • This hydraulic fluid supplies a piston-cylinder arrangement of the setting device, which moves both a punch for introducing a connecting element, such as a punch rivet, as well as a hold-down.
  • the setting device is connected to the hydraulic unit.
  • the hydraulic power unit includes a tank for storing hydraulic fluid, such as oil.
  • the hydraulic unit is equipped with a pump that pumps hydraulic fluid from the tank to the setting device. Since the setting device is usually arranged on an industrial robot, connect long hydraulic hoses for guiding the hydraulic fluid, the hydraulic unit with the setting tool.
  • the tact time for a setting operation is influenced by the speed of the hydraulic cylinders in moving the punch and the blank holder.
  • the hydraulic drive comprises a hydraulic cylinder with a piston which is linearly movable within the hydraulic cylinder via a rotational movement of an electrically driven spindle.
  • the piston divides the cylinder into a spindle facing away from the spindle and a spindle-facing working chamber.
  • the spindle-facing working chamber has a first hydraulic opening and the spindle-facing working chamber has a second hydraulic opening.
  • the component is selectively operable with hydraulics.
  • a setting device with hydraulic unit and to provide a joining method for joining at least two components which, compared to the prior art, require a shorter cycle time for establishing a connection between at least two components.
  • a hydraulically operated setting tool with a hydraulic unit for establishing a connection between at least two components, in particular a Nietsetzêt, according to the independent claims 1 and 4. Furthermore solves the joining method according to the invention for connecting at least two components, in particular a setting method for a punch rivet and a clinching, according to the independent claim 13 above object.
  • the present invention comprises a joint connection between at least two components, in particular a punched rivet or clinch connection, according to claims 19 and 20, which have been produced with the above-mentioned joining method or the above-mentioned hydraulically operated setting tool.
  • the hydraulically operated setting device with a hydraulic unit for establishing a connection between at least two components, in particular a rivet setting device, comprises the following features: the hydraulic unit with a tank for hydraulic fluid, a pump for pumping the hydraulic fluid to the setting device, at least one pump hose, the tank connected via the pump and a valve block with the setting device, and a tank hose which connects the tank via the valve block with the setting device, a double-acting cylinder with a Vorhubsch and a remindhubsch in which the piston with piston rod is movably arranged, the one punch of the setting device moves, a single-acting cylinder with a hold-down chamber in which a plunger is movably arranged, which moves a hold-down, wherein the valve block comprises a plurality of valves, via which the return stroke chamber with the pump and the Niederhalterka mmer is connectable, so that a flow of hydraulic fluid from the hold-down chamber supports a return movement of the piston.
  • hydraulic fluid is first pumped into the prestroke chamber of the double-acting cylinder, the piston rod of which moves the plunger in the setting direction to the components to be connected.
  • the displaced during this process from the return stroke of the double-acting cylinder volume of hydraulic fluid is the Vorhubsch and the hold-down chamber supplied to support the delivery of the piston and punch and the blank holder in the setting direction, preferably to accelerate by the additional volume flow of hydraulic fluid.
  • the double-acting cylinder for moving the punch of the setting device is designed as a differential cylinder whose piston area without piston rod in the Vorhubhunt is greater than the piston area with piston rod in the return stroke.
  • both the plunger on the double-acting cylinder as well as the hold-down on the plunger against the setting direction must be reset to a begin new connection process. While he moves plunger with hold-down against the setting direction within the hold-down chamber, hydraulic fluid is displaced from the hold-down chamber. According to the invention, this displaced volume of hydraulic fluid is supplied to the return stroke chamber of the double-acting cylinder in order to increase the hydraulic volume flow which resets the piston with plunger counter to the setting direction. This increased volume flow of hydraulic fluid accelerates the movement of the piston in conjunction with the plunger.
  • the hold-down device is mechanically coupled to the punch in such a way that the punch engages the hold-down device in a movement opposite to the setting direction entrains and / or the hold-down carries the punch in a movement in the setting direction.
  • the volume flow of the hydraulic fluid introduced into the hold-down chamber assists in moving the punch in the setting direction.
  • the entrainment of the blank holder by the punch promotes the displacement of hydraulic fluid from the hold-down chamber, which is then fed to the return stroke chamber of the piston. This volume flow of hydraulic fluid conducted from the hold-down chamber into the return stroke chamber ensures an accelerated return of the piston with punch to its starting position in comparison with known setting tools.
  • the valve block for switching the volume flows of the hydraulic fluid is arranged adjacent to the setting device, so that the pump hose and the tank hose between the tank and valve block have a length of 5-30 m, preferably 8-22 m.
  • Both the pump hose and the tank hose serve to circulate the hydraulic fluid between the setting device and the hydraulic unit. Due to the length of the hoses they can absorb a certain volume of hydraulic fluid. Since the pump hose and the tank hose are made of a flexible material that can withstand the flow of volume flows of approx. 20-30 l / min and pressures of up to 300 bar in the hydraulic fluid, the pump and / or tank hose also serve as hydraulic fluid.
  • Energy storage in which hydraulic fluid can be trapped under a certain pressure and then selectively released at a given time.
  • This sudden release of the pressurized hydraulic fluid from the pump and / or the tank hose preferably serves to accelerate the feed movement of the punch to the components to be connected.
  • valve block via a plurality of hoses with at least the Vorhub-, the remindhub- and the hold-down chamber connected, each having a length of 0.15-6 m, preferably from 0.3 to 3 m.
  • the valve block and the valves realized therein control the volume flow of hydraulic fluid into the different chambers of the setting device.
  • the selective shortening of the hydraulic hoses between the valve block and the cylinders of the setting device shortens the switching times of the hydraulic fluid at the setting tool.
  • the volume flows of the hydraulic fluid controlled by the valve block do not first have to pass through the pump and tank hose in order to activate the activated function in the setting tool. Instead, the hydraulic fluid controlled and released by the valve block retracts only a short distance to the setting tool, so that the time between valve actuation and corresponding reaction of the setting device is shorter compared to conventional systems.
  • valve block as a strain relief component for the setting device in relation to the connected pump hose and the connected tank hose.
  • the valve block comprises at least two pressure sensors, with which pressure in each of the Vorhubsch and the hold-down chamber can be detected.
  • the valve block of the hydraulically operated setting device is integrated in a cylinder arrangement consisting of the double-acting cylinder and the single-acting cylinder of the setting device. With this construction, the hoses between the valve block and the pre-lift, return and hold-down chambers can be further shortened or even eliminated.
  • This structural configuration shortens the paths to be traveled by the hydraulic fluid between switching valves and the double-acting cylinder which moves the plunger, as well as the cylinder with plunger that holds the hold-down emotional.
  • a compact arrangement results in a small interference contour of the setting device fastened to, for example, an industrial robot.
  • the present invention also comprises a hydraulically operated setting device with a hydraulic unit for establishing a connection between at least two components, in particular a rivet setting device
  • a hydraulic unit with a tank for hydraulic fluid, a pump for pumping the hydraulic fluid to the setting device, at least a pump hose which connects the tank via the pump and a valve block with the setting device, and at least one tank hose which connects the tank via the valve block with the setting device
  • b) a double-acting cylinder with a Vorhubsch and a remindhubsch in which the piston c) a single-acting cylinder with a hold-down chamber, in which a plunger is movably arranged, which moves a hold-down, wherein d) the valve block adjacent to the setting device and arranged over a Mehr number of hoses is connected to at least the Vorhub-, the remindhub- and the hold-down chamber, each having a length of 0.15-6 m, preferably from 0.3 to 3 m.
  • the hydraulic hoses between the valve block and the cylinders of the setting device were shortened.
  • the switching times of the hydraulic fluid are reduced at the setting tool.
  • the volume flows of the hydraulic fluid controlled by the valve block do not first have to pass through the pump and tank hose in order to activate the activated function in the setting tool.
  • the hydraulic fluid controlled and released by the valve block retains only a relatively short distance compared to the tank hose and pump hose to the setting tool, so that the time between valve actuation and corresponding setting of the setting device is shorter compared to conventional systems.
  • valve block and setting tool provide also for reduced pressure and energy losses of stored energy in the hydraulic fluid.
  • the alternative setting device comprises the pump hose and the tank hose between the tank and pump and valve block with a length of 5-30 m, preferably 8-22 m.
  • the valve block comprises a plurality of valves, via which the return stroke chamber with the pump and the hold-down chamber is connectable, so that a Voluemnstrom the hydraulic fluid from the hold-down chamber supports a return movement of the piston.
  • the present invention also discloses a joining method for joining at least two components, in particular a setting method for a punch rivet, by means of a hydraulically operated setting device with a hydraulic unit, comprising the following features: the hydraulic unit with a tank for hydraulic fluid, a pump for pumping the hydraulic fluid to Setting device, at least one pump hose, which connects the tank via the pump and a valve block with the setting device, and a tank hose, which connects the tank via the valve block with the setting device, a double-acting cylinder with a Vorhubsch and/radahubsch, in which the piston with Piston rod is arranged to move the punch movable, a single-acting cylinder with a hold-down chamber in which a plunger is arranged to move a hold-down movable, wherein the valve block comprises a plurality of valves, via which the return stroke chamber the pump and the hold-down chamber is connectable, wherein the setting method comprises the steps of: a) introducing a first hydraulic volume flow of the hydraulic fluid in the
  • the volume flows during the advancement of the punch and hold-down in the setting direction and the provision of punches and hold-downs opposite to the setting direction are specifically diverted that these flow rates of the hydraulic fluid support the movement of the piston with punch in the respective direction, preferably accelerate.
  • the volume of hydraulic fluid displaced from the return stroke chamber is supplied to the hold-down chamber and / or the prestroke chamber of the double-acting cylinder during delivery of the piston with plunger to the components to be connected.
  • This supplied volume flow of hydraulic fluid from the remindhubhunt increases the provided by the pump volume flow of hydraulic fluids, so that the movement of the double-acting cylinder and / or the plunger is accelerated with hold-down.
  • the volume of hydraulic fluid displaced from the return stroke chamber by the plunger with hold-down device is fed to the return stroke chamber of the double-acting cylinder.
  • This additional volume flow also ensures an accelerated return of the piston with punch to its starting position.
  • This targeted diversion of volume flows of hydraulic fluid produces a faster movement of the piston with punch and the plunger with hold-down, whereby the cycle time of a joining operation compared to the prior art is reduced.
  • step e entrainment of the plunger with hold-down by the piston with piston rod and Stamp, when the piston moves back to its original position.
  • step e it is preferable to start the above-mentioned step e) as soon as the entrainment of the plunger with hold-down takes place and the plunger displaces hydraulic fluid from the hold-down chamber.
  • an overpressure hydraulic volume is generated in the pump tube under increased pressure in comparison to a hydraulic pressure in the pump tube during the movement of the punch and holddown in step a) and the overpressure hydraulic volume during the start of step a) Start of step a) relaxed, so that the movement of the piston with punch and the plunger is accelerated with hold-down.
  • the pump hose serves as an energy store for a pressurized volume of hydraulic fluid. This is based on the flexible material from which the pump and tank hose are constructed.
  • valves in the course of the pump hose and / or the tank hose so that a certain volume of hydraulic fluid can be trapped in the area between these valves under a preselected pressure or residual pressure upon completion of a setting operation.
  • the energy thus stored in the hydraulic volume is selectively released by opening at least one of the valves at a specific time, so that the pressurized hydraulic volume relaxes in the direction of the opened valve and / or this hydraulic volume to assist the movement of the punch and / or or the hold-down contributes.
  • the hydraulic fluid and the components of the hydraulic fluid circuit, in particular the valve block, the valves and the hoses are heated to a desired operating temperature, in which the hydraulic fluid via the pump tube, a pressure relief valve in the valve block and the tank hose in the tank is pumped and heated by an increase in pressure before and a pressure relief after the pressure relief valve.
  • the present invention also comprises a joint connection between at least two components, in particular a stamped rivet or a clinch connection, which has been produced with the above-described joining method or the above-described hydraulically operated setting device with hydraulic unit.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the hydraulically operated setting device S with hydraulic unit 10.
  • the hydraulic unit 10 includes a tank 14 with a known hydraulic fluid, such as oil.
