DE102021100983A1

DE102021100983A1 - Setting device for press-in elements and method for operating a setting device

Info

Publication number: DE102021100983A1
Application number: DE102021100983.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Festner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2022-07-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Setzvorrichtung für Einpresselemente mit:einer Setzeinheit (10) mit einem Elementhalter (12) zur Aufnahme eines Einpresselements (2) während eines Setzvorgangs,einer automatischen Zuführvorrichtung (20) zur Zuführung von Einpresselementen (2, 2A) in den Elementhalter (12),einem optischen Sensor (30), der eingerichtet ist um ein in dem Elementhalter (12) aufgenommenes Einpresselement (2) zu detektieren,mindestens einem Luftverteilungskörper (40) mit einem Druckluftkanal (44) mit einer Druckluftanschlussöffnung (42) zum Anschluss an eine Druckluftversorgung und mindestens einer Düsenöffnung (46), wobei die Düsenöffnung (46) dazu eingerichtet ist eine Luftströmung in Richtung auf eine Sensorfläche des optischen Sensors (30) zu erzeugen, wenn Druckluft über die Druckluftanschlussöffnung (42) in den Druckluftkanal (44) eingeleitet wird,einem Ventil (64) zur Unterbrechung und Freigabe der Luftströmung zwischen Druckluftversorgung und Düsenöffnung (46) undeiner Steuervorrichtung (70), die eingerichtet ist, das Ventil (64) zu betätigen. Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben der Setzvorrichtung angegeben.The invention relates to a setting device for press-in elements, comprising: a setting unit (10) with an element holder (12) for receiving a press-in element (2) during a setting process, an automatic feed device (20) for feeding press-in elements (2, 2A) into the element holder ( 12), an optical sensor (30), which is set up to detect a press-in element (2) received in the element holder (12), at least one air distribution body (40) with a compressed air channel (44) with a compressed air connection opening (42) for connection to a compressed air supply and at least one nozzle opening (46), the nozzle opening (46) being set up to generate an air flow in the direction of a sensor surface of the optical sensor (30) when compressed air is introduced into the compressed air channel (44) via the compressed air connection opening (42). is, a valve (64) for interrupting and releasing the air flow between the compressed air supply and nozzle opening (46) and a ste external device (70) which is set up to actuate the valve (64). Furthermore, a method for operating the setting device is specified.

Description

Die Erfindung betrifft eine Setzvorrichtung für Einpresselemente und ein Verfahren zum Betreiben einer Setzvorrichtung.The invention relates to a setting device for press-in elements and a method for operating a setting device.

Im Fahrzeugbau werden eine Vielzahl von Einpresselementen verwendet. Die Einpresselemente können als Funktionselemente dienen und z.B. ein Gewinde oder einen Kugelbolzen an einem dünnwandigen Blechbauteil bereitstellen oder einen Anschweißpunkt für ein weiteres Bauteil bereitstellen. Die Einpresselemente können als Nieten auch zwei oder mehr Bauteile miteinander dauerhaft verbinden. Als Einpresselemente werden beispielsweise Halbhohlstanzniete, Blindnietmuttern oder Blindniet(gewinde)bolzen oder andere Nietelemente verwendet.A large number of press-in elements are used in vehicle construction. The press-in elements can serve as functional elements and e.g. provide a thread or a ball stud on a thin-walled sheet metal component or provide a welding point for another component. As rivets, the press-in elements can also permanently connect two or more components to one another. For example, semi-hollow punch rivets, blind rivet nuts or blind rivet (threaded) bolts or other rivet elements are used as press-in elements.

Im Rahmen eines Setzvorgangs werden die Einpresselemente in ein oder mehr Bauteile (mit oder ohne Vorloch) eingebracht, verformt und bilden einen Formschluss mit dem oder den Bauteilen aus. Der Setzvorgang erfolgt automatisiert, wobei die Einpresselemente über ein Zuführsystem in einen Elementhalter einer Setzeinheit befördert werden und mittels der Setzeinheit in das Bauteil oder die Bauteile gesetzt werden. Eine Setzvorrichtung ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 19731222 A1 bekannt, Zuführsysteme für Einpresselemente sind beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2008 018 428 A1 bekannt.As part of a setting process, the press-in elements are introduced into one or more components (with or without a pilot hole), deformed and form a form fit with the component or components. The setting process is automated, with the press-in elements being conveyed via a feed system into an element holder of a setting unit and being set in the component or components by means of the setting unit. A setting device is, for example, from the publication DE 19731222 A1 known, feed systems for press-in elements are, for example, from the publication DE 10 2008 018 428 A1 known.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung eine kostengünstige Lösung anzugeben, wie ein automatisierter Setzvorgang für Einpresselemente hinsichtlich der Zuverlässigkeit verbessert werden kann.Against this background, the object of the invention is to provide a cost-effective solution for improving the reliability of an automated setting process for press-in elements.

Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1 und ein Verfahren nach Patentanspruch 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.The object is achieved by a device according to patent claim 1 and a method according to patent claim 10. Further advantageous configurations result from the dependent claims and the following description.

Es wird eine Setzvorrichtung für Einpresselemente angegeben mit einer Setzeinheit mit einem Elementhalter zur Aufnahme eines Einpresselements während eines Setzvorgangs. Die Setzeinheit ist eingerichtet um das Einpresselement in ein Bauteil einzupressen. Hierzu kann die Setzeinheit z.B. weiterhin einen Niederhalter, eine Matrize und Vorrichtungen zur Bewegung des Elementhalters, des Niederhalters und/oder der Matrize aufweisen. Für den Setzvorgang wird das Einpresselement in dem Elementhalter lagerichtig aufgenommen und in das Bauteil gepresst. Die hierzu notwendige Relativbewegung zwischen Einpresselement und Bauteil kann durch eine Bewegung des Elementhalters, der dann als Setzstempel wirkt, erfolgen und/oder durch eine Bewegung der Matrize.A setting device for press-in elements is specified with a setting unit with an element holder for receiving a press-in element during a setting process. The setting unit is set up to press the press-in element into a component. For this purpose, the setting unit can, for example, also have a hold-down device, a die and devices for moving the element holder, the hold-down device and/or the die. For the setting process, the press-in element is held in the correct position in the element holder and pressed into the component. The relative movement required for this between the press-in element and the component can be effected by a movement of the element holder, which then acts as a setting punch, and/or by a movement of the die.

Weiterhin weist die Setzvorrichtung eine automatische Zuführvorrichtung zur Zuführung von Einpresselementen in den Elementhalter auf. Die Einpresselemente können beispielsweise mittels der Zuführvorrichtung, z.B. mittels Druckluft, in ein Magazin an der Setzeinheit transportiert werden und von dort vereinzelt, z.B. mittels pneumatischem Schieber, in den Elementhalter eingeschoben werden.Furthermore, the setting device has an automatic feed device for feeding press-in elements into the element holder. The press-in elements can, for example, be transported into a magazine on the setting unit by means of the feed device, e.g. by means of compressed air, and from there they can be pushed into the element holder individually, e.g. by means of a pneumatic slide.

Weiterhin weist die Setzvorrichtung einen optischen Sensor auf, der eingerichtet ist um ein in dem Elementhalter aufgenommenes Einpresselement zu detektieren. Hierzu kann der Sensor z.B. in der Nähe des Elementhalters oder an dem Elementhalter angeordnet sein, so dass der Sensorerfassungsbereich auf den Aufnahmebereich des Elementhalters gerichtet ist. Der Sensor erfasst, ob sich ein Einpresselement im Elementhalter befindet oder nicht. Das Sensorsignal kann z.B. von einer Steuerungsvorrichtung verwendet werden, um die Setzvorrichtung für die Durchführung des eigentlichen Setzvorgangs freizugeben oder zu sperren.Furthermore, the setting device has an optical sensor which is set up to detect a press-in element accommodated in the element holder. For this purpose, the sensor can be arranged, for example, in the vicinity of the element holder or on the element holder, so that the sensor detection area is directed towards the receiving area of the element holder. The sensor detects whether there is a press-in element in the element holder or not. The sensor signal can be used, for example, by a control device to enable or disable the setting device from carrying out the actual setting process.

Weiterhin weist die Setzvorrichtung mindestens einen Luftverteilungskörper auf mit einem Druckluftkanal mit einer Druckluftanschlussöffnung und mindestens einer Düsenöffnung. Die Druckluftanschlussöffnung ist eingerichtet zum Anschluss an eine Druckluftversorgung. Beispielsweise kann die Druckluftanschlussöffnung mit einem Druckluftschlauch mit der Druckluftversorgung verbunden werden. Über die Druckluftanschlussöffnung gelangt Druckluft in den Druckluftkanal und verlässt diesen an der mindestens einen Düsenöffnung. Die Düsenöffnung ist dazu eingerichtet eine Luftströmung in Richtung auf eine Sensorfläche des optischen Sensors zu erzeugen, wenn Druckluft über die Druckluftanschlussöffnung in den Druckluftkanal eingeleitet wird. Weiterhin weist die Setzvorrichtung ein Ventil auf zur Unterbrechung und Freigabe der Luftströmung zwischen der Druckluftversorgung und der Düsenöffnung sowie eine Steuervorrichtung, die eingerichtet ist, das Ventil zu betätigen.Furthermore, the setting device has at least one air distribution body with a compressed air channel with a compressed air connection opening and at least one nozzle opening. The compressed air connection opening is set up for connection to a compressed air supply. For example, the compressed air connection opening can be connected to the compressed air supply with a compressed air hose. Compressed air enters the compressed air channel via the compressed air connection opening and leaves it at the at least one nozzle opening. The nozzle opening is set up to generate an air flow in the direction of a sensor surface of the optical sensor when compressed air is introduced into the compressed air channel via the compressed air connection opening. Furthermore, the setting device has a valve for interrupting and releasing the air flow between the compressed air supply and the nozzle opening, and a control device that is set up to actuate the valve.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben der voranstehend beschriebenen Setzvorrichtung für Einpresselemente angegeben. Bei dem Verfahren werden Einpresselemente automatisiert einem Elementhalter der Setzeinheit zugeführt und mittels der Setzeinheit in mindestens ein Bauteil eingepresst. Das Vorhandensein eines Einpresselements in dem Elementhalter wird mittels des optischen Sensors überwacht, und Sensorflächen des optischen Sensors werden mittels einer Luftströmung aus der mindestens einen Düsenöffnung gereinigt. Als Sensorflächen werden dabei die der Umgebung zugänglichen Oberflächen bezeichnet, an denen das Lichtsignal aus dem Sensor bzw. Sensorgehäuse austritt oder in dieses eintritt.In a further aspect of the invention, a method for operating the setting device for press-in elements described above is provided. In the method, press-in elements are automatically fed to an element holder of the setting unit and pressed into at least one component by means of the setting unit. The presence of a press-in element in the element holder is monitored by means of the optical sensor, and sensor surfaces of the optical sensor are cleaned by means of an air flow from the at least one nozzle opening. As sensor surfaces are the surfaces accessible to the environment on which the light signal exits the sensor or sensor housing or enters it.

