多步骤连接装置及其连接方法
阅读：1024发布：2020-06-16
专利汇可以提供多步骤连接装置及其连接方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种连接装置，特别是自冲 铆钉 工具，其借助于不同的驱动步骤来操作。这些驱动步骤包括至少一个具有快 冲压 速度的移动步骤和具有低冲压速度和强冲压 力 的动力步骤。结合所述连接装置使用一夹持装置模 块 ，基于所述夹持装置模块中的至少一个 弹簧 ，在力/冲压路径图中产生可识别的 阈值 ，在所述夹持装置的辅助下，所述连接装置的不同驱动步骤中的切换被激活。此外，本 发明 公开了用于上述连接装置的连接方法。，下面是多步骤连接装置及其连接方法专利的具体信息内容。
1.一种连接装置，特别是自冲铆钉工具，铆接装置或螺栓发射工具，其包括：
可执行线性非旋转安装运动的冲头；
可在连接方向上压紧一个或多个组件的夹持装置；
在至少两个步骤中操作的驱动单元，通过所述驱动单元，所述冲头和所述夹持装置可移动，并且所述驱动单元根据所述冲头和/或夹持装置可施加的力，和/或根据可实现的冲压路径和/或夹持装置路径，和/或根据连接时间和/或根据所述泵的电机电流可切换，其中所述驱动单元具有：
a.至少两步骤电主轴驱动，其中齿轮单元通过至少两个可切换的不同传动级或者具有不同螺距的两个主轴将电机的旋转运动转换成所述冲头的线性安装运动，其中，所述传动级的相应的线性安装运动在每单位时间的可能安装路径和/或可应用的冲压力方面不同，并且至少所述电机，所述可切换齿轮单元和所述主轴驱动形成单个操作模块，或者b.具有双作用缸的至少两步骤液压冲头驱动装置，所述双作用缸具有单侧活塞杆，液压箱，连接到第一和第二液压泵步骤的电机以及阀块，所述电机和阀块一起形成单个工作模块，在所述第一步骤中可以提供与所述第二步骤相比的高体积流量和低液压，并且在第二步骤中可以提供低体积流量和高液压，或者
c.具有双作用缸的至少两步骤液压冲头驱动装置，所述双作用缸具有单侧活塞杆，液压箱，连接到液压泵的电机和阀块，所述电机和阀块一起形成单个操作模块，所述双作用缸可以借助于它的阀块作为差动缸运行，从而在其第一步骤中可以提供与所述第二步骤相比的高体积流量和低液压，并且在第二步骤中可以提供较低流量和高液压，所述驱动单元还有如下设置：
至少一个载荷传感器，使得所述冲头和所述夹持装置在所述连接方向上的机械载荷可检测，特别是力传感器或用于液压用液体或压力传感器，或用于压缩空气的压力传感器，或电机电流传感器，以及
路径传感器，使得冲压路径和/或夹持装置路径可检测，和/或
计时器，使得连接时间可检测，其中
所述夹持装置可以通过所述冲头移动，使得所述夹持装置或所述组件上的机械载荷可被所述载荷传感器检测到，而所述夹持装置可通过所述冲头相对于所述至少一个组件的移动而被至少一个第一弹簧预张紧，其中
达到所述冲头和/或所述夹持装置的载荷至少一个第一阈值可通过至少一个控制单元自身或与所述载荷传感器相结合可识别，
达到所述冲头路径的至少一个第一阈值可由至少一个控制单元自身或与所述路径传感器组合来识别，或者
达到所述连接时间的至少一个第一阈值可通过至少一个控制单元自身或与所述计时器相结合识别，在此之后所述在至少两步中操作的驱动单元可由所述控制单元在包括至少一个移动步骤和所述至少一个动力步骤的驱动步骤之间切换，其中与所述动力步骤相比，所述移动步骤的区别在于更快的冲压速度，与所述移动步骤进行比较，所述动力步骤的区别在于更大的适用冲压力。
2.根据权利要求1所述的连接装置，其中控制单元与所述载荷传感器组合检测恒定上升的增加的载荷，在所述上升过程中限定所述载荷的所述第一阈值。
3.根据权利要求2所述的连接装置，其中所述增加的载荷可以由所述控制单元根据所述冲压路径或连接时间来评估。
4.根据前述权利要求3所述的连接装置，其中，所述载荷作为冲压力，作为液压或作为气动压力可识别。
5.根据权利要求3所述的连接装置，其中，所述控制单元结合所述载荷传感器能够在所述增加的载荷中检测从第一正恒定上升到第二正上升的变化，其中所述第一上升小于所述第二上升，并且所述基于增加的上升，所述驱动单元可从所述至少一个移动步骤切换到所述至少一个动力步骤。
6.根据前述权利要求中1所述的连接装置，其中，所述夹持装置具有第二弹簧，通过所述第二弹簧，所述夹持装置能够相对于所述组件预张紧，并且所述第二弹簧具有比所述第一弹簧更大的弹性常数。
7.根据权利要求5所述的连接装置，其中所述夹持装置具有第二弹簧，通过第二弹簧所述夹持装置能够相对于所述组件预张紧，并且所述第二弹簧具有比所述第一弹簧更大的弹性常数，其中检测到的所述第二正上升是恒定的并且是基于所述夹持装置的第二弹簧的作用。
8.根据权利要求1所述的连接装置，其具有独立切换控制单元，所述独立切换控制单元基于根据载荷，优选根据压力，或根据路径的机械构造在所述驱动单元的驱动步骤之间进行切换。
9.根据前述权利要求1所述的连接装置，其特征在于，所述连接装置被提供为自冲铆接工具，所述自冲铆接工具具有作为驱动单元的至少两步骤液压冲头，驱动装置，并且其中一机械预设切换阀形成所述控制单元用于在移动步骤和动力步骤之间切换驱动单元，即根据压力从移动步骤切换到动力步骤，反之亦然。
10.一种连接装置的连接方法，特别是根据权利要求1所述的连接装置，其中冲头执行线性非旋转设定运动(S1)，夹持装置在连接方向压紧(S2)一个或多个组件，以至少两个步骤操作的驱动单元可以移动所述冲头和所述夹持装置，并且根据所述冲头和/或所述夹持装置可施加的力，和/或根据可实现的冲压路径，和/或根据连接时间来切换，其中所述驱动单元具有：
a.至少两步骤电主轴驱动，其中齿轮单元通过至少两个可切换的不同传动级或者具有不同螺距的两个主轴将电机的旋转运动转换成所述冲头的线性设定运动，其中，所述传动级的相应的线性设定运动在每单位时间的可能安装路径和/或可应用的冲压力方面不同，并且至少所述电机，所述可切换齿轮单元和所述主轴驱动器形成单个操作模块，或b.具有双作用缸的至少两步骤液压冲头驱动装置，所述双作用缸具有单侧活塞杆，液压箱，连接到第一和第二液压泵步骤的电机和阀块，所述电机和阀块一起形成单个工作模块，在所述第一步骤中可以提供与所述第二步骤相比的高体积流量和低液压，并且在所述第二步骤中可以提供低体积流量和高液压，或者
c.具有双作用缸的至少两步骤液压冲头驱动装置，所述双作用缸具有单侧活塞杆，液压箱，连接到液压泵的电机和阀块，它们一起形成单个操作模块，所述双作用缸可以通过它的阀块作为差动缸运行，从而在其第一步骤中可以提供所述与第二步骤相比的高体积流量和低液压，并且在第二步骤中可以提供较低体积流量和高液压，其中
至少一个载荷传感器检测所述冲头和/或所述夹持装置在所述连接方向上的机械载荷作为载荷信号，特别是力传感器或者液压用液体的压力传感器，或者用于压缩空气的压力传感器(S3)，或者电机电流传感器，以及
用路径传感器来检测冲压路径和/或夹持装置路径(S4)，和/或
用计时器来检测连接时间(S5)，其中，
所述夹持装置通过所述冲头移动(S6)，同时所述夹持装置通过所述冲头运动由至少一个第一弹簧压靠在所述至少一个组件上，并且达到所述冲头和/或所述夹持装置(S8)上的载荷的至少一个第一阈值(S7)可通过至少一个控制单元自身或与所述载荷传感器相结合来识别，或者
通过至少一个控制单元自身或结合所述路径传感器来识别达到所述冲压路径和/或所述夹持装置路径的至少一个第一阈值(S9)，或者