  • the hydraulic unit has a pump 12 with which hydraulic fluid is pumped from the tank 14 to the setting device S via a line 13.
  • the hydraulic fluid is conveyed via a pump hose 16 to the setting device S. From the setting device S back flowing hydraulic fluid passes through a tank hose 18 in the tank 14 for hydraulic fluid.
  • a valve block 20 which controls the volume flows of the hydraulic fluid, which are exchanged between the hydraulic unit 10 and setting device S.
  • the valve block 20 controls over a plurality of valves, the volume flow of the hydraulic fluid from the hydraulic unit 10 in the different areas 34, 36, 44 of the setting device S.
  • the valve block controls the different volume flows of hydraulic fluid between the different areas 34, 36, 44 of the setting device and the setting device S to the tank 14 of the Hydraulic unit 10.
  • the setting device S has a double-acting cylinder 30.
  • a piston 32 of the double-acting cylinder 30 divides the double-acting cylinder 30 into a prestroke chamber 34 and a return stroke chamber 36.
  • the piston 32 is in accordance with FIG. 1 provided on its underside with a piston rod which is connected to a punch 38. Due to this construction, the piston surface A 1 adjacent to the prestroke chamber 34 is larger than the piston surface A 2 adjacent to the return stroke chamber 36.
  • the setting device S comprises a single-acting cylinder 40.
  • a plunger or plunger 42 is arranged in a hold-down chamber 44 of the single-acting cylinder 40.
  • the plunger 42 is connected to a hold-down 48, which serves to fix the components B to be connected before, during and / or after the connection of the components B.
  • the setting device S is connected to an industrial robot R, which moves the setting device S to the respective joints.
  • the setting device S has a C-frame.
  • the setting device S is also equipped with a force sensor and a displacement sensor to detect the joining force applied by the punch 38 and the path traveled by the punch 38 during the joining operations.
  • the feeding device is designed to supply connecting elements of one or different geometries to the setting device S.
  • the setting device S establishes a connection between the components B by moving the punch 38 in the setting direction, that is, in the direction of the components B.
  • This connection will For example, realized by means of punch rivets or bolts, while it is also preferred to establish a connection between the components B by clinching.
  • the valve block 20 for controlling the volume flows of the hydraulic fluid and thus the resulting pressures of the hydraulic fluid in the Vorhub- 34, return stroke 36 and hold-down chamber 44 is adjacent to the setting device S and remote from the hydraulic unit 10. Therefore, the pumping tube 16 and the tank tube 18 have a preferred length of 5-30 m between the hydraulic unit 10 and the valve block 20. According to another preferred embodiment, the pump tube 16 and the tank tube 18 have a length of about 15-20 m.
  • the valve block 20 is disposed adjacent to the setting device S, d. H. the valve block 20 is preferably fastened to the setting device S or integrated into the cylinder arrangement 30, 40 of the setting device S.
  • the valve block 20 is arranged on the C-frame of the setting device S or on the robot R adjacent to the setting device S. Due to this arrangement of the valve block 10 are for the hydraulic lines 52, 54, 56 only hose lengths of 0.15-6 m, preferably from 0.3 to 3 m, required that the valve block with the Vorhub- 32, the remindhub- 36th and the hold-down chamber 44 connect.
  • This constructive embodiment is also preferably used in addition to the further alternative of the setting device S according to the invention described below.
  • the setting device S is connected to the hydraulic unit 10.
  • the above-mentioned length of the pump tube 16 and the tank tube 18 ensures any arrangement of the hydraulic unit 10, in which nevertheless a reliable supply of the setting device S is ensured with hydraulic fluid.
  • the pump tube 16 and the tank tube 18 ensure that a sufficiently large volume of hydraulic fluid is present on the valve block 20 for the control of the setting device S through the valve block 20.
  • the faster pressure build-up and the associated shorter switching times for the operation of the setting device S result in shorter cycle times for establishing a connection compared to conventional setting tools.
  • the double-acting cylinder 30 is operated in a first differential circuit.
  • the surfaces A 1 and A 2 of the piston 32 adjoining the prestroke chamber 34 and the return stroke chamber 36 are of different sizes.
  • the same hydraulic pressure in the Vorhub- 34 and remindhubsch 36 act due to the different sized areas A 1 , A 2 of the piston 32 on both sides of the piston 32 opposite different sized forces moving the piston 32.
  • the area ratio ⁇ of the areas A 1 to A 2 of the piston 32 of the double-acting cylinder 30 is in the range of 1.1-1.8, preferably 1.15 to 1.4.
  • the different sized forces on the surfaces A 1 , A 2 of the piston 32 have the consequence that the piston 32 is moved in the direction of greater force.
  • the movement of the piston 32 produced by the action of the larger force is preferably further assisted in that a volume flow of the hydraulic fluid is introduced into the chamber 34, 36, 44 of the greater force effect. In this way, the movement of the piston 32 is accelerated without the force effect is significantly changed.
  • the return stroke chamber 36 and the hold-down chamber 44 are connected to each other via a second differential circuit.
  • This structural design is also preferably used in addition to the above-described alternative of the setting device S according to the invention.
  • the bottom A 2 of the piston 32 and the top of the plunger 42 preferably have an area ratio ⁇ 2 of 1.5-5, preferably 1.8-3.6.
  • the piston rod of the piston 32 with punch 38 and the plunger 42 with hold-down 48 are mechanically coupled together.
  • the mechanical coupling 39 is designed such that the plunger 42 with hold-down 48 during a movement in the setting direction thus to the components B to, the piston 32 via the piston rod and the punch 38 entrains.
  • the piston 32 drags the plunger 42 and the holding-down device 48 via the punch 38.
  • the pump 12 By entrainment hydraulic fluid is displaced as a volume flow from the return stroke chamber 36 or the hold-down chamber 44.
  • the pump 12 is first connected via the pumping tube 16 with the Vorhubsch 34 and leads her to a constant volume flow of hydraulic fluid.
  • the hydraulic fluid displaced from the return stroke chamber 36 is supplied to the prestroke chamber 34.
  • the pump 12 In another operating state, the pump 12 is connected via the pump tube 16 with the return stroke chamber 36, so that the punch 38 entrains the hold-48.
  • the hydraulic fluid displaced from the hold-down chamber 44 is supplied to the return stroke chamber 36.
  • the respective increased volume flow of hydraulic fluid provides for an acceleration of the already occurring movement of the piston 32 in one or the other direction.
  • At least the pre-stroke chamber 34 and the hold-down chamber 34 are each connected to a separate pressure sensor. It is also preferred to equip the return stroke chamber 36 with a pressure sensor.
  • valve block 20 is not only the connection of pumping tube 16 and tank hose 18 with the setting device S. Rather, the valve block 20 also realized a strain relief with respect to the pumping tube sixteenth and the tank hose 18, so that the tensile forces generated via the pumping tube 16 and the tank hose 18 are not transmitted to the setting device S.
  • the valve block 20 is integrated with its plurality of valves in the cylinder assembly 30, 40 consisting of the double-acting cylinder 30 and the single-acting cylinder 40.
  • the valve block 20 need not be arranged as a separate part on the setting device S or in the vicinity of the setting device S, for example on its C-frame or robot R.
  • the pump tube 16 and the tank tube 18 are then connected directly to the cylinder assembly 30, 40 of the setting device S with integrated valve block 20.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the joining method based on six selected states of the setting device S, which illustrate the successive process steps 1-6.
  • FIG. 2 contains the explanation of the schematic in FIG. 3 illustrated hydraulically operated setting device S.
  • FIG. 4 illustrates a preferred embodiment of the joining method according to the invention in a flow chart.
  • FIG. 2 is the hydraulically operated setting device S simplified schematically shown. On the presentation of the hydraulic unit 10 has been omitted in this case. It goes without saying, however, that in FIG. 2 shown hydraulically operated setting device S is supplied via the pumping tube 16 and the tank hose 18 of the hydraulic unit 10 with the pump 12 and the tank 14 with hydraulic fluid.
  • the hydraulically operated setting device S of FIG. 2 includes the double-acting cylinder 30 in which the piston 32 is arranged.
  • the piston 32 divides the double-acting cylinder 30 into the pre-stroke chamber 34 and the return stroke chamber 36.
  • the pre-stroke chamber 34 is supplied with hydraulic fluid via the port 52, while the return stroke chamber 36 is supplied with hydraulic fluid via the port 54 is supplied.
  • the piston 32 is connected on one side with a piston rod, which in turn is connected to the punch 38.
  • the hydraulically operated setting device S the single-acting cylinder 40, in which the plunger or plunger 42 is arranged.
  • the plunger 42 moves within the hold-down chamber 44, which is supplied via the port or line 56 with hydraulic fluid.
  • the plunger 42 is connected to the hold-down 48.
  • Piston rod or punch 38 and hold-down 48 are mechanically coupled to each other at the point by the reference numeral 39 that the hold-down during movement in setting direction, the piston 32 entrains and upon movement of the piston 32 against the setting direction of the punch 38, the hold-48 and entrains the plunger 42.
  • a punch rivet N Seen on the underside of the punch 38 in the setting direction, a punch rivet N is schematically arranged.
  • the hydraulically operated setting device S is connected to the hydraulic unit 10, whose pump 12 delivers hydraulic fluid from the tank 14 via the valve block 20 to the setting device S at a constant delivery rate.
  • the delivery rate of the pump 12 is preferably in the range of 15-30 L / min.
  • the hydraulic fluid is heated in step S0 to avoid operational fluctuations due to changes in the temperature of the hydraulic fluid.
  • the hydraulic fluid is moved in a circuit between the hydraulic unit 10 and the valve block 20.
  • the valve block 20 prevents the hydraulic fluid to be heated from reaching the setting device S.
  • a pressure relief valve preferably an adjustable proportional valve is provided.
  • the pump 12 pumps the hydraulic fluid from the tank 14 via the pumping line 16 to the valve block 20.
  • the pressure relief valve the hydraulic fluid is blocked, so that the pressure on the valve block 20 increases.
  • the pressure increases up to a range of 70-150 bar in the hydraulic fluid, more preferably up to 125 bar.
  • the pressure relief valve releases the hydraulic line so that the pressure in the hydraulic fluid degrades after the pressure relief valve and the hydraulic fluid flows back into the tank 14 via the tank line 18. Since the valve block 20 is arranged directly on the setting device S, approximately 90% of the hydraulic fluid is circulated through the pressure relief valve in the valve block 20 moves. Since the pressure in the hydraulic fluid rises in front of the pressure relief valve and decreases again after the pressure relief valve, the hydraulic fluid is heated by the pressure change. At a pressure change of 100 bar, the hydraulic fluid heats up by 6 K.
  • the hydraulic fluid in the cycle between hydraulic unit 10 and pressure relief valve of valve block 20 is moved over a period of 10-15 minutes until the desired operating temperature of preferably 30-60 ° C., in particular approximately 40 ° C., of the hydraulic fluid is reached is.
  • the pump hose 16, the tank hose 18, the valve block 20 and the valves arranged therein are also heated and brought to the desired operating temperature.
  • the remaining in the setting device S amount of hydraulic fluid is relatively low compared to the heated amount of hydraulic fluid, so that it mixes with the operation of the setting device with the heated hydraulic fluid and thereby also briefly reaches the operating temperature of the heated hydraulic fluid. In this case, then the cylinder assembly 30, 40 of the setting device S is brought to the desired operating temperature.
  • the setting device S is an auxiliary joining part N, for example, a punch rivet or bolt supplied.
  • step S1 of in FIG. 3 illustrated joining method the Vorhubhunt 34 and the hold-down chamber 44 via the pump 12 and the terminals 52 and 56 are supplied with hydraulic fluid.
  • the pre-stroke chamber 34 and the hold-down chamber 44 are each preceded by a proportional valve to the maximum pressure of the hydraulic fluid to be able to adjust in both chambers.
  • the hydraulic pressure is set in the range of 20-80 bar.
  • the return stroke chamber 36 is connected to the pre-stroke chamber 34 and optionally to the hold-down chamber 44. From this connection results in the same hydraulic pressure in the Vorhubsch 34, the gearhubsch 36 and the hold-down chamber 44.
  • the differences in the piston surfaces A 1 and A 2 of the piston 32 cause the piston 32 is moved with punch 38 in the setting direction .
  • About the mechanical coupling 39 between the blank holder 48 and the punch 38 of the hold-down 48 drags the punch 38 with piston 32 with.
  • the plunger 42 contributes in this way to the movement of the piston 32 with punch 38 in the setting direction.
  • connection between the return stroke chamber 36 and the Vorhubsch 34 and hold-down chamber 44 provides an increased volume flow of hydraulic fluid in the Vorhubhunt 34 and the hold-down chamber 44, since the displaced from the remindhubhunt 34 hydraulic fluid is redirected there. This accelerates the movement of the piston 32 and the plunger 42 in the setting direction compared to the operation without flow communication between the chambers 34, 36, 44th
  • the hydraulic fluid displaced from the return stroke chamber 36 flows solely into the pre-stroke chamber 34.
  • the hold-down 48 is applied to the components via the plunger 42 and the hydraulic pressure applied to the hold-down chamber 44 in the range of 0-120 bar B and holds it firmly.
  • the pump 12 delivers a hydraulic volume flow of 23 L / min.
  • step S1 this supplied by the pump 12 hydraulic volume flow to the Vorhubhunt 34 and the hold-down chamber 44 on. Therefore, preferably the Vorhubhunt 34 is supplied with a hydraulic volume flow of 9 L / min and the hold-down chamber 44 with a hydraulic flow rate of 14 L / min. Due to the diversion of displaced from the return stroke chamber 36 Hydraulic fluid in the Vorhubhunt 34 increases the piston 32 moving hydraulic flow rate to about 36 L / min.
  • step S2 It is likewise preferred to connect the return stroke chamber 36 to the tank 14 via the tank line 18 in step S2. In this way, the hydraulic pressure in the return stroke chamber 36 is largely reduced, since the hydraulic fluid displaced from the return stroke chamber 36 can flow into the tank 14 almost without resistance.
  • step S3 a hydraulic pressure in the range of 0-100 bar is applied to the hold-down chamber 44 via the line 56.
  • the hold-down device 48 fixes the components B differently or not at all.
  • step S3 the return stroke chamber 36 is still connected to the tank 14 and thereby almost free of pressure, in the Vorhubhunt 34, a hydraulic pressure in the range of 50-250 bar is generated.
  • the Hilfshegeteil N the force with which the punch 38, the Hilfshegeteil N, in the components B sets.
  • step S3 force is once again applied to the components B and the joint by the hold-down 48 alone or in combination with the punch 38.
  • the hydraulic pressure in the prestroke chamber 34 and in the hold-down chamber 44 is simultaneously increased.
  • the hydraulic pressure in the pre-stroke chamber 34 is reduced and the hydraulic pressure in the hold-down chamber 44 is increased to a value in the range of 50-100 bar. In this way, only the hold-down 48 in the region of the joint on a force.
  • step S4 it is also preferable to apply a force by increased hydraulic pressure in the hold-down chamber 44 through the hold-down 48 on the joint, while at the same time begins the return movement of the piston 32 with punch 38.
  • the prestroke chamber 34 is connected to the tank 14 in order to ensure a displacement of the hydraulic fluid from the prestroke chamber 34 with low flow resistance.
  • a volume flow of hydraulic fluid into the port 54, ie in the return stroke 36 a volume flow of hydraulic fluid into the port 54, ie in the return stroke 36.
  • the introduced at a preferred pressure in the range of about 50 bar in the return stroke 36 hydraulic fluid moves the piston 32 with punch 38 against the setting direction of the components B away.
  • the punch 38 As soon as the punch 38 has reached a certain position during its movement counter to the setting direction, it tows the hold-down 48 via the mechanical coupling 39, for example an undercut in the punch 38.
  • the hydraulic pressure in the return stroke chamber 36 is increased to approximately 80-120 bar, preferably 100 bar.
  • the entrainment of the hold-48 and thus the plunger 42 through the plunger 38 displaces hydraulic fluid from the hold-down chamber 44.
  • the volume flow of the displaced from the hold-down chamber 34 hydraulic fluid is diverted into the return stroke chamber 36 by the terminals 54 and 56 are connected together.
  • the same hydraulic pressure in the return stroke chamber 36 and the hold-down chamber 44 is applied. Due to the larger area A 2 at the bottom of the piston 32 compared to the surface of the plunger 42 results in a force that moves the piston 32 together with the plunger 42 opposite to the setting direction.
  • the volume flow of the displaced from the hold-down chamber 44 hydraulic fluid in the return stroke chamber 36 supports the return movement of the piston 32 with punch 38 and entrained hold-48.
  • the pump 12 provide a volume flow of hydraulic fluid of 23 L / min for the return movement of the piston 32 with plunger 38.
  • This volumetric flow provided by the pump 12 is supplemented by a volume flow of approximately 21 L / min of displaced hydraulic fluid from the hold-down chamber 44, so that a volume flow of hydraulic fluid of approximately 44 L / min resetting the piston 32 results.
  • the increased volume flow of hydraulic fluid for the return the piston 32 and thus the punch 38 ensures a shortening of the cycle time of a joining operation.
  • step S6 After the piston 32 and the plunger 42 have reached their initial position in step S6, the hold-down chamber 44 is connected to the tank 14.
  • the joining method according to the invention is prevented after completion of the setting process, that in the hydraulic lines for supplying the Vorhubsch 34 and / or the hold-down chamber 44 still remaining residual pressure in the hydraulic fluid completely degrades.
  • a check valve which is arranged on the hydraulic unit 10 and a further valve in the valve block 20
  • the pressurized and enclosed in the pumping tube 16 hydraulic volume at the beginning of the step S1 in the Vorhubsch 34 and / or the hold-down chamber 44 is preferably released.
  • This targeted release of the hydraulic volume with residual pressure from the pump hose 16 generates an accelerated feed movement of the piston 32 in the setting direction.
  • residual energy from the completed setting process is stored and, on the other hand, this energy is used via the introduction of the hydraulic fluid under residual pressure in step S1 for accelerated delivery of punch 38 and / or hold-down 48.
  • This accelerated delivery of punch 38 and / or hold-down 48 in turn leads to a shortening of the cycle time in comparison to the operation of the setting device S without the supply of trapped under residual pressure volume of hydraulic fluid.

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Description

    1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisch betriebenes Setzgerät mit einem Hydraulikaggregat zum Herstellen einer Verbindung zwischen mindestens zwei Bauteilen, insbesondere ein Nietsetzgerät, ein Fügeverfahren zum Verbinden von mindestens zwei Bauteilen, insbesondere ein Setzverfahren für einen Stanzniet oder ein Clinchverfahren, mithilfe des hydraulisch betriebenen Setzgeräts sowie eine Fügeverbindung zwischen mindestens zwei Bauteilen, die mithilfe des hydraulisch betriebenen Setzgeräts oder dem Fügeverfahren hergestellt worden ist.
    • 2. Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein hydraulisch betriebenes Setzgerät, dem mithilfe eines Hydraulikaggregats die antreibende Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird. Diese Hydraulikflüssigkeit versorgt eine Kolben-Zylinder-Anordnung des Setzgeräts, die sowohl einen Stempel zum Einbringen eines Verbindungselements, beispielsweise ein Stanzniet, wie auch einen Niederhalter bewegt. Zu diesem Zweck ist das Setzgerät mit dem Hydraulikaggregat verbunden. Das Hydraulikaggregat umfasst einen Tank zum Speichern von Hydraulikflüssigkeit, wie beispielsweise Öl. Zudem ist das Hydraulikaggregat mit einer Pumpe ausgestattet, die Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank zum Setzgerät pumpt. Da das Setzgerät meist auf einem Industrie-Roboter angeordnet ist, verbinden lange Hydraulikschläuche zum Leiten der Hydraulikflüssigkeit das Hydraulikaggregat mit dem Setzgerät. In Abhängigkeit von dem Druck und den Volumenströmen der Hydraulikflüssigkeit, die mithilfe des Hydraulikaggregats erzeugt werden können, ergeben sich bestimmte Taktzeiten, die beispielsweise für das Setzen eines Stanzniets in mindestens zwei Bauteilen erforderlich sind. Des Weiteren wird die Taktzeit für einen Setzvorgang durch die Geschwindigkeit der Hydraulikzylinder beim Verfahren des Stempels und des Niederhalters beeinflusst.
  • Ein elektromotorischer Hydraulikantrieb und ein Verfahren zum Bereitstellen eines definierten Hydraulikdrucks- und/oder -volumens ist beschrieben in DE 10 2009 040 126 A1 , welches die Basis für den Oberbegriff der Ansprüche 1 und 10 bildet. Der Hydraulikantrieb umfasst einen hydraulischen Zylinder mit einem Kolben, der innerhalb des hydraulischen Zylinders über eine Drehbewegung einer elektrisch angetriebenen Spindel geradlinig bewegbar ist. Der Kolben teilt den Zylinder in eine spindelabgewandte und eine spindelzugewandte Arbeitskammer. Die spindelabgewandte Arbeitskammer weist eine erste Hydrauliköffnung und die spindelzugewandte Arbeitskammer weist eine zweite Hydrauliköffnung auf. Über diese Hydrauliköffnungen ist die Komponente gezielt mit Hydraulik betreibbar.
  • Da die Taktzeiten bekannter Setzgeräte mit einem Hydraulikaggregat nicht zufriedenstellend sind, ist es eine Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Setzgerät mit Hydraulikaggregat sowie ein Fügeverfahren zum Verbinden von mindestens zwei Bauteilen bereitzustellen, die im Vergleich zum Stand der Technik eine geringere Taktzeit zum Herstellen einer Verbindung zwischen mindestens zwei Bauteilen benötigen.
    • 3. Zusammenfassung der Erfindung
  • Das obige Problem wird durch ein hydraulisch betriebenes Setzgerät mit einem Hydraulikaggregat zum Herstellen einer Verbindung zwischen mindestens zwei Bauteilen, insbesondere ein Nietsetzgerät, gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 4 gelöst. Des Weiteren löst das erfindungsgemäße Fügeverfahren zum Verbinden von mindestens zwei Bauteilen, insbesondere ein Setzverfahren für ein Stanzniet sowie ein Clinchverfahren, gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 13 obige Aufgabe. Außerdem umfasst vorliegende Erfindung eine Fügeverbindung zwischen mindestens zwei Bauteilen, insbesondere eine Stanzniet- oder Clinchverbindung, gemäß den Patentansprüchen 19 und 20, die mit dem oben genannten Fügeverfahren oder dem oben genannten hydraulisch betriebenen Setzgerät hergestellt worden sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen vorliegender Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen und den anhängenden Ansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße hydraulisch betriebene Setzgerät mit einem Hydraulikaggregat zum Herstellen einer Verbindung zwischen mindestens zwei Bauteilen, insbesondere ein Nietsetzgerät, umfasst die folgenden Merkmale: das Hydraulikaggregat mit einem Tank für Hydraulikflüssigkeit, einer Pumpe zum Pumpen der Hydraulikflüssigkeit zum Setzgerät, mindestens einem Pumpschlauch, der den Tank über die Pumpe und einen Ventilblock mit dem Setzgerät verbindet, und einem Tankschlauch, der den Tank über den Ventilblock mit dem Setzgerät verbindet, einen doppelt wirkenden Zylinder mit einer Vorhubkammer und einer Rückhubkammer, in denen der Kolben mit Kolbenstange bewegbar angeordnet ist, der einen Stempel des Setzgeräts bewegt, einen einfach wirkenden Zylinder mit einer Niederhalterkammer, in der ein Tauchkolben bewegbar angeordnet ist, der einen Niederhalter bewegt, wobei der Ventilblock eine Mehrzahl von Ventilen umfasst, über die die Rückhubkammer mit der Pumpe und der Niederhalterkammer verbindbar ist, sodass ein Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit aus der Niederhalterkammer eine Rückstellbewegung des Kolbens unterstützt.