通过至少一个控制单元本身或结合所述计时器来识别达到所述连接时间的至少一个第一阈值(S10)，
然后在至少两个步骤中操作的所述驱动单元通过所述控制单元相应地在驱动步骤(S11)之间切换，其中所述驱动步骤包括至少一个移动步骤和至少一个动力步骤，其中与所述动力步骤相比，所述移动步骤的区别在于冲压速度更快，与所述移动步骤相比，所述动力步骤的区别在于具有更大的适用冲压力。
11.根据权利要求10所述的连接方法，其中，所述控制单元通过自身或结合所述载荷传感器检测增加的载荷，在所述过程中所述载荷的所述第一阈值被限定(S3)。
12.根据权利要求10所述的连接方法，其中，所述控制单元通过自身或结合所述载荷传感器根据所述冲压路径或所述连接时间来评估所述增加的载荷(S7，S8)。
13.根据权利要求10所述的连接方法，其中，所述载荷作为冲压力，作为液压，作为所述泵的电机电流或作为气动压力被检测。
14.根据权利要求12所述的连接方法，其中，所述控制单元通过自身或结合所述载荷传感器检测在所述增加的载荷中从第一正恒定上升到第二正上升的变化，其中所述第一上升小于第二上升，并且基于上升的增加，所述驱动单元从至少一个移动步骤切换到至少一个动力步骤。
15.根据前述权利要求10所述的连接方法，其中，所述夹持装置具有第二弹簧，通过所述第二弹簧，所述夹持装置可相对于所述组件预张紧，并且所述第二弹簧具有比所述第一弹簧更大的弹性常数。
16.根据权利要求14所述的连接方法，其中所述夹持装置具有第二弹簧，通过第二弹簧所述夹持装置能够相对于所述组件预张紧，并且所述第二弹簧具有比所述第一弹簧更大的弹性常数，并且其中由所述控制单元检测到的第二正上升是恒定的并且是基于所述夹持装置的第二弹簧的作用。
17.根据权利要求10所述的连接方法，其中设置独立切换控制单元，所述独立切换控制单元基于根据载荷，特别是根据压力，或者根据路径的机械构造在所述驱动单元的驱动步骤之间切换。
18.根据前述权利要求10所述的连接方法，其中，当所述液体冲头驱动中的液压达到所述液体工作压力的阈值时，所述至少两步骤液体冲头驱动由作为所述控制单元的机械预设切换阀来切换。
19.根据权利要求11所述的连接装置，其中所述载荷作为冲压力，作为液压，作为泵的电机电流，或者作为气动压力被检测。
20.根据权利要求12所述的连接装置，其中所述载荷作为冲压力，作为液压，作为泵的电机电流，或者作为气动压力被检测。
多步骤连接装置及其连接方法
1.发明领域
[0002] 2.发明背景
[0003] 在实践中，液压驱动工具如连接工具非常普遍。它们包括例如由液压缸驱动的装配冲头，并通过软管连接到位于远处的液压源。除了液压源所需的空间外，长液压软管还会导致效率低下，工序中出现不期望的中断或损坏。
[0004] 为了避免用液压软管和液压源的复杂的设备，越来越期望操作模块形成单个操作单元。例如在DE 10 2014 200 962 A1和DE 11 2005 002 804 B4中描述的这些单个操作模块被电驱动或电动液压驱动。
[0005] DE 10 2014 200 962 A1使用两个同轴布置的主轴，其借助电动马达以直线偏移。差动齿轮单元将电动机的运动确定地传递给一个或另一个主轴。差动齿轮单元转换电动机的运动，使得第一主轴以及相应的冲头在移动步骤中以最小的力快速地移动到连接位置。
冲头通过第二主轴和切换的差动齿轮单元移动至动力步骤。这意味着冲头可以施加比移动步骤更大的力。为了达到这个目的，冲头每单位时间只能移动一段比移动步骤更短的路径。
发明还公开了用不同的驱动器交替地移动两个主轴。
冲头通过第二主轴和切换的差动齿轮单元移动至动力步骤。这意味着冲头可以施加比移动步骤更大的力。为了达到这个目的，冲头每单位时间只能移动一段比移动步骤更短的路径。
发明还公开了用不同的驱动器交替地移动两个主轴。
[0006] DE 11 2005 002 804 B4的单操作液压单元结合了两个液压泵，一个液压储存器和一个阀块。取决于相应的应用，这些产生用于操作所连接的盲孔铆钉安装工具的液压缸的液压用液体的低压或高压分流。低压分流提供高体积流量和低功率容量，因此冲头可以快速移动长冲压路径。高压分流提供低体积流量和高功率容量，从而与低压分流相比，可在短冲压路径上实现高冲压力。
[0007] 在多步中工作的单操作驱动单元无法在现有设备中高效操作。特别是在移动步骤(例如具有液压低压分流的步骤)与动力步骤(诸如具有液压高压分流步骤)之间进行切换时显示出缺点。由于切换点未精确定义，因此从移动步骤到动力步骤的提前切换和延迟切换都会导致连接工序中出现浪费的延迟。如果切换时间太早，仍然处于未决状态的冲压路径仅以低冲速行进。这延迟了连接工序。如果切换到动力步骤太晚，则冲头尝试连接组件而不能施加所需的力。这也导致了连接工序中的不期望的延迟。
[0008] 因此，本发明的目的是提供一种连接装置和连接方法，通过该连接装置和连接方法可以控制已知的连接过程并因此更有效地执行连接过程。
发明内容
[0010] 根据本发明的连接装置(特别是自冲铆钉工具，铆接装置或螺栓发射工具)包括：冲头，利用所述冲头可以执行线性的，非旋转的安装运动；夹持装置，利用所述夹持装置一个或多个组件能够在连接方向上被压缩；以及驱动单元，所述驱动单元在至少两个步骤中操作，所述冲头和所述夹持装置可以通过所述至少两个步骤移动，并且可以根据所述冲头和/或夹持装置可施加的力，和/或根据可实现的冲压路径和/或夹持装置路径，和/或根据所述泵的连接时间和/或电机电流可切换。所述至少在两个步骤中操作的驱动单元具有以下可选配置：
[0011] a.至少两步骤电主轴的驱动，其中齿轮单元通过至少两个可切换的不同传动级或两个或更多个具有不同螺距的主轴将电动机的旋转运动转换成冲头的线性设定运动，其中所述传动级相应的线性设定运动在每单位时间的可能设定路径方面和/或在适用的冲压力方面不同，并且至少所述电动机，所述可切换传动装置和所述主轴驱动装置形成单个操作模块，
[0012] b.具有双作用缸的至少两步骤液压冲头驱动装置，所述双作用缸具有单侧活塞杆，液压箱，连接到第一和第二液压泵步骤的电动机以及阀块，所述液压泵和阀块一起形成单个工作模块，在第一步骤中可以提供与第二步骤相比具有高体积流量和低液压，并且在第二步骤中可以提供具有低体积流量和高液压，或者
[0013] c.具有双作用缸的至少两级液压冲头驱动装置，所述双作用缸具有单侧活塞杆，液压箱，连接到液压泵的电机和阀块，所述液压泵和阀块一起形成单个操作模块，所述双作用缸可以借助于它的阀块作为差动缸操作，从而在其第一步骤中可以提供与第二步骤相比较的高体积流量和低液压，并且在第二步骤中可以提供较低的体积流量和高液压。
[0014] 根据本发明所述的连接装置此外还包括至少一个载荷传感器，从而可以检测所述冲头和所述夹持装置在所述连接方向上的机械载荷，特别是力传感器或用于液压用液体的压力传感器，或者用于所述泵的电机电流的电机电流传感器，或用于压缩空气的压力传感器，或用于所述泵的电动机的电机电流传感器以及路径传感器，通过所述路径传感器，冲压路径和/或夹持装置路径可被检测，以及/或计时器，以便可以检测和评估连接时间。在根据本发明所述的连接装置中，所述夹持装置可以通过所述冲头移动，使得夹持装置或组件上的机械载荷可以被所述载荷传感器检测到。所述夹持装置可借助于所述冲头移动通过至少一个第一弹簧将所述至少一个组件夹紧，其中达到所述冲头和/或夹持装置上的载荷的至少一个第一阈值可通过至少一个控制单元本身或者与所述载荷传感器结合可识别，或者达到冲头通道的至少一个第一阈值可通过至少一个控制单元本身或者与所述路径传感器相结合识别，或者达到所述连接时间的至少一个第一阈值可通过至少一个控制单元自身或与所述计时器组合识别，在此之后所述至少两个步骤中操作的驱动单元可以由所述控制单元在包括至少一个移动步骤和所述至少一个动力步骤的驱动步骤中切换，其中与所述动力步骤相比，所述移动步骤的区别在于更快的冲压速度，并且与所述移动步骤相比，所述动力步骤的区别在于更大的适用冲压力。