  • Während eines Setzvorgangs wird zunächst Hydraulikflüssigkeit in die Vorhubkammer des doppelt wirkenden Zylinders gepumpt, dessen Kolbenstange den Stempel in Setzrichtung zu den zu verbindenden Bauteilen bewegt. Das während dieses Vorgangs aus der Rückhubkammer des doppelt wirkenden Zylinders verdrängte Volumen an Hydraulikflüssigkeit wird der Vorhubkammer und der Niederhalterkammer zugeführt, um durch den zusätzlichen Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit die Zustellung des Kolbens und Stempels sowie des Niederhalters in Setzrichtung zu unterstützen, vorzugsweise zu beschleunigen. Zu diesem Zweck ist der doppelt wirkende Zylinder zum Bewegen des Stempels des Setzgeräts als ein Differentialzylinder ausgebildet, dessen Kolbenfläche ohne Kolbenstange in der Vorhubkammer größer ist als die Kolbenfläche mit Kolbenstange in der Rückhubkammer.
  • Nachdem durch einen ausreichend hohen Hydraulikdruck in der Vorhubkammer der Stempel zu den Bauteilen bewegt und eine Verbindung zwischen den zwei Bauteilen hergestellt worden ist, müssen sowohl der Stempel über den doppelt wirkenden Zylinder wie auch der Niederhalter über den Tauchkolben entgegen der Setzrichtung zurückgestellt werden, um einen neuen Verbindungsvorgang beginnen zu können. Während sich er Tauchkolben mit Niederhalter entgegen der Setzrichtung innerhalb der Niederhalterkammer bewegt, wird Hydraulikflüssigkeit aus der Niederhalterkammer verdrängt. Erfindungsgemäß wird dieses verdrängte Volumen an Hydraulikflüssigkeit der Rückhubkammer des doppelt wirkenden Zylinders zugeführt, um den den Kolben mit Stempel entgegen der Setzrichtung zurückstellenden Hydraulik-Volumenstrom zu erhöhen. Durch diesen erhöhten Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit wird die Bewegung des Kolbens in Verbindung mit dem Stempel beschleunigt.
  • Da sich die Taktzeit eines Setzvorgangs aus der Dauer der Bewegung des Stempels aus seiner Ausgangsposition in die Fügeposition zum Herstellen der Verbindung und zurück in seine Ausgangsposition ergibt, wird durch die oben beschriebene Leitung der Hydraulik-Volumenströme die Bewegung des Kolbens mit Stempel beschleunigt und somit die Taktzeit verkürzt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des hydraulisch betriebenen Setzgeräts ist der Niederhalter derart mit dem Stempel mechanisch gekoppelt, dass der Stempel den Niederhalter bei einer Bewegung entgegengesetzt zur Setzrichtung mitschleppt und/oder der Niederhalter den Stempel bei einer Bewegung in Setzrichtung mitschleppt. Aufgrund dieser mechanischen Kopplung unterstützt einerseits der in die Niederhalterkammer eingeleitete Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit ein Bewegen des Stempels in Setzrichtung. Andererseits unterstützt das Mitschleppen des Niederhalters durch den Stempel das Verdrängen von Hydraulikflüssigkeit aus der Niederhalterkammer, die dann der Rückhubkammer des Kolbens zugeführt wird. Dieser aus der Niederhalterkammer in die Rückhubkammer geleitete Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit sorgt für eine beschleunigte Rückstellung des Kolbens mit Stempel in seine Ausgangsposition im Vergleich zu bekannten Setzgeräten.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilblock zum Schalten der Volumenströme der Hydraulikflüssigkeit benachbart zum Setzgerät angeordnet, sodass der Pumpschlauch und der Tankschlauch zwischen Tank und Ventilblock eine Länge von 5-30 m, vorzugsweise 8-22 m aufweisen. Sowohl der Pumpschlauch wie auch der Tankschlauch dienen der Zirkulation der Hydraulikflüssigkeit zwischen Setzgerät und Hydraulikaggregat. Aufgrund der Länge der Schläuche können diese ein bestimmtes Volumen an Hydraulikflüssigkeit aufnehmen. Da der Pumpschlauch und der Tankschlauch aus einem flexiblen Material bestehen, das die Leitung von Volumenströmen von ca. 20-30 L/min sowie Drücke von bis zu 300 bar in der Hydraulikflüssigkeit aushält, dienen der Pump- und/oder Tankschlauch auch als Hydraulik-Energiespeicher, in dem Hydraulikflüssigkeit unter einem bestimmten Druck eingeschlossen und dann zu einem bestimmten Zeitpunkt gezielt freigegeben werden kann. Dieses sprunghafte Freigeben der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit aus dem Pump- und/oder dem Tankschlauch dient bevorzugt dem Beschleunigen der Zustellbewegung des Stempels zu den zu verbindenden Bauteilen. Zudem ist es bevorzugt, im Pump- und/oder Tankschlauch die vom vorhergehenden Setzvorgang unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit einzuschließen, um einen Energieverlust durch Entlastung der Hydraulikflüssigkeit und Abströmen der Hydraulikflüssigkeit in den Tank des Hydraulikaggregats zu vermeiden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Setzgeräts ist der Ventilblock über eine Mehrzahl von Schläuchen mit mindestens der Vorhub-, der Rückhub- und der Niederhalterkammer verbunden, die jeweils eine Länge von 0,15-6 m, vorzugsweise von 0,3-3 m aufweisen.
  • Der Ventilblock und die darin realisierten Ventile steuern den Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit in die unterschiedlichen Kammern des Setzgeräts. Durch die gezielte Verkürzung der Hydraulikschläuche zwischen Ventilblock und den Zylindern des Setzgeräts werden die Schaltzeiten der Hydraulikflüssigkeit am Setzgerät verkürzt. Die durch den Ventilblock angesteuerten Volumenströme der Hydraulikflüssigkeit müssen nicht erst den Pump- und Tankschlauch durchlaufen, um die angesteuerte Funktion beim Setzgerät zu aktivieren. Stattdessen legt die durch den Ventilblock gesteuerte und freigegebene Hydraulikflüssigkeit nur einen kurzen Weg zum Setzgerät zurück, sodass die Zeit zwischen Ventilbetätigung und entsprechender Reaktion des Setzgeräts kürzer ist im Vergleich zu herkömmlichen Systemen. Sobald ein Ventil einen Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit freigibt, gelangt dieser Volumenstrom aufgrund der kurzen Verbindungsschläuche zwischen Ventilblock und der Vorhub-, Rückhub- und Niederhalterkammer des Setzgeräts sofort in die gewünschte Kammer, um dort die gewünschte Bewegung zu erzeugen. Die bevorzugten Längen der Verbindungsschläuche zwischen Ventilblock und Setzgerät sorgen ebenfalls für reduzierte Druck- und Energieverluste der in der Hydraulikflüssigkeit gespeicherten Energie.
  • Es ist des Weiteren bevorzugt, den Ventilblock als Zugentlastungskomponente für das Setzgerät im Bezug auf den angeschlossenen Pumpschlauch und den angeschlossenen Tankschlauch auszugestalten. Zudem umfasst vorzugsweise der Ventilblock mindestens zwei Drucksensoren, mit denen Druck in jeweils der Vorhubkammer und der Niederhalterkammer erfassbar ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ist der Ventilblock des hydraulisch betriebenen Setzgeräts in eine Zylinderanordnung bestehend aus dem doppelt wirkenden Zylinder und dem einfach wirkenden Zylinder des Setzgeräts integriert. Mithilfe dieser Konstruktion können die Schläuche zwischen Ventilblock und Vorhub-, Rückhub- sowie Niederhalterkammer weiter verkürzt oder sogar weggelassen werden. Diese konstruktive Ausgestaltung verkürzt die von der Hydraulikflüssigkeit zurückzulegenden Wege zwischen schaltenden Ventilen und dem doppelt wirkenden Zylinder, der den Stempel bewegt, sowie dem Zylinder mit Tauchkolben, der den Niederhalter bewegt. Zudem resultiert eine derart kompakte Anordnung in eine geringe Störkontur des beispielsweise an einem Industrie-Roboter befestigten Setzgeräts.
  • Vorliegende Erfindung umfasst zudem ein hydraulisch betriebenes Setzgerät mit einem Hydraulikaggregat zum Herstellen einer Verbindung zwischen mindestens zwei Bauteilen, insbesondere ein Nietsetzgerät, das die folgenden Merkmale umfasst: a) das Hydraulikaggregat mit einem Tank für Hydraulikflüssigkeit, einer Pumpe zum Pumpen der Hydraulikflüssigkeit zum Setzgerät, mindestens einem Pumpschlauch, der den Tank über die Pumpe und einen Ventilblock mit dem Setzgerät verbindet, und mindestens einem Tankschlauch, der den Tank über den Ventilblock mit dem Setzgerät verbindet, b) einen doppelt wirkenden Zylinder mit einer Vorhubkammer und einer Rückhubkammer, in denen der Kolben mit Kolbenstange bewegbar angeordnet ist, der einen Stempel des Setzgeräts bewegt, c) einen einfach wirkenden Zylinder mit einer Niederhalterkammer, in der ein Tauchkolben bewegbar angeordnet ist, der einen Niederhalter bewegt, wobei d) der Ventilblock benachbart zum Setzgerät angeordnet und über eine Mehrzahl von Schläuchen mit mindestens der Vorhub-, der Rückhub- und der Niederhalterkammer verbunden ist, die jeweils eine Länge von 0,15-6 m, vorzugsweise von 0,3-3 m, aufweisen.
  • Gemäß einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausgestaltung zu oben beschriebenem Setzgerät wurden gezielt die Hydraulikschläuche zwischen dem Ventilblock und den Zylindern des Setzgeräts verkürzt. Auf dieser konstruktiven Grundlage werden die Schaltzeiten der Hydraulikflüssigkeit am Setzgerät reduziert. Die durch den Ventilblock angesteuerten Volumenströme der Hydraulikflüssigkeit müssen nicht erst den Pump- und Tankschlauch passieren, um die angesteuerte Funktion beim Setzgerät zu aktivieren. Stattdessen legt die durch den Ventilblock gesteuerte und freigegebene Hydraulikflüssigkeit nur einen relativ kurzen Weg im Vergleich zu Tankschlauch und Pumpschlauch bis zum Setzgerät zurück, sodass die Zeit zwischen Ventilbetätigung und entsprechender Reaktion des Setzgeräts kürzer ist verglichen mit herkömmlichen Systemen. Sobald ein Ventil einen Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit freigibt, gelangt dieser Volumenstrom aufgrund der kurzen Verbindungsschläuche zwischen Ventilblock und der Vorhub-, Rückhub- und Niederhalterkammer des Setzgeräts sofort in die gewünschte Kammer, um dort die gewünschte Bewegung zu erzeugen. Die bevorzugten Längen der Verbindungsschläuche zwischen Ventilblock und Setzgerät sorgen ebenfalls für reduzierte Druck- und Energieverluste der in der Hydraulikflüssigkeit gespeicherten Energie.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung umfasst das alternative Setzgerät den Pumpschlauch und den Tankschlauch zwischen Tank sowie Pumpe und Ventilblock mit einer Länge von 5-30 m, vorzugsweise 8-22 m. Zudem umfasst gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Ventilblock eine Mehrzahl von Ventilen, über die die Rückhubkammer mit der Pumpe und der Niederhalterkammer verbindbar ist, sodass ein Voluemnstrom der Hydraulikflüssigkeit aus der Niederhalterkammer eine Rückstellbewegung des Kolbens unterstützt. Diese bevorzugten konstruktiven Ausgestaltungen wurden bereits oben in Verbindung mit der ersten Alternative des erfindungsgemäßen Setzgeräts erläutert und gelten in gleicher Weise für die zweite Alternative des Setzgeräts.
  • Vorliegende Erfindung offenbart zudem ein Fügeverfahren zum Verbinden von mindestens zwei Bauteilen, insbesondere ein Setzverfahren für einen Stanzniet, mithilfe eines hydraulisch betriebenen Setzgeräts mit einem Hydraulikaggregat, dass die folgenden Merkmale umfasst: das Hydraulikaggregat mit einem Tank für Hydraulikflüssigkeit, einer Pumpe zum Pumpen der Hydraulikflüssigkeit zum Setzgerät, mindestens einem Pumpschlauch, der den Tank über die Pumpe und einen Ventilblock mit dem Setzgerät verbindet, und einem Tankschlauch, der den Tank über den Ventilblock mit dem Setzgerät verbindet, einen doppelt wirkenden Zylinder mit einer Vorhubkammer und Rückhubkammer, in denen der Kolben mit Kolbenstange zum Antrieb des Stempels bewegbar angeordnet ist, einen einfach wirkenden Zylinder mit einer Niederhalterkammer, in der ein Tauchkolben zum Antrieb eines Niederhalters bewegbar angeordnet ist, wobei der Ventilblock eine Mehrzahl von Ventilen umfasst, über die die Rückhubkammer mit der Pumpe und der Niederhalterkammer verbindbar ist, wobei das Setzverfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Einleiten eines ersten Hydraulik-Volumenstroms der Hydraulikflüssigkeit in die Vorhubkammer und die Niederhalterkammer, sodass der Kolben mit Stempel und der Tauchkolben mit Niederhalter aus einer Ausgangsposition in Setzrichtung bewegt werden, b) Verbinden der Rückhubkammer mit der Vorhubkammer und der Niederhalterkammer in Schritt a), sodass ein erster Hydraulik-Rückstrom der Hydraulikflüssigkeit aus der Rückhubkammer in die Vorhubkammer und/oder die Niederhalterkammer umgeleitet wird, c) Erhöhen des Hydraulik-Drucks in der Vorhubkammer, nachdem der Niederhalter und der Stempel an einem zu verbindenden Bauteil angreifen, und Herstellen einer Verbindung durch Setzen des Befestigungselements im Bauteil oder Verformen des Bauteils, d) Einleiten eines zweiten Hydraulik-Volumenstroms der Hydraulikflüssigkeit in die Rückhubkammer, sodass der Kolben in Richtung Ausgangsposition bewegt wird, und e) Verbinden der Niederhalterkammer mit der Rückhubkammer im Schritt d), sodass ein zweiter Hydraulik-Rückstrom der Hydraulikflüssigkeit aus der Niederhalterkammer in die Rückhubkammer umgeleitet wird und die Bewegung des Kolbens in die Ausgangsposition unterstützt.
  • Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Volumenströme während des Vorschubs des Stempels und Niederhalters in Setzrichtung sowie der Rückstellung von Stempel und Niederhalter entgegengesetzt zur Setzrichtung gezielt umgeleitet, dass diese Volumenströme der Hydraulikflüssigkeit die Bewegung des Kolbens mit Stempel in die jeweilige Richtung unterstützen, vorzugsweise beschleunigen. Zu diesem Zweck wird bei der Zustellung des Kolbens mit Stempel zu den zu verbindenden Bauteilen das aus der Rückhubkammer verdrängte Volumen an Hydraulikflüssigkeit der Niederhalterkammer und/oder der Vorhubkammer des doppelt wirkenden Zylinders zugeleitet. Dieser zugeleitete Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit aus der Rückhubkammer erhöht den durch die Pumpe bereitgestellten Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeiten, sodass die Bewegung des doppelt wirkenden Zylinders und/oder des Tauchkolbens mit Niederhalter beschleunigt wird. Zudem wird bei der Rückbewegung des doppelt wirkenden Zylinders in seine Ausgangsposition das aus der Rückhubkammer durch den Tauchkolben mit Niederhalter verdrängte Volumen an Hydraulikflüssigkeit der Rückhubkammer des doppelt wirkenden Zylinders zugeführt. Dieser zusätzliche Volumenstrom sorgt ebenfalls für eine beschleunigte Rückstellung des Kolbens mit Stempel in seine Ausgangsposition. Diese gezielte Umleitung von Volumenströmen an Hydraulikflüssigkeit erzeugt eine schnellere Bewegung des Kolbens mit Stempel sowie des Tauchkolbens mit Niederhalter, wodurch die Taktzeit eines Fügevorgangs im Vergleich zum Stand der Technik reduziert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des vorliegenden Fügeverfahrens erfolgt ein Mitschleppen des Tauchkolbens mit Niederhalter durch den Kolben mit Kolbenstange und Stempel, wenn sich der Kolben in seine Ausgangsposition zurück bewegt. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, den oben genannten Schritt e) dann zu starten, sobald das Mitschleppen des Tauchkolbens mit Niederhalter erfolgt und der Tauchkolben Hydraulikflüssigkeit aus der Niederhalterkammer verdrängt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fügeverfahrens wird vor dem Start von Schritt a) ein Überdruck-Hydraulikvolumen im Pumpschlauch unter erhöhtem Druck im Vergleich zu einem Hydraulikdruck im Pumpschlauch während der Bewegung von Stempel und Niederhalter im Schritt a) erzeugt und das Überdruck-Hydraulikvolumen beim Start von Schritt a) entspannt, sodass die Bewegung des Kolbens mit Stempel und des Tauchkolbens mit Niederhalter beschleunigt wird. Wie bereits oben erwähnt worden ist, dient zumindest der Pumpschlauch als Energiespeicher für ein unter Druck stehendes Volumen an Hydraulikflüssigkeit. Dies basiert auf dem flexiblen Material, aus dem der Pump- und der Tankschlauch aufgebaut sind. Zudem wird diese Flexibilität der Schläuche gezielt dadurch ausgenutzt, dass Ventile im Verlauf des Pumpschlauchs und/oder des Tankschlauchs angeordnet werden, sodass ein bestimmtes Volumen an Hydraulikflüssigkeit in dem Bereich zwischen diesen Ventilen unter einem vorgewählten Druck oder Restdruck nach Beendigung eines Setzvorgangs eingeschlossen werden kann. Die auf diese Weise in dem Hydraulikvolumen gespeicherte Energie wird gezielt dadurch freigegeben, dass zumindest eins der Ventile zu einem gezielten Zeitpunkt geöffnet wird, sodass sich das unter Druck stehende Hydraulikvolumen in Richtung des geöffneten Ventils entspannt und dieses Hydraulikvolumen zur Unterstützung der Bewegung des Stempels und/oder des Niederhalters beiträgt.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fügeverfahrens werden die Hydraulikflüssigkeit und die Komponenten des Kreislaufs der Hydraulikflüssigkeit, insbesondere der Ventilblock, die Ventile und die Schläuche, auf eine gewünschte Betriebstemperatur erwärmt, in dem die Hydraulikflüssigkeit über den Pumpschlauch, ein Überdruckventil im Ventilblock und den Tankschlauch in den Tank gepumpt wird und sich durch eine Druckerhöhung vor und eine Druckentlastung nach dem Überdruckventil erwärmt.
  • Vorliegende Erfindung umfasst zudem eine Fügeverbindung zwischen mindestens zwei Bauteilen, insbesondere eine Stanzniet- oder eine Clinchverbindung, die mit dem oben beschriebenen Fügeverfahren oder dem oben beschriebenen hydraulisch betriebenen Setzgerät mit Hydraulikaggregat hergestellt worden ist.
    • 4. Kurze Beschreibung der begleitenden Zeichnung
  • Die bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des hydraulisch betriebenen Setzgeräts mit Hydraulikaggregat,
    Figur 2
    eine vereinfachte Darstellung des hydraulisch betriebenen Setzgeräts aus Figur 1,
    Figur 3
    eine Darstellung von einzelnen Sequenzen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fügeverfahrens und
    Figur 4
    eine bevorzugte Ausführungsform des Fügeverfahrens in Form eines Flußdiagramms.
    5. Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des hydraulisch betriebenen Setzgeräts S mit Hydraulikaggregat 10. Das Hydraulikaggregat 10 umfasst einen Tank 14 mit einer bekannten Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Öl. Zudem weist das Hydraulikaggregat eine Pumpe 12 auf, mit der über eine Leitung 13 Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank 14 zum Setzgerät S gepumpt wird. Die Hydraulikflüssigkeit wird über einen Pumpschlauch 16 zum Setzgerät S gefördert. Vom Setzgerät S zurückströmende Hydraulikflüssigkeit gelangt über einen Tankschlauch 18 in den Tank 14 für Hydraulikflüssigkeit.
  • Zwischen dem Hydraulikaggregat 10 und dem Setzgerät S ist ein Ventilblock 20 angeordnet, der die Volumenströme der Hydraulikflüssigkeit steuert, die zwischen Hydraulikaggregat 10 und Setzgerät S ausgetauscht werden. Der Ventilblock 20 steuert über eine Mehrzahl von Ventilen den Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit vom Hydraulikaggregat 10 in die unterschiedlichen Bereichen 34, 36, 44 des Setzgeräts S. Zudem steuert der Ventilblock die unterschiedlichen Volumenströme der Hydraulikflüssigkeit zwischen den unterschiedlichen Bereichen 34, 36, 44 des Setzgeräts sowie vom Setzgerät S zum Tank 14 des Hydraulikaggregats 10.
  • Das Setzgerät S weist einen doppelt wirkenden Zylinder 30 auf. Ein Kolben 32 des doppelt wirkenden Zylinders 30 unterteilt den doppelt wirkenden Zylinder 30 in eine Vorhubkammer 34 und eine Rückhubkammer 36. Der Kolben 32 ist gemäß Figur 1 an seiner Unterseite mit einer Kolbenstange versehen, die mit einem Stempel 38 verbunden ist. Aufgrund dieser Konstruktion ist die Kolbenfläche A1 angrenzend an die Vorhubkammer 34 größer als die Kolbenfläche A2 angrenzend an die Rückhubkammer 36.
  • Zudem umfasst das Setzgerät S einen einfach wirkenden Zylinder 40. In einer Niederhalterkammer 44 des einfach wirkenden Zylinders 40 ist ein Tauchkolben oder Plungerkolben 42 angeordnet. Der Tauchkolben 42 ist mit einem Niederhalter 48 verbunden, der zum Fixieren von zu verbindenden Bauteilen B vor, während und/oder nach dem Verbinden der Bauteile B dient.
  • Das Setzgerät S ist mit einem Industrie-Roboter R verbunden, der das Setzgerät S zu den jeweiligen Fügestellen bewegt. Vorzugsweise weist das Setzgerät S einen C-Rahmen auf. Es versteht sich, dass das Setzgerät S ebenfalls mit einem Kraftsensor und einem Wegsensor ausgestattet ist, um während der Fügevorgänge die durch den Stempel 38 aufgebrachte Fügekraft sowie den durch den Stempel 38 zurückgelegten Weg zu erfassen. In gleicher Weise ist es bevorzugt, das Setzgerät S mit einer Zuführvorrichtung für Verbindungselemente, insbesondere Stanzniete oder Bolzen, auszustatten. Die Zuführvorrichtung ist dafür ausgelegt, Verbindungselemente einer oder unterschiedlicher Geometrien dem Setzgerät S zuzuführen.
  • Das Setzgerät S stellt durch Bewegen des Stempels 38 in Setzrichtung, das heißt in Richtung der Bauteile B, eine Verbindung zwischen den Bauteilen B her. Diese Verbindung wird beispielsweise mithilfe von Stanznieten oder Bolzen realisiert, während es ebenfalls bevorzugt ist, durch Clinchen eine Verbindung zwischen den Bauteilen B herzustellen.
  • Der Ventilblock 20 zur Steuerung der Volumenströme der Hydraulikflüssigkeit und somit der sich daraus ergebenden Drücke der Hydraulikflüssigkeit in der Vorhub- 34, Rückhub-36 und Niederhalterkammer 44 ist benachbart zum Setzgerät S und entfernt zum Hydraulikaggregat 10 angeordnet. Daher weisen der Pumpschlauch 16 und der Tankschlauch 18 eine bevorzugte Länge von 5-30 m zwischen dem Hydraulikaggregat 10 und dem Ventilblock 20 auf. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfassen der Pumpschlauch 16 und der Tankschlauch 18 eine Länge von ungefähr 15-20 m auf.