[0015] 为了经济地操作所述连接装置，优选根据所述行进的冲压路径和/或根据所述连接过程中的通过时间来检测和评估所述冲头上的载荷。还优选通过驱动所述驱动单元的泵的电流传感器来检测所述伺服电机的电机电流。所述电机电流的强度代表所述冲头和夹持装置上的载荷。根据这些数据评估产生的连接的质量。而且，在操作所述连接装置时进行调整以修改所述连接过程。就此而言，所述连接过程在所述冲头向待连接组件推进的时刻开始。相应地，所述连接时间也在开始推进时测量。因此，实际将连接元件压入所述组件中的阶段仅占整个确定的连接时间的一小部分。由于所述冲头优选在其运动过程中拖着所述夹持装置，因此检测到的所述冲头上的载荷还包括所述夹持装置上的载荷。根据选定的连接装置的配置，所述冲头上的载荷可通过冲压力，驱动冲头的液压缸中的液压，或通过驱动所述冲头的气压缸中的气动压力来确定。
[0016] 由于，根据一个优选实施例，所述连接装置的连接过程就载荷变量，冲压路径和/或时间而言优选地永久地或暂时地被监测和评估，所述冲头和/或夹持装置上载荷的至少一个第一阈值或极限值可以参考载荷/冲压路径曲线或载荷/时间曲线来定义和识别，在该值处必须在驱动单元的可能步骤之间进行切换。相应地，优选地提供中央控制单元，所述中央控制单元与一个或一个选择的连接装置的可用传感器中一起工作。就此而言，所述中央控制单元接收来自所述传感器的信号和数据，评估所述数据并将相关联的电控制信号传输至所述连接装置。为了实现该功能，所述中央控制单元被配置为使得预定义的阈值或冲头上的载荷的极限值关联待实现的连接过程中的阶段，在所述阶段中冲头必须在工作步骤的辅助下实现足够高的冲压力，而不是在移动步骤中的高行进速度。根据待实现的连接任务，可以特定地定义这些阈值，并且可以将其可获取地保存在控制单元内。关于连接装置上的载荷的阈值的定义和使用的陈述同样对应于冲头路径和连接时间的阈值的定义和使用。相应地，所述控制单元评估所接收的控制数据，例如在载荷/冲压路径曲线中或者在载荷/连接时间曲线中。一旦识别出超出所述极限值，所述控制单元的相应电信号将在不同的驱动步骤之间切换所述驱动单元。
[0017] 以相同的方式，优选地用至少一个机械集成的控制单元和/或一个电集成控制单元来装配和操作所述连接装置是可选的。相应地，所述阈值通过机械设计或电子电路在至少一个控制单元中以不可改变的，纯机械的或电子的方式设置。关于液压操作驱动单元，所述控制单元通过液压操作的转换开关或纯机械设计的切换阀来操作。所述转换开关或切换阀包含一个弹簧载荷的挺杆，所述弹簧载荷抵抗所述驱动单元的液压缸的液压。所述弹簧偏压优选地定义压力阈值，即载荷的阈值。当所述弹簧偏压渐变时，这优选地建立多个压力阈值。
[0018] 如果所述液压施加在挺杆上的力超过所述弹簧偏压的反作用力，则所述挺杆变为不同的切换位置。这会将所述驱动单元切换到不同的驱动步骤。优选地，所述转换开关或切换阀在液压泵之间切换，或者差动切换系统(见下文)被激活或停用，或者液压泵的不同性能阶段也可以被特定地激活。
[0019] 在电驱动单元中，齿轮级或不同主轴之间的切换优选地根据所述冲压力或冲压路径实现。对于所述冲压路径，优选地，特定的冲压路径位置可以由机械或电气标记来限定和识别，例如通过触敏开关，霍尔传感器或磁开关来识别。然后，所选标记会根据行进的冲压路径触发所述驱动单元的驱动步骤之间的切换。关于所述连接时间可以类似地进行。相应地，所述载荷/冲压路径数据或连接数据不必被检测和评估，因为所述切换肯定是预先配置的。
[0020] 尽管如此，优选地提供一个附加的中央控制单元，用于监测和评估传感器接收的连接数据。这个附加的控制单元然后优选提供以确保所述连接质量。
[0021] 在以上配置中，优选地，载荷依赖，和/或冲程路径依赖和/或连接时间依赖相关的阈值(它们也可以被称为切换点)是预设的。
[0022] 同样，当超过或低于特定的冲压路径和/或夹持装置路径时，优选路径传感器在移动步骤和动力步骤之间独立地切换。通过这种类型的切换，优选考虑诸如自冲铆钉的待加工的连接元件的长度，以及与其协调的所述连接装置的模式。关于检测到的连接时间，还可以具体定义临时切换点。
[0023] 因此可添加地或替代地，所述冲压路径的至少一个第一阈值可以被保存在所述控制单元中并且可以从那里被用于评估类似于所述冲头上的载荷的至少一个第一阈值的连接过程。像保存的所述冲压路径的第一阈值或所述连接时间一样，所述载荷的保存的第一阈值相应地确保了从所述驱动单元的移动步骤到所述驱动单元的动力步骤的及时且有效的切换。还优选将所述载荷的第一阈值与所述冲压路径的第一阈值结合使用。如果这些阈值不由中央控制单元单独或组合评估，则可将它们集成为所述连接装置中特别定义的切换单元(见上文)。
[0024] 与所述驱动单元的前述不同配置组合使用的夹持装置包括至少一个弹簧，用于将夹持装置预张紧在待连接的组件上。由于优选地使用的夹持装置的弹簧的弹性常数是已知的，因此在由所述连接装置实现的所述连接过程期间存在所述载荷/冲压路径曲线或所述载荷/时间曲线的特性曲线。由于优选地该检测到的曲线或者这些分别检测到的数据可以通过所述连接装置的所述中央控制单元来评估，所检测到的曲线中的特征阈值可以由控制单元识别并且可以用于所述连接装置的所述至少一个移动步骤和所述至少一个工作步骤。为了实现这一点，用于切换的电控制信号然后被传输到所述驱动单元。
[0025] 相应地，优选的是，在连接装置中通过所述中央控制单元的辅助识别具有恒定上升的增加的载荷，在此过程中限定所述第一阈值的载荷。所述增加的载荷中的恒定上升具体是由所述夹持装置的所述至少一个第一弹簧引起的。通过所述恒定上升，优选地通过也检测到的冲压路径(即，优选地作为载荷或相应的冲压力，作为冲压路径和/或个连接时间)另外可识别，一连接在组件中建立，并且优选地在其完成时识别。因此，除了所述夹持装置的第一弹簧之外，还优选使用具有与所述第一弹簧不同的弹性常数的另一弹簧，使得连接所述组件的过程的实际起始更精确地被识别为所述连接过程的一阶段。
[0026] 如上所述，优选地，所述增加的载荷可以由所述连接装置的中央控制单元根据所述冲压路径或连接时间来评估。在这方面，所述载荷被检测为冲压力，为液压，为所述泵的电机电流，或为气动压力，并且被传送到所述控制单元。
[0027] 根据本发明所述的连接装置的另一优选实施例，所述增加的载荷的第一正恒定上升到第二正恒定上升的变化可由所述控制单元检测，其中所述第一上升小于所述第二上升。基于所述增加的上升，所述驱动单元可从所述至少一个移动步骤切换到所述至少一个动力步骤。尽管所述增加载荷的的第一正恒定上升优选地表征了所述夹持装置的弹簧的作用，但所述上升的变化以及相应的第二上升表明所述夹持装置借助第二弹簧预张紧了组件，或者所述连接过程已经开始，例如通过将自冲铆钉插入组件中。所述连接过程的两个阶段的特征在于所述载荷/冲压路径曲线和/或所述载荷/连接时间曲线的第二次上升，其大于该曲线内的所述第一次上升。假设这些切换点可由所述控制单元自动识别，所述控制单元在所述连接过程期间借助电子切换信号实现相关高效切换，例如从所述连接装置的驱动单元的所述移动步骤到所述动力步骤，或者从第一移动步骤移动到第二移动步骤。