  • Gemäß einer Alternative vorliegender Erfindung ist der Ventilblock 20 benachbart zum Setzgerät S angeordnet, d. h. der Ventilblock 20 ist vorzugsweise am Setzgerät S befestigt oder in die Zylinderanordnung 30, 40 des Setzgeräts S integriert. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilblock 20 auf dem C-Rahmen des Setzgeräts S oder auf dem Roboter R angrenzend an das Setzgerät S angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung des Ventilblocks 10 sind für die Hydraulikleitungen 52, 54, 56 nur noch Schlauchlängen von 0,15-6 m, vorzugsweise von 0,3-3 m, erforderlich, die den Ventilblock mit der Vorhub- 32, der Rückhub- 36 und der Niederhalterkammer 44 verbinden. Diese konstruktive Ausgestaltung wird auch bevorzugt ergänzend zur unten beschriebenen weiteren Alternative des erfindungsgemäßen Setzgeräts S genutzt.
  • Mithilfe des Pumpschlauchs 16 und des Tankschlauchs 18 ist das Setzgerät S mit dem Hydraulikaggregat 10 verbunden. Die oben genannte Länge des Pumpschlauchs 16 und des Tankschlauchs 18 gewährleistet eine beliebige Anordnung des Hydraulikaggregats 10, bei der trotzdem eine verlässliche Versorgung des Setzgeräts S mit Hydraulikflüssigkeit sichergestellt ist. Der Pumpschlauch 16 und der Tankschlauch 18 gewährleisten, dass ein ausreichend großes Volumen an Hydraulikflüssigkeit am Ventilblock 20 für die Steuerung des Setzgeräts S durch den Ventilblock 20 vorhanden ist.
  • Die im Vergleich zum Pump- 16 und Tankschlauch 18 relativ kurzen Verbindungsschläuche oder - leitungen 52, 54, 56 zwischen dem Ventilblock 20 und dem Setzgerät S realisieren ein schnelleres Erreichen des Setzgeräts S durch den angesteuerten Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit sowie einen schnelleren Druckaufbau in der Hydraulikflüssigkeit im Setzgerät S im Vergleich zu längeren Schläuchen. Der schnellere Druckaufbau und die damit verbundenen kürzeren Schaltzeiten für den Betrieb des Setzgeräts S resultieren in verkürzte Taktzeiten zum Herstellen einer Verbindung verglichen mit herkömmlichen Setzgeräten.
  • Vorzugsweise wird der doppelt wirkende Zylinder 30 in einer ersten Differentialschaltung betrieben. Zu diesem Zweck sind die an die Vorhubkammer 34 und die Rückhubkammer 36 angrenzenden Flächen A1 und A2 des Kolbens 32 unterschiedlich groß ausgebildet. Liegt beispielsweise der gleiche Hydraulikdruck in der Vorhub- 34 und Rückhubkammer 36 an, wirken aufgrund der unterschiedlich großen Flächen A1, A2 des Kolbens 32 an beiden Seiten des Kolbens 32 entgegengesetzte unterschiedlich große Kräfte die den Kolben 32 bewegen. Gemäß einer Ausführungsform liegt das Flächenverhältnis Φ der Flächen A1 zu A2 des Kolbens 32 des doppelt wirkenden Zylinders 30 im Bereich von 1,1-1,8, vorzugsweise bei 1,15 bis 1,4.
  • Die unterschiedlich großen Kräfte an den Flächen A1, A2 des Kolbens 32 haben zur Folge, dass der Kolben 32 in die Richtung der größeren Kraft bewegt wird. Die durch die Wirkung der größeren Kraft erzeugte Bewegung des Kolbens 32 wird bevorzugt noch damit unterstützt, dass ein Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit in die Kammer 34, 36, 44 der größeren Kraftwirkung eingeleitet wird. Auf diese Weise wird die Bewegung des Kolbens 32 beschleunigt ohne dass die Kraftwirkung wesentlich verändert wird.
  • Gemäß einer weiteren Alternative des erfindungsgemäßen Setzgeräts werden die Rückhubkammer 36 und die Niederhalterkammer 44 über eine zweite Differentialschaltung miteinander verbunden. Diese konstruktive Ausgestaltung wird auch bevorzugt ergänzend zur oben beschriebenen Alternative des erfindungsgemäßen Setzgeräts S genutzt.
  • Die Unterseite A2 des Kolbens 32 und die Oberseite des Tauchkolbens 42 haben vorzugsweise ein Flächenverhältnis Φ2 von 1,5-5, vorzugsweise 1,8-3,6.
  • Zur Unterstützung der ersten und zweiten Differentialschaltung sind die Kolbenstange des Kolbens 32 mit Stempel 38 und der Tauchkolben 42 mit Niederhalter 48 mechanisch miteinander gekoppelt. Die mechanische Kopplung 39 ist derart ausgestaltet, dass der Tauchkolben 42 mit Niederhalter 48 bei einer Bewegung in Setzrichtung also auf die Bauteile B zu, den Kolben 32 über die Kolbenstange und den Stempel 38 mitschleppt. Bei einer Bewegung des Kolbens 32 mit Stempel 38 entgegen der Setzrichtung, also von den Bauteilen B weg, schleppt der Kolben 32 über den Stempel 38 den Tauchkolben 42 und den Niederhalter 48 mit.
  • Durch das Mitschleppen wird Hydraulikflüssigkeit als ein Volumenstrom aus der Rückhubkammer 36 oder der Niederhalterkammer 44 verdrängt. Die Pumpe 12 wird zunächst über den Pumpschlauch 16 mit der Vorhubkammer 34 verbunden und führt ihr einen konstanten Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit zu. Um die durch die erste Differentialschaltung erzeugte Bewegung des Kolbens 32 mit Stempel 38 in Setzrichtung zu unterstützen bzw. zu beschleunigen, wird die aus der Rückhubkammer 36 verdrängte Hydraulikflüssigkeit der Vorhubkammer 34 zugeführt. In einem anderen Betriebszustand wird die Pumpe 12 über den Pumpschlauch 16 mit der Rückhubkammer 36 verbunden, sodass der Stempel 38 den Niederhalter 48 mitschleppt. Um die durch die zweite Differentialschaltung erzeugte Bewegung des Kolbens 32 mit Stempel 38 entgegen der Setzrichtung zu unterstützen und zu beschleunigen, wird die aus der Niederhalterkammer 44 verdrängte Hydraulikflüssigkeit der Rückhubkammer 36 zugeführt. Der jeweils gesteigerte Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit sorgt für eine Beschleunigung der bereits stattfindenden Bewegung des Kolbens 32 in die eine oder andere Richtung.
  • Um die Druckzustände in den unterschiedlichen Kammern 34, 36 und 44 des Setzgeräts S verlässlich überwachen zu können, sind zumindest die Vorhubkammer 34 und die Niederhalterkammer 34 jeweils mit einem separaten Drucksensor verbunden. Es ist ebenfalls bevorzugt, auch die Rückhubkammer 36 mit einem Drucksensor auszustatten.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dient der Ventilblock 20 nicht nur der Verbindung von Pumpschlauch 16 und Tankschlauch 18 mit dem Setzgerät S. Vielmehr realisiert der Ventilblock 20 auch eine Zugentlastung in Bezug auf den Pumpschlauch 16 und den Tankschlauch 18, sodass die über den Pumpschlauch 16 und den Tankschlauch 18 erzeugten Zugkräfte nicht auf das Setzgerät S übertragen werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Ventilblock 20 mit seiner Mehrzahl an Ventilen in die Zylinderanordnung 30, 40 bestehend aus dem doppelt wirkenden Zylinder 30 und dem einfach wirkenden Zylinder 40 integriert. Auf dieser konstruktiven Grundlage muss der Ventilblock 20 nicht als ein separates Teil auf dem Setzgerät S oder in näherer Umgebung zum Setzgerät S, beispielsweise auf dessen C-Rahmen oder Roboter R, angeordnet werden. Der Pumpschlauch 16 und der Tankschlauch 18 werden dann direkt an der Zylinderanordnung 30, 40 des Setzgeräts S mit integriertem Ventilblock 20 angeschlossen. Auf dieser konstruktiven Grundlage ist es möglich, die Störkontur des Setzgeräts S weiter zu reduzieren, um eine größere Flexibilität beim Erreichen von Fügestellen zu erlangen, an dem Bauteile B miteinander verbunden werden sollen.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fügeverfahrens geht aus den Figuren 2-4 hervor. Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung des Fügeverfahrens anhand von sechs ausgewählten Zuständen des Setzgeräts S, die die aufeinander folgenden Prozessschritte 1-6 veranschaulichen. Figur 2 enthält die Erläuterung des schematisch in Figur 3 dargestellten hydraulisch betriebenen Setzgeräts S. Figur 4 veranschaulicht eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fügeverfahrens in einem Flußdiagramm.
  • Bezugnehmend auf Figur 2 ist das hydraulisch betriebene Setzgerät S vereinfacht schematisch dargestellt. Auf die Darstellung des Hydraulikaggregats 10 wurde in diesem Fall verzichtet. Es ist aber selbstverständlich, dass das in Figur 2 dargestellte hydraulisch betriebene Setzgerät S über den Pumpschlauch 16 sowie den Tankschlauch 18 des Hydraulikaggregats 10 mit der Pumpe 12 und dem Tank 14 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt wird.
  • Das hydraulisch betriebene Setzgerät S der Figur 2 umfasst den doppelt wirkenden Zylinder 30 in dem der Kolben 32 angeordnet ist. Der Kolben 32 unterteilt den doppelt wirkenden Zylinder 30 in die Vorhubkammer 34 und die Rückhubkammer 36. Die Vorhubkammer 34 wird mit Hydraulikflüssigkeit über den Anschluss bzw. die Leitung 52 versorgt, während die Rückhubkammer 36 über den Anschluss bzw. die Leitung 54 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt wird. Der Kolben 32 ist einseitig mit einer Kolbenstange verbunden, die wiederum mit dem Stempel 38 verbunden ist. Zudem weist das hydraulisch betriebene Setzgerät S den einfach wirkenden Zylinder 40 auf, in dem der Tauchkolben oder Plungerkolben 42 angeordnet ist. Der Tauchkolben 42 bewegt sich innerhalb der Niederhalterkammer 44, die über den Anschluss bzw. die Leitung 56 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt wird. Der Tauchkolben 42 ist mit dem Niederhalter 48 verbunden. Kolbenstange bzw. Stempel 38 und Niederhalter 48 sind an der Stelle mit dem Bezugszeichen 39 mechanisch derart miteinander gekoppelt, dass der Niederhalter bei einer Bewegung in Setzrichtung den Kolben 32 mitschleppt und bei einer Bewegung des Kolbens 32 entgegen der Setzrichtung der Stempel 38 den Niederhalter 48 und den Tauchkolben 42 mitschleppt. An der Unterseite des Stempels 38 gesehen in Setzrichtung ist schematisch ein Stanzniet N angeordnet. Bei weiterer Bewegung des Stempels in Setzrichtung wird der Stanzniet N in die Bauteile B gesetzt. Das hydraulisch betriebene Setzgerät S ist mit dem Hydraulikaggregat 10 verbunden, dessen Pumpe 12 mit einer konstanten Förderrate Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank 14 über den Ventilblock 20 zum Setzgerät S fördert. Die Förderrate der Pumpe 12 liegt vorzugsweise im Bereich vom 15-30 L/min.