[0028] 根据本发明的另一个优选实施例，所述连接装置的夹持装置包括第二弹簧，通过该第二弹簧所述冲头能够相对于组件预张紧，并且所述第二弹簧具有比第一弹簧大的弹性常常数。相应地，上述轮廓线产生由所述控制单元评估的检测到的所述载荷/冲头路径曲线或所述载荷/时间曲线。
[0029] 而且，对于机械集成或分别预先配置的控制单元来说，独立地识别来自所述第二弹簧的增加的载荷并且在所述连接过程期间相应地切换所述驱动单元也是优选的。
[0030] 此外，所述连接装置包括上述独立切换的和机械或电子集成的控制单元。该独立切换控制单元基于根据载荷，根据压力或根据路径的机械或电气构造在所述驱动单元的驱动步骤之间切换。鉴于所述独立切换控制单元的机械或电子预配置，所述控制单元不需要将电控制信号传输至所述驱动单元或所述连接装置的其他组件。取而代之，根据变化的连接参数，例如所述载荷，冲压路径或连接时间，所述驱动单元的驱动步骤直接在机械预配置或电预配置的控制单元中切换。采用所述连接装置的替代设计，可提供稳固的结构，维修量也比使用中央控制单元时少(见上文)。
[0031] 根据本发明的另一个优选实施例，根据本发明所述的连接装置被设置为自冲铆钉工具。该自冲铆钉工具具有所述至少两步骤液压冲头驱动器作为所述驱动单元。而且，该连接装置包括上述机械预配置切换阀作为控制单元，用于在所述移动和动力步骤之间切换所述驱动单元。该切换阀或这种类型的控制单元根据所述压力从所述移动步骤切换到所述动力步骤，反之亦然。
[0032] 而且，本发明公开了连接装置的连接方法，特别是根据上述实施方式之一的连接装置，其中所述冲头执行线性的，非旋转的安装运动，夹持装置将一个或多个组件压入连接方向，以及以至少两个步骤操作的驱动单元可以移动所述冲头和所述夹持装置，并且根据冲头和/或夹持装置可以施加的力来切换，并且/或者根据可实现的冲压路径，和/或根据连接时间。所述驱动单元具有以下功能：
[0033] a.一个至少两步骤电主轴驱动器，其中齿轮单元通过至少两个可切换的不同传动级或者具有不同螺距的两个主轴将电动机的旋转运动转换成冲头的线性设定运动，其中，所述传动级的相应的线性设定运动在每单位时间可能的设定路径和/或可应用的冲压力方面不同，并且至少所述电动机，所述可切换齿轮单元和所述主轴驱动形成单个操作模块，或[0034] b.具有双作用缸的至少两步骤液压冲头驱动装置，该双作用缸具有单侧活塞杆，液压箱，连接到第一和第二液压泵步骤的电动机以及阀块，它们一起形成单个工作模块，在所述第一步骤中可以提供与所述第二步骤相比的高体积流量和低液压，并且在第二步骤中可以提供低体积流量和高液压，或者
[0035] c.具有双作用缸的至少两步骤液压冲头驱动装置，所述双作用缸具有单侧活塞杆，液压箱，连接到液压泵的电动机和阀块，它们一起形成单个操作模块，所述作用缸可以借助于它的阀块作为差动缸运行，从而在其第一步骤中可以提供与第二步骤相比的高体积流量和低液压，并且在所述第二步骤中可以提供较低体积流量和高液压，其中[0036] 至少一个载荷传感器在所述连接方向上检测所述冲头和/或夹持装置上的机械载荷，特别是用于液压用液体的力传感器或压力传感器，或压缩空气的压力传感器，并且通过路径传感器检测冲压路径和/或夹持装置路径，和/或通过所述记录器检测连接时间的计时器，其中所述夹持装置通过所述冲头移动，使得所述夹持装置上的机械载荷被所述载荷传感器检测到，当所述夹持装置通过所述冲头的运动经由至少一个第一弹簧压靠所述至少一个组件时，其中达到所述冲头和/或所述夹持装置上的所述载荷的至少一个第一阈值通过至少一个控制单元本身或者与载荷传感器连接是识别。可选地，达到所述冲头路径和/或夹持装置路径的至少一个第一阈值通过控制单元自身或结合所述路径传感器识别。同样可选地，达到所述连接时间的至少一个第一阈值通过控制单元自身或结合计时器识别。然后，所述在至少两个步骤中操作的驱动单元通过所述控制单元相应地在驱动步骤之间切换，其中，驱动步骤包括至少一个移动步骤和至少一个动力步骤，其中与所述动力步骤相比较，所述移动步骤的区别在于更快的冲压速度，并且与所述移动步骤相比，所述动力步骤的区别在于更大的适用冲压力。
[0037] 上述连接方法用于能够控制能更有效地在驱动步骤之间切换的连接装置的驱动单元。为此，优选的连接方法使用所述连接过程中的所述载荷数据的评估，所述载荷数据的评估通过使用至少一个弹簧预张紧的夹持装置以及由所述驱动单元移动的冲头产生。替代所述载荷，优选地根据检测到的冲头或夹持装置路径或根据经过的连接时间来控制连接过程。所述载荷信号的变化或所述冲压路径的变化或所述连接时间的变化提供了关于彼此连接的组件的压缩或者设定过程何时优选地结束的信息，从而实现所述组件的实际连接。由于所述冲头在移动步骤中的作用足以用于压缩或分别设置要彼此连接的组件，所以在所述连接过程的该阶段中不必进行所述驱动单元的从所述移动步骤到所述工作步骤的切换。在所述工作步骤中的强冲压力并且因此在所述驱动单元内从所述移动步骤到所述工作步骤的事先切换仅在所述组件在连接过程中连接时是必要的，即例如自冲铆钉被设定，或所述组件通过铆接连接。
[0038] 借助于与所述连接过程的实际阶段相协调的所述驱动单元的所述至少一个移动步骤到所述至少一个工作步骤的该协调切换，优选地确保所述连接方法的有效处理。例如由过早的动力步骤引起的不必要的连接时间由此可避免。
[0039] 根据本发明的优选实施例，所述控制单元本身或与所述载荷传感器结合检测具有恒定上升的增加的载荷，在所述过程中所述载荷的第一阈值被限定。或者，优选地建立所述冲压路径的第一阈值或所述连接时间的第一阈值，以识别所述连接过程的状态。上述第一阈值优选地用于识别组件压缩，所述组件压缩在借助夹持装置准备所述实际连接过程或者在所述组件的分别对应的设定过程中发生。此外，优选的是，通过所述冲压路径的阈值或所述连接时间的阈值来识别所述组件的连接过程的开始。
[0040] 为此，根据替代方案将所述控制单元设置为所述中央控制单元。由所述传感器确定的所述连接参数被传送到该中央控制单元。这些传感器包括所述载荷传感器，所述冲压路径传感器和/或来所述自计时器的连接时间。所得到的连接参数是所述载荷，即在控制单元内评估所述液压或冲压力或气动压力，所述冲压路径，和所述连接时间。作为所述评估的结果，获得了根据所述冲压路径或所述连接时间的载荷变化。从这个数据流中，可以确定保存在所述中央控制单元中的阈值，然后所述中央控制单元相应地传送电子控制信号到所述驱动单元以在工作步骤之间切换。
[0041] 可选地，如上面结合对所述连接装置的描述所述，将至少一个机械或电预配置的控制单元集成到所述连接装置中也是优选的。考虑到来自液压缸的所述载荷，优选的是使用与驱动所述冲头的所述液压装置一起用于所述驱动单元的驱动步骤的切换单元作为预配置及自动切换控制单元。在所述切换单元内设有弹簧载荷的挺杆，所述切换单元暴露于用于驱动所述冲头的所述液压用液体的压力。一旦所述力由液压用液体施加到所述挺杆上(其优选地还移动所述冲头和夹持装置)，超过挺杆的相反方向上的弹簧偏压，则可切换的挺杆偏转，从而在所述驱动单元的驱动步骤内发生切换。切换中不需要所述传感器数据的评估，所述中央控制单元的电控信号的传输，也不需要所述切换单元中的电控信号的机械变换。因此使用集成的预配置控制单元，可减少所述驱动单元驱动步骤的切换工作量。