  • In einem optionalen Vorbereitungsschritt für das hydraulisch betriebene Setzgerät S wird die Hydraulikflüssigkeit im Schritt S0 erwärmt, um Betriebsschwankungen aufgrund von Änderungen der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit zu vermeiden. Zu diesem Zweck wird die Hydraulikflüssigkeit in einem Kreislauf zwischen dem Hydraulikaggregat 10 und dem Ventilblock 20 bewegt. Der Ventilblock 20 verhindert durch eine Sperrung der Leitungen 52, 54, 56, dass die zu erwärmende Hydraulikflüssigkeit zum Setzgerät S gelangt. Innerhalb des Ventilblocks 20 ist ein Überdruckventil, vorzugsweise ein einstellbares Proportionalventil, vorgesehen. Die Pumpe 12 pumpt die Hydraulikflüssigkeit aus dem Tank 14 über die Pumpleitung 16 bis zum Ventilblock 20. Durch das Überdruckventil wird die Hydraulikflüssigkeit blockiert, sodass der Druck am Ventilblock 20 steigt. Vorzugsweise steigt der Druck bis in einen Bereich von 70-150 bar in der Hydraulikflüssigkeit, weiter bevorzugt bis zu 125 bar. Sobald der Druck in der Hydraulikflüssigkeit am Ventilblock 20 den eingestellten Druckwert übersteigt, gibt das Überdruckventil die Hydraulikleitung frei, sodass sich nach dem Überdruckventil der Druck in der Hydraulikflüssigkeit abbaut und die Hydraulikflüssigkeit über die Tankleitung 18 zurück in den Tank 14 strömt. Da der Ventilblock 20 unmittelbar am Setzgerät S angeordnet ist, wird ca. 90 % der Hydraulikflüssigkeit im Kreislauf über das Überdruckventil im Ventilblock 20 bewegt. Da der Druck in der Hydraulikflüssigkeit vor dem Überdruckventil steigt und nach dem Überdruckventil wieder sinkt, erwärmt sich die Hydraulikflüssigkeit durch die Druckveränderung. Bei einer Druckänderung von 100 bar erwärmt sich die Hydraulikflüssigkeit um 6 K.
  • Es ist bevorzugt, die Hydraulikflüssigkeit in einem Zeitraum von 10-15 min in dem Kreislauf zwischen Hydraulikaggregat 10 und Überdruckventil des Ventilblocks 20 zu bewegen, bis die gewünschte Betriebstemperatur von vorzugsweise 30-60°C, insbesondere ca. 40°C, der Hydraulikflüssigkeit erreicht ist. Während der Zirkulation der erwärmten Hydraulikflüssigkeit werden ebenfalls der Pumpschlauch 16, der Tankschlauch 18, der Ventilblock 20 und die darin angeordneten Ventile erwärmt und auf die gewünschte Betriebstemperatur gebracht. Die in dem Setzgerät S verbliebene Menge an Hydraulikflüssigkeit ist im Vergleich zu der erwärmten Menge an Hydraulikflüssigkeit relativ gering, sodass sie sich bei Betrieb des Setzgeräts mit der erwärmten Hydraulikflüssigkeit vermischt und dadurch ebenfalls kurzfristig die Betriebstemperatur der erwärmten Hydraulikflüssigkeit erreicht. Dabei wird dann auch die Zylinderanordnung 30, 40 des Setzgeräts S auf die gewünschte Betriebstemperatur gebracht.
  • Die in Figur 3 dargestellten Komponenten des hydraulisch betriebenen Setzgeräts S entsprechen den Komponenten des Setzgeräts S aus Figur 2. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde in Figur 3 auf die Bezugszeichen verzichtet. Eine bevorzugte Ausführungsform des Fügeverfahrens läuft in den folgenden Schritten ab:
    Zunächst wird dem Setzgerät S ein Hilfsfügeteil N, beispielsweise ein Stanzniet oder Bolzen zugeführt.
  • Im Schritt S1 des in Figur 3 veranschaulichten Fügeverfahrens werden die Vorhubkammer 34 und die Niederhalterkammer 44 über die Pumpe 12 und die Anschlüsse 52 und 56 mit Hydraulikflüssigkeit versorgt. Bevorzugt ist der Vorhubkammer 34 und der Niederhalterkammer 44 jeweils ein Proportionalventil vorgeschaltet, um den maximalen Druck der Hydraulikflüssigkeit in beiden Kammern einstellen zu können. Gemäß einer Ausführungsform ist der Hydraulikdruck im Bereich von 20-80 bar eingestellt.
  • Zudem wird die Rückhubkammer 36 mit der Vorhubkammer 34 und optional mit der Niederhalterkammer 44 verbunden. Aus dieser Verbindung resultiert der gleiche Hydraulikdruck in der Vorhubkammer 34, der Rückhubkammer 36 und der Niederhalterkammer 44. Die Unterschiede in den Kolbenflächen A1 und A2 des Kolbens 32 (siehe oben) bewirken, dass der Kolben 32 mit Stempel 38 in Setzrichtung bewegt wird. Über die mechanische Kopplung 39 zwischen dem Niederhalter 48 und dem Stempel 38 schleppt der Niederhalter 48 den Stempel 38 mit Kolben 32 mit. Der Tauchkolben 42 trägt auf diese Weise zur Bewegung des Kolbens 32 mit Stempel 38 in Setzrichtung bei. Die Verbindung zwischen der Rückhubkammer 36 und der Vorhubkammer 34 und Niederhalterkammer 44 sorgt für einen erhöhten Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit in die Vorhubkammer 34 und die Niederhalterkammer 44, da die aus der Rückhubkammer 34 verdrängte Hydraulikflüssigkeit dorthin umgeleitet wird. Dies beschleunigt die Bewegung des Kolbens 32 und des Tauchkolbens 42 in Setzrichtung im Vergleich zum Betrieb ohne Strömungsverbindung zwischen den Kammern 34, 36, 44.
  • Sobald der Niederhalter 48 auf den Bauteilen B aufsetzt, fließt die aus der Rückhubkammer 36 verdrängte Hydraulikflüssigkeit allein in die Vorhubkammer 34. Der Niederhalter 48 wird über den Tauchkolben 42 und den an der Niederhalterkammer 44 anliegenden Hydraulikdruck im Bereich von 0-120 bar auf die Bauteile B gedrückt und hält diese fest. In gleicher Weise ist es bevorzugt, den Druck in der Niederhalterkammer 44 zu reduzieren, sodass der Niederhalter 48 ohne Kraftwirkung lediglich auf den Bauteilen B aufliegt. Diese Situation ist in der mit 2 überschriebenen schematischen Darstellung der Figur 3 gezeigt.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des Fügeverfahrens liefert die Pumpe 12 einen Hydraulikvolumenstrom von 23 L/min. Im Schritt S1 (vgl. Figur 3) teilt sich dieser von der Pumpe 12 gelieferte Hydraulikvolumenstrom auf die Vorhubkammer 34 und die Niederhalterkammer 44 auf. Daher wird vorzugsweise die Vorhubkammer 34 mit einem Hydraulikvolumenstrom von 9 L/min und die Niederhalterkammer 44 mit einem Hydraulikvolumenstrom von 14 L/min versorgt. Durch die Umleitung der aus der Rückhubkammer 36 verdrängten Hydraulikflüssigkeit in die Vorhubkammer 34 erhöht sich der den Kolben 32 bewegende Hydraulikvolumenstrom auf ca. 36 L/min.
  • Es ist ebenfalls bevorzugt, im Schritt S2 die Rückhubkammer 36 über die Tankleitung 18 mit dem Tank 14 zu verbinden. Auf diese Weise wird der Hydraulikdruck in der Rückhubkammer 36 weitestgehend reduziert, da die aus der Rückhubkammer 36 verdrängte Hydraulikflüssigkeit nahezu widerstandslos in den Tank 14 abfließen kann.
  • Im Schritt S3 liegt über die Leitung 56 ein Hydraulikdruck im Bereich von 0-100 bar an der Niederhalterkammer 44 an. In Abhängigkeit von dem gewählten Hydraulikdruck fixiert der Niederhalter 48 die Bauteile B unterschiedlich stark oder gar nicht. Während im Schritt S3 die Rückhubkammer 36 weiterhin mit dem Tank 14 verbunden und dadurch nahezu drucklos ist, wird in der Vorhubkammer 34 ein Hydraulikdruck im Bereich von 50-250 bar erzeugt. In Abhängigkeit von der Größe der Fläche A1 des Kolbens 32 resultiert die Kraft, mit der der Stempel 38 das Hilfsfügeteil N, in die Bauteile B setzt.
  • Nachdem im Schritt S3 die Verbindung zwischen den Bauteilen B hergestellt bzw. der Stanzniet N gesetzt worden ist, wird vorzugsweise durch den Niederhalter 48 allein oder in Kombination mit dem Stempel 38 noch einmal Kraft auf die Bauteile B und die Fügestelle aufgebracht. Dazu wird gleichzeitig der Hydraulikdruck in der Vorhubkammer 34 und in der Niederhalterkammer 44 erhöht. Gemäß einer anderen Ausführungsform vorliegenden Fügeverfahrens wird der Hydraulikdruck in der Vorhubkammer 34 reduziert und der Hydraulikdruck in der Niederhalterkammer 44 auf einen Wert im Bereich von 50-100 bar erhöht. Auf diese Weise bringt lediglich der Niederhalter 48 im Bereich der Fügestelle eine Kraft auf.
  • Gemäß Schritt S4 ist es ebenfalls bevorzugt, eine Kraft durch erhöhten Hydraulikdruck in der Niederhalterkammer 44 durch den Niederhalter 48 auf die Fügestelle aufzubringen, während gleichzeitig die Rückstellbewegung des Kolbens 32 mit Stempel 38 beginnt. Für die Rückstellbewegung des Kolbens 32 mit Stempel 38 wird die Vorhubkammer 34 mit dem Tank 14 verbunden, um ein Verdrängen der Hydraulikflüssigkeit aus der Vorhubkammer 34 mit geringem Strömungswiderstand zu gewährleisten. Gleichzeitig wird über die Pumpe 12 ein Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit in den Anschluss 54 geleitet, also in die Rückhubkammer 36. Die mit einem bevorzugten Druck im Bereich von ungefähr 50 bar in die Rückhubkammer 36 eingeleitete Hydraulikflüssigkeit bewegt den Kolben 32 mit Stempel 38 entgegen der Setzrichtung von den Bauteilen B weg.
  • Sobald der Stempel 38 bei seiner Bewegung entgegensetzt zur Setzrichtung eine bestimmte Position erreicht hat, schleppt er über die mechanische Kopplung 39, beispielsweise einen Hinterschnitt im Stempel 38, den Niederhalter 48 mit. Um die für diese Bewegung erforderliche höhere Kraft für die Bewegung von Kolben 32 mit Stempel 38 und mitgeschlepptem Niederhalter 48 bereitzustellen, wird vorzugsweise der Hydraulikdruck in der Rückhubkammer 36 auf ungefähr 80-120 bar, vorzugsweise 100 bar, erhöht.
  • Das Mitschleppen des Niederhalters 48 und somit des Tauchkolbens 42 durch den Stempel 38 verdrängt Hydraulikflüssigkeit aus der Niederhalterkammer 44. Vorzugsweise wird der Volumenstrom der aus der Niederhalterkammer 34 verdrängten Hydraulikflüssigkeit in die Rückhubkammer 36 umgeleitet, indem die Anschlüsse 54 und 56 miteinander verbunden werden. Durch Verbinden der Rückhubkammer 36 und der Niederhalterkammer 44 miteinander liegt der gleiche Hydraulikdruck in der Rückhubkammer 36 und der Niederhalterkammer 44 an. Aufgrund der größeren Fläche A2 an der Unterseite des Kolbens 32 im Vergleich zur Fläche des Tauchkolbens 42 resultiert eine Kraft, die den Kolben 32 zusammen mit dem Tauchkolben 42 entgegengesetzt zur Setzrichtung bewegt. Zudem unterstützt der Volumenstrom der aus der Niederhalterkammer 44 verdrängten Hydraulikflüssigkeit in die Rückhubkammer 36 die Rückstellbewegung des Kolbens 32 mit Stempel 38 und mitgeschlepptem Niederhalter 48.
  • Es ist bevorzugt, dass die Pumpe 12 für die Rückstellbewegung des Kolbens 32 mit Stempel 38 einen Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit von 23 L/min bereitstellt. Dieser durch die Pumpe 12 bereitgestellte Volumenstrom wird ergänzt durch einen Volumenstrom von ca. 21 L/min an verdrängter Hydraulikflüssigkeit aus der Niederhalterkammer 44, sodass sich ein den Kolben 32 zurückstellender Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit von ca. 44 L/min ergibt. Der gesteigerte Volumenstrom an Hydraulikflüssigkeit für die Rückstellung des Kolbens 32 und somit des Stempels 38 sorgt für eine Verkürzung der Taktzeit eines Fügevorgangs.