[0042] 根据本发明所述的连接方法的另一个优选实施例，所述控制单元本身或与所述载荷传感器结合检测增加的载荷，在所述过程中所述载荷的第一阈值被限定。通过所述中央控制单元中的优选检测，优选根据所述冲压路径或连接时间评估所述载荷。优选的中央控制单元接收并评估传送给它的控制数据。基于所述评估，电子控制数据被传送到所述驱动单元。
[0043] 利用优选的集成和预先配置的控制单元，对改变结合参数(例如载荷，冲压路径或连接时间)的反应被机械地或电气地预配置或集成在所述连接装置中。这优选地通过根据所述工作气缸中的液压来切换所述驱动步骤来完成，而无需绝对检测和评估液所述压。相反，所述主动液压被用作控制介质以通过弹簧载荷的切换单元实现所述切换。而且，优选将所述载荷检测为冲压力，检测为液压，或者为气动压力。
[0044] 根据所使用的所述驱动单元的配置，所述载荷可借助于不同的变量来确定。无论所述冲头是电动驱动，液压驱动还是气动驱动，所述机械载荷都可以借助于所述冲压力进行描述。如果所述冲头优选地由液压缸驱动，那么所述液压缸中可测量的液压也可用，可检测和可评估为作用在所述冲头上的力或载荷的参考变量。当所述冲头由气缸驱动时也是如此。
[0045] 根据本发明的连接方法的另一个优选实施例，基于在所述增加的载荷中获得的传感器数据，所述控制单元检测从第一正恒定上升到第二正恒定上升的变化，其中所述第一上升小于所述第二上升。基于所述检测到的增加的上升，所述控制单元将所述驱动单元从所述至少一个移动步骤切换到所述至少一个动力步骤。就此而言，优选地将电气切换信号传送至所述驱动单元。
[0046] 优选地，借助于中央控制单元检测伴随并描述连接过程的数据，诸如检测到的所述载荷和冲压路径和/或连接时间。如果所述载荷/冲压路径或载荷/连接时间曲线中的第一正恒定上升更剧烈，即经历所述上升的正改变，通过所述上升的改变可识别所述移动步骤和动力步骤之间的切换点。例如通过实际组件连接过程的开始来指示这种切换点或者这种上升的变化，优选地将自冲铆钉压入组件中。此外，优选的是，另一个夹持装置弹簧的效果由所述载荷曲线中的这种额外的上升来表示。总之，所述上升的描述性变化可以用来启动或准备所述移动步骤和动力步骤之间的切换。这同样适用于所述冲头在所述连接方向及与与所述连接方向相反的移动。
[0047] 根据本发明的连接方法的另一个优选实施例，所述连接装置的夹持装置具有第二弹簧，通过该第二弹簧，所述夹持装置可将所述组件预张紧，并且第二弹簧具有比所述第一弹簧更大的弹性常常数。相应地，所述夹持装置的该第二弹簧确保刚完成的连接过程的所述载荷曲线的上述优选的增加的上升。当具有较大弹性常常数的该第二弹簧优选地仅具有较短或已知的压缩路径时，所述检测到的第二夹持装置弹簧的压缩是用于将所述驱动单元从所述至少一个移动步骤切换到所述至少一个动力步骤。因此，优选使用一个或多个具有不同的或等效的弹性常常数的弹簧与所述夹持装置组合，以便通过各自的连接过程的载荷曲线来识别所述冲头相对于待彼此连接的所述组件的位置。一旦所使用的弹簧的不同弹性常常数在检测到的载荷曲线的情况下可评估地显示，所述连接阶段在所述连接过程中待定，这是从所述至少一个移动步骤到所述至少一个动力步骤的合适的切换点。
[0048] 因此，在根据本发明的优选连接方法的情况下，由所述控制单元检测到所述的第二正上升指示了夹持装置的第二弹簧的效果，只要所述检测到的第二正上升是恒定的。
[0049] 因此，与上述连接装置一样，本连接方法使用至少一个独立切换控制单元或提供有传感器数据的中央控制单元，以特定地在所述驱动单元的驱动步骤之间进行切换。优选地，除了独立地或分别自动地切换控制单元之外，还使用中央控制单元。在这种情况下，所述中央控制单元不用于切换所述驱动步骤，而是用于质量控制和不同配置所述连接过程。独所述立切换控制单元基于根据所述载荷的机械配置，特别是根据压力或根据路径在所述驱动单元的驱动步骤之间切换。优选的中央控制单元从所述连接的传感器(例如以冲压力，液压或气动压力形式的载荷，所述冲压路径和/或连接时间)接收数据。这些数据以已知的连接曲线的形式进行评估和解释，例如力/路径曲线或力/连接时间曲线。所述驱动单元的相应切换过程由这些曲线的某些轨迹方向触发，或者当超过先前定义的阈值时触发。为此，所述中央控制单元将相应的电子切换信号传输到所述驱动单元，使得移动步骤切换到所述动力步骤，反之亦然。
[0050] 根据本发明的另一个优选实施例，上述至少两级液压冲头驱动器通过作为控制单元的机械预设切换阀来切换。当所述液压冲头驱动中的液压达到所述液压工作压力的阈值时发生所述切换。通过使用这种方法，省略了连接参数的绝对检测和评估。在所述连接装置内，在所述驱动单元的驱动步骤之间发生直接切换，只要机械定义或预配置的阈值，或电定义的或分别预配置的阈值达到。
[0051] 4.附图简要说明
[0052] 本发明将参考以下附图更详细地解释：
[0054] 图2示出了连接装置的优选实施例，该连接装置具有附接于其上的C框架和单个操作电动液压驱动单元，具有液压缸和液压缸的差动切换系统；
[0055] 图3示出了电动液压驱动单元的优选实施例，其具有至少两个液压泵；
[0056] 图4示出了现有技术的液压回路图；
[0057] 图5示出了本发明的液压回路图的优选实施例，其使用差动切换系统与双作用液压缸和仅一个液压泵相结合；
[0058] 图6示出了冲压路径/连接时间图的示意图，其中示出了已知液压驱动单元和根据本发明的优选液压驱动单元之间的差异；
[0059] 图7A-7D示出了根据本发明的优选的夹持装置设计在连接过程期间的不同阶段，特别是参照自冲铆钉的安装过程来阐明；
[0060] 图8示出了冲压力/冲头路径图的优选代表，其示出了根据至少一个限定的阈值的驱动单元的驱动步骤之间的优选切换；
[0061] 图9示出了冲压力/冲头路径图的另一个优选实施例，以说明基于至少一个限定阈值的驱动单元的工作步骤之间的优选切换；
[0062] 图10A，10B示出了本发明的液压回路图的优选实施例，其示出了与双作用液压缸和切换单元结合的差动切换系统，其中图11A描绘了移动步骤，并且图11B描绘了电动液压驱动单元的动力步骤；
[0063] 图11示出了根据本发明的连接方法的优选实施例的流程图。5.具体实施方式
[0064] 本发明涉及用于在至少两个组件A之间产生连接或者用于将连接或功能元件1引入至少一个组件A中的连接装置。这种连接装置是用于自冲铆钉的安装工具，夹紧装置，螺栓发射工具等。下面将参考用于自冲铆钉安装工具的优选实例来描述连接装置，因为该实施例可类似地转用到其他上述连接装置。
[0065] 安装工具的优选实施例在图1至2中示出。相应的安装工具具有已知的C框架C，在框架C的相对端布置有模具M和驱动单元A1、A2、A3。驱动单元A1、A2、A3是一个单独的操作模块，可几乎独立于周围环境进行操作。在本文中，“几乎独立”意味着只有电气线路和铆钉供应软管到达驱动单元，对于连接设备而言具有可以忽略不计的潜在中断可能性。与已知的液压操作安装工具相比，这意味着用于操作驱动单元的长液压软管A1、A2、A3是不必要的。而且，不必为驱动单元A2、A3设置远程布置的液压源，因为以下阐明的驱动单元A2、A3具有其自己的液压储存器R。鉴于没有来自远程布置的液压源的液压软管，这样的连接装置具有简化的干涉轮廓。而且，与具有外部液压源的传统液压操作安装工具相比，它更灵活且更易于处理，并且涉及较小的空间需求。
[0066] 优选的驱动单元A1、A2、A3包括可以彼此切换的不同工作步骤。借助于这些可切换的工作步骤，分配给连接过程的相应阶段的驱动单元A1、A2、A3的不同操作阶段可以被设置。由此优选考虑到，在连接过程的某些阶段中需要更快的冲压速度来推进或缩回冲头。在连接过程的另一个阶段中，相应地需要更大的冲压力，因为在这个阶段，连接元件或优选的功能元件必须安装在组件中。相应地，根据本发明优选单操作驱动单元A1、A2、A3至少有一个移动步骤和至少一个动力步骤。在移动步骤的情况下，冲头可以在连接方向RF或者与连接方向相反的方向上以更高的冲压速度移位。在优选的动力步骤中，与移动步骤相比，冲头可以以较低的冲压速度对至少一个组件施加较强的力。在这方面，还优选提供具有不同的最大可实现冲压速度的多个移动步骤，以及具有与要实现的连接任务相对应的不同的最大可实现冲压力的多个动力步骤，它们之间可以有意地切换。
[0067] 优选的驱动单元A1、A2、A3总是与夹持装置模块N结合使用。夹持装置模块N用于识别连接过程的特定阶段，在该特定阶段，在驱动单元A1、A2、A3的工作步骤之间的切换必须发生。夹持装置模块N的结构和操作模式具体结合单个操作驱动单元A1、A2、A3将在下面进一步解释。
[0068] 为了实现优选的多级驱动单元A1，图1中的连接装置包括电动机E，多级齿轮单元G和主轴驱动S。在DE 102014200962和DE 20106207U1中描述了类似的设计，其中驱动单元设计在此通过参考并入。作为另一个优选实施例，也可以使用具有电动机，齿轮单元和具有不同螺距的两个主轴的驱动单元。这两个主轴优选地同轴嵌套在一起，或者彼此相邻或者在驱动单元中彼此叠置。
[0069] 图1中的连接装置的上述齿轮单元优选地设计为具有至少两级。这意味着提供具有快速主轴转速的移动步骤，并且相应地提供沿直线方向或分别在连接方向的主轴速度。还优选实现多个移动步骤。还提供了一个工作步骤，可以减慢主轴速度，从而减慢冲头速度，同时，更大的冲压力传递给冲头和组件。因此，优选地，所述至少一个移动步骤用于朝向组件推进冲头，并且用于从组件移除冲头。如果在连接过程中使用移动步骤来设置冲头的位置，则会缩短连接过程的周期时间。一旦在连接过程期间实际连接的阶段开始，或者不久之前，移动步骤切换到所述至少一个工作步骤。这次是自穿孔铆钉位于组件上但尚未穿透所述组件的时刻，或者在夹紧时，组件的变形尚未开始。
[0070] 此外，图1中的连接装置还包括上述夹持装置N(见下文)，模具M以及优选的中央控制单元K。中央控制单元K收集由传感器传输的连接参数，例如载荷，即冲压力，液压，冲压路径，连接时间等，并评估连接过程。根据本发明的优选实施例，中央控制单元K控制驱动单元A2和用于配置连接过程的驱动步骤之间的切换。
[0071] 优选地，使用已知的传感器来检测冲压力和冲压路径。由于优选地夹持装置在冲头移动的辅助下朝向组件移动并且放置在组件上，所以由夹持装置提供的力优选地可由冲压力检测到。优选地用夹持装置自己的驱动装置来移动，并单独检测其载荷。
[0073] 与图1中的驱动单元A1不同，图2中的连接装置优选地使用液压驱动单元A2。根据一优选实施例，在图3中示出了另一个优选的液压驱动单元A3。
[0074] 上述液压驱动单元A2、A3是可独立操作的模块，可以不依赖于远程布置的液压源进行操作，且不需要连接到该液压源的长液压软管。相反，液压驱动单元A2、A3包括液压储存器R，在该液压箱R中存储足够的液压用液体以操作驱动单元A2、A3。
[0075] 而且，液压驱动单元A2、A3优选地包括液压缸Z，优选双作用缸。液压缸Z的活塞杆以已知的方式通过液压用液体沿线性方向的进给和流出而偏转，这导致冲头移动。
[0076] 此外，液压驱动单元A2、A3包括液压泵P。由液压泵P输送的液压用液体通过阀块V传导，以将液压用液体的体积流具体地供给到气缸或从其中移除液压用液体。根据优选实施例，液压泵由电机驱动。取决于设计和应用，多个液压泵P1，P2具有不同的输出，使得多个泵在液压驱动单元中也彼此组合。更优选地，液压泵由伺服电机SA驱动。伺服电机SA的优点是可以以不同的速度，逐步地和以不同的旋转方向操作泵。相应地，伺服电动机SA提高了电动液压驱动单元的灵活性，以便能够对实际情况作出反应。如果检测到的伺服电机的电机电流代表输入泵的输入功率，则电机电流可以用作冲压和夹持装置施加的力的参考值，或者分别用于连接装置上的载荷的参考值。
[0077] 如上所述，根据一个优选实施例，液压缸Z优选为作为差动缸操作的双作用缸。这意味着操作双作用气缸Z的体积流量基于差动切换系统传导到气缸Z(见图6)。在双作用差动缸Z中，活塞杆仅设置在缸的一工作室中。如果活塞在连接方向RF上移动，则液压用液体从活塞杆侧工作室移位。在差动切换系统的辅助下，排出的体积流量从活塞杆侧的工作室直接偏转到没有活塞杆的工作室中，而不预先将体积流引导到油箱T。在该位置处，体积流量被添加到由液压泵P供应的体积流量中。鉴于液压用液体的体积流量以这种方式增加，活塞和相关联的冲头(未示出)在连接方向RF上移动得更快。因此，优选地，根据本发明的移动步骤中的差动切换系统用于达到适当的冲头位置，以便尽可能快地(即以最短的时间)将冲头推进到组件A。
[0078] 还优选地使用具有双侧活塞杆(未示出)的气缸。在气缸中，两个活塞杆具有不同的直径，并且这产生不同尺寸的活塞面积。这些功能与差动缸相似。
[0079] 为监控驱动单元A2、A3，压力传感器D优选布置在气缸Z处。这检测液压用液体的压力。当气缸Z在优选的差动切换系统中操作时，气缸的两个工作室中的压力理想地近似相同。虽然由冲头施加的力可由力传感器检测到，但也优选从由压力传感器D检测到的液压导出由冲头施加的力。
[0080] 此外优选的是，利用路径传感器W检测气缸Z的活塞杆的运动。由于气缸Z的活塞杆连接到连接装置的冲头，所以可以从活塞杆的路径推断连接装置的冲头路径。
[0081] 根据待完成的连接任务，所有或仅选择的上述传感器与连接装置组合使用。
[0082] 如果液压缸Z不是由差动切换系统DF(见图4)而是仅由液压泵P操作，则液压用液体的体积流量根据图5的示意图移动。图4示出了双作用缸体Z。由于活塞杆仅延伸到一个工作室中，所以活塞具有两个不同尺寸的活塞区域A1和A2。根据优选实施例，活塞区域A1和A2具有2：1的尺寸比。泵P将液压用液体从油箱T输送到双作用缸Z的背离活塞杆的工作室中。由于双作用缸的两个工作室仅通过泵P彼此连接，并且泵P具有10L/min的最大输送量，因此活塞的调节速度受到限制。
[0083] 图5示出差动切换系统中的双作用气缸的示意图。在该差动切换系统中以与图4相同的方式提供带有液压用液体的泵P和油箱T。同样，此处泵的最大输送量为10L/min。与图4中的切换系统相比，图5中的活塞杆侧的工作室连接到没有活塞杆的顶部工作室。这意味着在该活塞的方法中，液压在连接方向RF移出活塞杆侧的工作室并且转向到没有活塞杆的工作室中。以这种方式，流入没有活塞杆的工作室的液压的体积流量增大。与图5中的切换系统相比，该切换系统具有以下优点：尽管泵P的输送容量有限，但没有活塞杆的工作室中的体积流量可增加。这使得连接方向RF的活塞调节速度更快。但应该注意的是，在高体积流量下高冲压力是不可行的。因此活塞杆在移动步骤中根据需要快速移动；然而，用该切换系统不能产生连接时必要的冲压力所需的液压。要做到这一点，就需要切换到动力步骤。