  • Nachdem der Kolben 32 und der Tauchkolben 42 im Schritt S6 ihre Ausgangsposition erreicht haben wird die Niederhalterkammer 44 mit dem Tank 14 verbunden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Fügeverfahrens wird nach Beendigung des Setzvorgangs verhindert, dass sich der in den Hydraulikleitungen zur Versorgung der Vorhubkammer 34 und/oder der Niederhalterkammer 44 noch befindliche Restdruck in der Hydraulikflüssigkeit vollständig abbaut. Vorzugsweise wird mithilfe eines Rückschlagventils, das am Hydraulikaggregat 10 angeordnet ist und einem weiteren Ventil im Ventilblock 20 die Hydraulikflüssigkeit mit einem Restdruck von 30-200 bar, vorzugsweise 50-100 bar, im Pumpschlauch 16 eingeschlossen. Da verhindert wird, dass der Hydraulik-Restdruck im Pumpschlauch 16 abgebaut wird, kann die auf diese Weise im Pumpschlauch 16 gespeicherte Energie in der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit für den folgenden Setzvorgang genutzt werden. So wird bevorzugt das unter Druck stehende und im Pumpschlauch 16 eingeschlossene Hydraulikvolumen zu Beginn des Schritts S1 in die Vorhubkammer 34 und/oder die Niederhalterkammer 44 freigegeben. Diese gezielte Freigabe des Hydraulikvolumens mit Restdruck aus dem Pumpschlauch 16 erzeugt eine beschleunigte Zustellbewegung des Kolbens 32 in Setzrichtung. Dadurch wird einerseits Restenergie aus dem abgeschlossenen Setzvorgang gespeichert und andererseits diese Energie über die Einleitung der Hydraulikflüssigkeit unter Restdruck im Schritt S1 zur beschleunigten Zustellung von Stempel 38 und/oder Niederhalter 48 verwendet. Diese beschleunigte Zustellung von Stempel 38 und/oder Niederhalter 48 führt wiederum zu einer Verkürzung der Taktzeit im Vergleich zum Betrieb des Setzgeräts S ohne die Zuleitung des unter Restdruck eingeschlossenen Volumens an Hydraulikflüssigkeit.

Claims (15)

  1. Hydraulisch betriebenes Setzgerät (S) mit einem Hydraulikaggregat (10) zum Herstellen einer Verbindung zwischen mindestens zwei Bauteilen (B), insbesondere ein Nietsetzgerät, das die folgenden Merkmale umfasst:
    a. das Hydraulikaggregat (10) mit
    a1. einem Tank (14) für Hydraulikflüssigkeit,
    a2. einer Pumpe (12) zum Pumpen der Hydraulikflüssigkeit zum Setzgerät (S),
    a3. mindestens einem Pumpschlauch (16), der den Tank (14) über die Pumpe (12) und einen Ventilblock (20) mit dem Setzgerät (S) verbindet, und mindestens einem Tankschlauch (18), der den Tank (14) über den Ventilblock (20) mit dem Setzgerät (S) verbindet,
    b. einen doppelt wirkenden Zylinder (30) mit einer Vorhubkammer (34) und einer Rückhubkammer (36), in denen der Kolben (32) mit Kolbenstange bewegbar angeordnet ist, der einen Stempel (38) des Setzgeräts (S) bewegt,
    c. einen einfach wirkenden Zylinder (40) mit einer Niederhalterkammer (44), in der ein Tauchkolben (42) bewegbar angeordnet ist, der einen Niederhalter (48) bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass
    d. der Ventilblock (20) eine Mehrzahl von Ventilen umfasst, über die die Rückhubkammer (36) mit der Pumpe (12) und der Niederhalterkammer (44) verbindbar ist, sodass ein Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit aus der Niederhalterkammer (44) eine Rückstellbewegung des Kolbens (32) unterstützt und über die die Vorhubkammer (34) und die Niederhalterkammer (44) mit der Pumpe (12) und der Rückhubkammer (36) verbindbar sind, sodass ein Volumenstrom der Hydraulikflüssigkeit aus der Rückhubkammer (36) die Zustellung des Kolbens (32) und des Stempels (38) sowie des Niederhalters (48) in Setzrichtung unterstützt.
  2. Hydraulisch betriebenes Setzgerät (S) gemäß Anspruch 1, in dem der Ventilblock (20) benachbart zum Setzgerät (S) angeordnet ist, sodass der Pumpschlauch (16) und der Tankschlauch (18) zwischen Tank (14) und Ventilblock (20) eine Länge von 5-30 m, vorzugsweise 8-22 m, aufweisen.
  3. Hydraulisch betriebenes Setzgerät (S) gemäß Anspruch 1 oder 2, in dem der Ventilblock (20) über eine Mehrzahl von Schläuchen mit mindestens der Vorhub- (34), der Rückhub- (36) und der Niederhalterkammer (44) verbunden ist, die jeweils eine Länge von 0,15-6 m, vorzugsweise von 0,3 bis 3 m, aufweisen.
  4. Hydraulisch betriebenes Setzgerät (S) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der Niederhalter (48) derart mit dem Stempel (38) mechanisch gekoppelt ist, dass der Stempel (38) den Niederhalter (48) bei einer Bewegung entgegengesetzt zu einer Setzrichtung mitschleppt und/oder der Niederhalter (48) den Stempel (38) bei einer Bewegung in Setzrichtung mitschleppt.
  5. Hydraulisch betriebenes Setzgerät (S) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Kolben (32) ein Flächenverhältnis zwischen Kolbenfläche (A1) ohne und (A2) mit Kolbenstange von 1,1 ≤ Φ ≤ 1,8 aufweist.
  6. Hydraulisch betriebenes Setzgerät (S) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Kolben (32) ein Flächenverhältnis zwischen Kolbenfläche (A2) mit Kolbenstange und Kolbenfläche des Tauchkolbens (42) von 1,5 ≤ Φ ≤ 5 aufweist.
  7. Hydraulisch betriebenes Setzgerät (S) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Ventilblock (20) mindestens zwei Drucksensoren aufweist, mit denen ein Druck in jeweils der Vorhubkammer (34) und der Niederhalterkammer (44) erfassbar ist.
  8. Hydraulisch betriebenes Setzgerät (S) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Ventilblock (20) als Zugentlastungskomponente für das Setzgerät (S) in Bezug auf den angeschlossenen Pumpschlauch (16) und den angeschlossenen Tankschlauch (18) ausgestaltet ist.
  9. Hydraulisch betriebenes Setzgerät (S) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit Anspruch 1, dessen Ventilblock (20) in eine Zylinderanordnung bestehend aus dem doppelt wirkenden Zylinder (30) und dem einfach wirkenden Zylinder (40) integriert ist, sodass keine Schläuche zwischen Ventilblock (20) und Vorhub- (34), Rückhub- (36) sowie Niederhalterkammer (44) erforderlich sind.
  10. Fügeverfahren zum Verbinden von mindestens zwei Bauteilen (B), insbesondere Setzverfahren für einen Stanzniet (N), mithilfe eines hydraulisch betriebenen Setzgeräts (S) mit einem Hydraulikaggregat (10), das die folgenden Merkmale umfasst: das Hydraulikaggregat (10) mit einem Tank (14) für Hydraulikflüssigkeit, einer Pumpe (12) zum Pumpen der Hydraulikflüssigkeit zum Setzgerät (S), mindestens einem Pumpschlauch (16), der den Tank (14) über die Pumpe (12) und einen Ventilblock (20) mit dem Setzgerät (S) verbindet, und mindestens einem Tankschlauch (18), der den Tank (14) über den Ventilblock (20) mit dem Setzgerät (S) verbindet, einen doppelt wirkenden Zylinder (30) mit einer Vorhubkammer (34) und einer Rückhubkammer (36), in denen der Kolben (32) mit Kolbenstange zum Antrieb des Stempels (38) bewegbar angeordnet ist, einen einfach wirkenden Zylinder (40) mit einer Niederhalterkammer (44), in der ein Tauchkolben (42) zum Antrieb eines Niederhalters (48) bewegbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilblock (20) eine Mehrzahl von Ventilen umfasst, über die die Rückhubkammer (36) mit der Pumpe (12) und der Niederhalterkammer (44) verbindbar ist, wobei das Setzverfahren die folgenden Schritte umfasst:
    a) Einleiten eines ersten Hydraulik-Volumenstroms der Hydraulikflüssigkeit in die Vorhubkammer (34) und die Niederhalterkammer (44), sodass der Kolben (32) mit Stempel (38) und der Tauchkolben (42) mit Niederhalter (48) aus einer Ausgangsposition in Setzrichtung bewegt werden (S1),
    b) Verbinden der Rückhubkammer (36) mit der Vorhubkammer (34) und der Niederhalterkammer (44) im Schritt a), sodass ein erster Hydraulik-Rückstrom der Hydraulikflüssigkeit aus der Rückhubkammer (36) in die Vorhubkammer (34) und/oder die Niederhalterkammer (44) umgeleitet wird (S1, S2),
    c) Erhöhen des Hydraulik-Drucks in der Vorhubkammer (34), nachdem der Niederhalter (48) und der Stempel (38) an einem zu verbindenden Bauteil (B) angreifen, und Herstellen einer Verbindung durch Setzen des Befestigungselements (N) im Bauteil (B) oder Verformen des Bauteils (B) (S3),
    d) Einleiten eines zweiten Hydraulik-Volumenstroms der Hydraulikflüssigkeit in die Rückhubkammer (36), sodass der Kolben (32) in Richtung Ausgangsposition bewegt wird (S4), und
    e) Verbinden der Niederhalterkammer (44) mit der Rückhubkammer (36) im Schritt d), sodass ein zweiter Hydraulik-Rückstrom der Hydraulikflüssigkeit aus der Niederhalterkammer (44) in die Rückhubkammer (36) umgeleitet wird und die Bewegung des Kolbens (32) in die Ausgangsposition unterstützt (S5).
  11. Fügeverfahren gemäß Anspruch 10, das den weiteren Schritt umfasst:
    Mitschleppen des Tauchkolbens (42) mit Niederhalter (48) durch den Kolben (32) mit Kolbenstange und Stempel (38), wenn sich der Kolben (32) in seine Ausgangsposition zurückbewegt.
  12. Fügeverfahren gemäß Anspruch 11, wobei Schritt e) gestartet wird, sobald das Mitschleppen des Tauchkolbens (42) mit Niederhalter (48) erfolgt und der Tauchkolben (42) Hydraulikflüssigkeit aus der Niederhalterkammer (44) verdrängt.
  13. Fügeverfahren gemäß einem der Ansprüche 10-12, das den weiteren Schritt aufweist:
    Vor dem Start von Schritt a) Erzeugen eines Überdruck-Hydraulikvolumens im Pumpschlauch (16) unter erhöhtem Druck im Vergleich zu einem HydraulikDruck im Pumpschlauch (16) während der Bewegung von Stempel (38) und Niederhalter (48) im Schritt a), und
    Entspannen des Überdruck-Hydraulikvolumens beim Start von Schritt a), sodass die Bewegung des Kolbens (32) mit Stempel (38) und des Tauchkolbens (42) mit Niederhalter (48) beschleunigt wird.
  14. Fügeverfahren gemäß Anspruch 10, bei dem Hydraulikvolumen im Pumpschlauch (16) nach abgeschlossenem Setzvorgang unter erhöhtem Druck im Pumpschlauch (16) zwischen Ventilen eingeschlossen wird, um das Überdruck-Hydraulikvolumen zu erzeugen.
  15. Fügeverfahren gemäß einem der Ansprüche 10-14, das den weiteren Schritt umfasst:
    Erwärmen der Hydraulik-Flüssigkeit und der Komponenten des Kreislaufs der Hydraulikflüssigkeit, insbesondere des Ventilblocks (20), der Ventile, der Schläuche (16, 18), auf eine Betriebstemperatur, in dem die Hydraulikflüssigkeit über den Pumpschlauch (16), ein Überdruckventil im Ventilblock (20) und den Tankschlauch (18) in den Tank (14) gepumpt wird und sich durch eine Druckerhöhung vor und eine Druckentlastung nach dem Überdruckventil erwärmt.
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