[0084] 根据本发明所述的连接装置的另一个优选实施例，使用两个泵P1和P2来操作驱动单元A3(见图3)，而不是液压缸Z或差动缸的差动切换系统。两个泵P1，P2被设计成借助液压流体的高体积流量实现冲头的快速移位，即移动步骤。上述连接装置的动力步骤通过液压流体的低体积流量和相应设计的液压泵来实现。这确保了足够的冲压力以在连接过程的最后将组件彼此连接。
[0085] 为了强调用于操作液压缸Z的差动切换系统的优点，图6示出了随时间绘制连接装置的冲压路径的示意图。行进的冲压路径绘制在y轴上，所需的连接时间则绘制在x轴上。所描绘的两条曲线线性上升至最大值。简而言之，在达到最大值之前，自穿孔铆钉例如穿透待彼此连接的组件A以建立相应的连接。根据右侧曲线的该连接过程所需的冲头运动是用已知的连接装置实现的，该连接装置仅由单个差动切换系统液压泵驱动。图6左图所示的连接曲线描绘了行进的冲压路径，其通过具有差动切换系统的驱动单元或具有受控开关的驱动单元以两步工作来实现。这种受控制的切换是在两个液压泵P1，P2(见上)之间进行的，或者以电子式在两级齿轮单元中进行，或者通过具有不同螺距的两个主轴进行。考虑到时间轴上两条曲线的偏移，可以清楚地看出差动切换系统(见上文)或由夹持装置模块控制的切换可确保更快的冲压速度并因此缩短冲头输送时间。相应地，缩短了建立连接的周期。图6中的第一条曲线还显示了两条下降腿。虚线描述了差动切换系统中活塞的返回行程。在这种情况下，返回行程不能像输送一样加速。因此，返回行程也具有类似于没有差动切换系统的第二曲线的斜率。第一条曲线的点划线显示了另一个返回行程。这种加速的返回行程通过具有两个液压泵P1，P2的驱动单元或两个不同的泵级来实现。通过回程，两台泵都可以相应地实现与输送相似的高体积流量。如上所述，连接装置配备有夹持装置模块N。以已知的方式，夹持装置模块N抵靠模具M或支座将元件预张紧以在连接元件时或者在安装过程中固定它们。
[0086] 夹持装置模块N包括套筒状夹持装置10。夹持装置10形成用于冲头3和/或用于连接元件1(优选为自冲铆钉)的连接通道。一旦连接装置朝待连接的组件A移动，夹持装置10就放置在组件A上并开始压紧它们(见图7A和B)。为了最佳地设置该连接过程，至少一个第一弹簧20和一个第二弹簧30布置在夹持装置模块N内。第一弹簧20优选地具有比第二弹簧30小的弹性常常数。
[0087] 当连接装置朝向组件A前进时，弱的第一弹簧20用作展开弹簧。第一弹簧20的预张紧确保了夹持装置10无关位置先于冲头3一定的长度。此外，这确保了即使当工具部分打开时也可以由元件供应5供应连接元件1。一旦夹持装置N离开组件K，一个窗口在侧面打开以供应铆钉(参见图7A)。在该过程中，冲头的底侧优选地形成铆钉引导表面的一部分。
[0088] 夹持装置机构和冲压机构布置在夹持装置套筒7内，套筒7在壳体9中被引导。壳体9用于在C形框架C和驱动单元A1、A2、A3之间传递待施加的冲压力。
[0089] 一旦夹持装置10位于至少一个组件A上，在由夹持装置10，调整头SK，适配器15和冲头活塞13组成的单元之间产生相对力。这压缩了第一弹簧20。同时，冲头3将夹持装置10中的连接元件1移位到该至少一个组件A上。第一弹簧20的弹力优选地选择为使得力调节的多级驱动单元A1、A2、A3不从移动步骤切换到动力步骤(见下文)。
[0090] 在连接过程中，力传感器检测作用在冲头3上的力。由于夹持装置10邻接冲头3并且由冲头活塞13和中间弹簧20，30推进，所以力传感器还检测由夹持装置施加的力。如果没有力传感器，则冲头3和夹持装置10上的载荷也优选地由压力传感器D检测。就像力传感器一样，这借助于缸体Z中的液压从冲头3和/或夹持装置10提供载荷，优选地借助于没有活塞杆的缸体Z的工作室中的液压。
[0091] 如果根据图7A和图7B的连接过程的阶段在图9中的力/载荷冲压路径图中被考虑，则力/载荷冲压路径曲线在x轴上的正方向在原点之后显示初始恒定上升。行进的冲压路径S绘制在x轴上，而冲压力F形式的载荷绘制在y轴上。对应于虚线F20的上升的该第一恒定上升表示第一弹簧20自身的力/路径曲线。该虚线F20也可以被称为第一弹簧20的弹簧特性。由于第一弹簧20优选地符合胡克定律，所以虚线F20的上升对应于第一弹簧20的弹性常常数。
[0092] 根据图7C，冲头活塞13朝向组件A移动。这完全压缩第一弹簧20。然后，冲头活塞13接触驱动器32以在连接方向RF上的另一移动压缩第二弹簧30。
[0093] 在图9的力/冲头路径图中，第二弹簧30的初始压缩引起跳跃S30，其跳跃的斜率优选地反映了C框架C的刚度。该斜率对应于图9图片右边缘下降曲线的斜率。在该跳跃S30之后，力/冲压路径曲线在由弹簧20和30的两个弹簧特性产生的组合弹簧特性F20+30上运行。优选地，第二弹簧30比第一弹簧20更强，使得跳跃S30之后的线性升高比以前更大。然而，如果两个弹簧20，30的弹性常常数相同，则跳跃S30也将是可识别的。
[0094] 由于夹持装置模块N的各个组件例如夹持装置10，冲头3和冲头活塞13的轴向长度优选在压缩状态下已知，所以冲头的底侧到组件A的距离可以从跳跃S30推断出。如果已知待安装的连接元件1(例如自冲铆钉)的长度，则中央控制单元K优选地计算尚待完成的冲压路径S，或者分别为尚未行进的冲压路径部分，在该尚未行进的冲压路径部分之后连接元件1接触组件A。
[0095] 在连接元件1接触组件A之前，冲头3可以在驱动单元A1、A2、A3的至少一个移动步骤中移动。这是因为在连接过程的这个阶段中，小的冲压力足以使连接元件1朝向组件A移动或分别推进。取而代之，更快的冲压速度，优选在连接方向上150-1000mm/s的范围内，有利于连接过程的有效循环时间。为了铆接或分别产生连接，最好在动力步骤使用10-150mm/s范围内的冲压速度。因此，优选将切换点U1，S或U1，F设定在某一冲头路径S或某一冲压力，或者相应的夹持装置力F，在该夹持装置力F下，待安装的连接元件1被推进至组件A的表面。该切换点U1，S或对应的U1，F被保存在中央控制单元K中，并在检测到载荷/冲压路径或载荷/连接时间数据时被识别。相应地，在检测到的切换点U1，F，U1，S处，多级驱动单元A1、A2、A3从移动步骤切换到动力步骤(见上文)。
[0096] 至动力步骤的切换点U1优选地是驱动器32开始压缩第二弹簧30的点。当夹持装置10邻接组件A时，第二弹簧30由适配器15预张紧至特定的力。该力对应于安装过程开始时的夹持装置力。
[0097] 作为至功率步骤的替代切换点，选择即将应用最长连接元件1之前的点。这确保了在连接或压入过程开始时施加足够的夹持装置力。切换点U1，S优选位于一个范围，在这个范围内自穿孔铆钉或连接元件在距离组件A 0至20mm的范围内，优选0.5至5mm的范围内。
[0098] 切换点U1，S和U1，F可以以与冲头3和夹持装置10的载荷范围相同的方式在冲压路径S的范围内限定。此外，切换点U1，S，U1，F优选被定义为阈值。它们因此形成载荷阈值，优选地作为力值，液压或气动压力。或者，冲压路径的值形成相应的冲压路径阈值。如果超过这些阈值，则驱动单元A1、A2、A3通过来自中央控制单元的控制信号从移动步骤切换到动力步骤。如果存在多个移动和/或动力步骤，则还优选地限定多个切换点Un。而且，这些切换点优选地被限定用于冲头的返回行程。但是，当使用差动切换系统时不适用，因为差动切换系统只能用于在向组件A前进时加速冲头。
[0099] 一旦连接元件已经被压入叠片芯或者相应的组件A中，连接过程就结束了。这通过由夹持装置10和冲头3之间的差动测量进行的力调节，路径调节或者通过止动来完成。在差动测量中，将冲压区域在连接方向上的位置与夹持装置表面的位置进行比较。如果位置相同，或者两个位置之间的差值为零，则连接元件到位。由于优选地在中央控制单元K中行进最大连接力和/或最大连接冲压路径，因此中央控制单元优选地确定连接过程的结束。相应地，驱动单元A1、A2、A3不再需要在动力步骤中移动夹持装置10和冲头3。而是，以短的周期及因此有效的连接过程，驱动单元A1、A2、A3切换到移动步骤，以确保高冲速的冲头返回行程。这不能与差动切换系统结合使用。随着冲头3的该返回行程，第二弹簧30和第一弹簧20依次松弛。一旦夹持装置10已经从组件A释放，下一个连接元件1可以被来自连接装置的连接元件的供应5瞄准。
[0100] 根据本发明的连接装置的另一个优选实施例，使用仅配备有一个弹簧(未示出)的夹持装置模块N。因此，在实际连接过程发生之前，在载荷/冲压路径曲线内只能看到具有常数值的线性上升(见图8)。有效的切换点U1，F/S也可以在该夹持装置配置中限定，因为对于这样的夹持装置模块N，可限定冲压路径(在冲压路径之后连接元件1刚好被布置在组件A表面之前)，以及载荷，或相应的冲压力(此时实际连接过程即将开始。以与根据上述描述相同的方式，切换点由阈值建立，阈值的超过由控制单元K检测。基于超过阈值U1，F/S时的检测，控制单元K控制各个驱动单元A1、A2、A3从移动步骤到动力步骤的切换。在连接过程结束之后，驱动单元A1、A2、A3从动力步骤切换到与冲头的返回行程相对应的移动步骤。这不能用于差动切换系统。
[0101] 根据本发明的另一个优选实施例，独立地或相应地自动切换的控制单元被用于代替所述结合或基于评估的传感器数据工作的中央控制单元。这将参考具有电动液压操作驱动单元(见上文)的连接装置的示例来描述。
[0102] 在电动液压驱动的连接装置中，来自冲头和夹持装置的载荷由无活塞杆的工作室中的液压确定。可以从该液压推断施加到冲头和夹持装置的力。机械预设切换单元或机械预设切换阀设置在电动液压驱动单元A2、A3的阀块V中。该切换单元预先配置载荷阈值(在这种情况下为液压)。优选地，可切换的挺杆在切换单元中是弹簧加载的，以对抗液压缸中无活塞的工作室中的液压。弹簧偏压的强度被调整为对应于上述载荷阈值U1，F。
[0103] 如果液压缸中的液压优选地因此达到指示在连接元件之前仅一个或多个夹持装置弹簧20，30的充分压缩的水平，优选地，在这种情况下，自冲铆钉被压入组件A，那么液压使可切换的挺杆克服其弹簧偏压而移位，即，其切换电动液压驱动单元内的切换单元。
[0104] 在达到阈值或切换点之前，切换单元设定电动液压驱动单元A2、A3在至少一个移动步骤中工作。在到达切换点时，切换单元切换到电动液压驱动单元A2、A3的动力步骤。由于切换单元是机械预配置的，切换是自动的，不需要检测和评估传感器数据。控制单元是独立切换和预先配置的，并控制驱动单元A2、A3的工作步骤，而不更换电信号。
[0105] 一旦连接过程结束，在冲头的返回冲程期间液压降低到阈值以下。相应地，切换单元的弹簧偏压确保电动液压驱动单元A2、A3从动力步骤到移动步骤的切换。
[0106] 图11A，11B示出了电控液压驱动单元A2的优选实施例与控制单元U组合，其根据液压自动切换。当液压操作调节缸Z由具有差动切换系统的电动液压驱动单元A2驱动时，液压回路图在图11A中示意性地示出。在图片的左边缘，可以看到液压缸Z的有活塞杆侧和无活塞杆的工作室。用于操作液压缸Z的液压用液体由优选的伺服电机SA从液压箱R泵送到液压缸Z。
[0107] 阀块V包括差动切换系统。在描绘的移动步骤中，这将带活塞杆侧的工作室与无活塞杆的工作室连接起来，以在冲头推进时增加进入无活塞杆的工作室中的液压用液体的体积流量。同时，这增加了液压缸的冲压速度。在差动切换的情况下使阀块V从移动步骤(图11A)切换到动力步骤(图11B)的切换单元U由液压系统中的液压控制。泵通过伺服电机SA产生的液压与液压系统各处大致相同。如果当冲头朝向组件A前进时，第一和/或第二夹持装置弹簧20，30被压缩，则液压系统中的液压相应地升高。如果液压系统中的液压超过通过弹簧偏压等设置在切换单元中的液压的预先决定的阈值，则切换单元在压力下切换到动力步骤(图11B)。在动力步骤中，活塞杆侧工作室的体积流量流向泵并且被泵入无活塞杆的工作室。另外，液压用液体从液压箱R中移出并且也被泵泵送到无活塞杆的工作室中以平衡活塞杆体积。
[0108] 伺服电机SA将液压用液体直接泵入无活塞杆的工作室。在这种情况下，优点在于驱动泵的伺服电机SA可根据需要改变其速度并且也可以逐步地移动。这确保了压力由伺服电机SA根据连接情况以可变的方式进行控制，当将伺服电机SA与泵组合使用时这通常是有利的。
[0109] 根据本发明的另一个优选实施例，根据冲压路径也可以实现预配置和独立切换的控制单元。为此，在所提供的位置传感器中电子地或机械地预先配置冲压路径阈值。一旦冲头达到该预先配置的冲头路径阈值，或者相应地由冲头通过，控制单元独立地，或分别自动地在驱动单元的工作步骤之间切换。驱动单元A1、A2、A3可以电液，气动或电动方式工作。如果驱动单元A1、A2、A3在连接方向上处于前进行程时，自动控制单元自动从移动步骤切换到动力步骤。如果驱动单元A1、A2、A3处于回程行程，控制单元自动从动力步骤切换到移动步骤。这不能与差动切换系统结合使用。
[0110] 相应地，优选地在预配置的情况下，在切换单元内机械地或电子地设置阈值。在连接过程中，预配置的阈值与独立切换预配置的控制单元中的实际值自动比较。一旦(优选液压缸的液压或冲压路径中的)的实际值达到阈值，控制单元自动地在驱动单元A1、A2、A3的工作步骤之间切换。
[0111] 参考标号列表
[0112] A 组件
[0113] C C-框架
[0114] G 齿轮单元
[0115] E 电动机
[0116] S 主轴驱动
[0117] A1 机电驱动单元
[0118] M 模具
[0119] N 夹持装置
[0120] K 控制单元
[0121] B 联接元件
[0122] R 液压箱
[0123] P 液压泵
[0124] U 自动、独立切换控制元件
[0125] V 阀块
[0126] Z 液压缸
[0127] A2；A3 电动液压驱动单元
[0128] SA 伺服电机
[0129] P1，P2 液压泵级
[0130] D 压力传感器
[0131] W 路径传感器
[0132] A3 带至少一个第一和第二液压泵P1，P2，SA的电液驱动单元[0133] A4 带液压差动切换系统的电动液压驱动单元
[0134] RF 连接方向
[0135] 1 连接或功能元件
[0136] 3 冲头
[0137] 5 连接元件供应
[0138] 7 夹持装置套筒
[0139] 9 壳体
[0140] 10 夹持装置
[0141] 20 第一弹簧
[0142] 30 第二弹簧
[0143] 13 冲压活塞
[0144] 15 适配器
[0145] SK 安装头
[0146] S30 力/冲压路径跳跃曲线
[0147] F20 第一弹簧的弹簧特性
[0148] F20 第二弹簧的弹簧特性
[0149] 32 驱动
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