Durch die Vorrichtung und das Verfahren wird eine Möglichkeit bereitgestellt, den Setzvorgang nur dann durchzuführen, wenn ein Einpresselement in dem Elementhalter vorhanden ist. Fehlerhafte Setzvorgänge „ohne“ Einpresselement können zuverlässig verhindert werden, da das Fehlen bereits vor dem Setzvorgang detektiert werden kann. Der optische Sensor erlaubt eine einfache und kostengünstige Erfassung des Einpresselements. Die Empfindlichkeit des optischen Sensors gegenüber Verschmutzungen kann dadurch kompensiert werden, dass eine Reinigungsmöglichkeit in die Setzvorrichtung integriert wird. Hierbei geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass derartige Setzvorgänge in Umgebungen und unter Bedingungen stattfinden, in denen die Sensoren hohen Verschmutzungen ausgesetzt sind. Denn zum Beladen des Elementhalters wird das Einpresselement mittels der Zuführvorrichtung in den Elementhalter bewegt. Hierbei wird auch Beschichtungsabrieb, wie z.B. Zink, Nickel, Almac etc. von der Zuführvorrichtung mit in die Setzvorrichtung verschleppt. Zudem finden derartige Setzvorgänge üblicherweise in Fertigungshallen statt, in denen Dämpfe und Stäube diverser Schweiß- und Fügeverfahren die Hallenluft kontaminieren. Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine Reinigungsmöglichkeit in die Setzvorrichtung integriert und kann somit automatisiert und quasi zu jeder Zeit durchgeführt werden. Ein Verschmutzen der Sensoren, das im schlimmsten Fall zu einer Fehldetektion führen würde, kann hierdurch unterbunden bzw. behoben werden. Durch die Integration der Reinigungsfunktion in die Setzvorrichtung kann der Reinigungsschritt in den Setzvorgang eingebunden werden, so dass die Stillstandszeiten der Anlage reduziert werden und die Anlagenverfügbarkeit gesteigert wird.The device and the method make it possible to carry out the setting process only when a press-in element is present in the element holder. Faulty setting processes "without" a press-in element can be reliably prevented, since the absence can be detected before the setting process. The optical sensor allows the press-in element to be detected easily and inexpensively. The sensitivity of the optical sensor to contamination can be compensated for by integrating a cleaning option into the setting device. The invention is based on the consideration that such setting processes take place in environments and under conditions in which the sensors are exposed to a high level of contamination. This is because, in order to load the element holder, the press-in element is moved into the element holder by means of the feed device. In this case, coating debris such as zinc, nickel, almac etc. is carried over from the feed device to the setting device. In addition, such setting processes usually take place in production halls where vapors and dust from various welding and joining processes contaminate the air in the hall. The solution according to the invention integrates a cleaning option into the setting device and can therefore be automated and carried out virtually at any time. Contamination of the sensors, which in the worst case would lead to incorrect detection, can be prevented or rectified in this way. By integrating the cleaning function into the setting device, the cleaning step can be integrated into the setting process, so that downtimes of the system are reduced and system availability is increased.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, das Ventil zur Erzeugung eines Luftimpulses zu betätigen. Als Luftimpuls wird ein kurzer Luftstoß bezeichnet, der weniger als eine Sekunde andauert. Vorzugsweise beträgt die Dauer des Luftimpulses 100 ms oder weniger und liegt besonders bevorzugt zwischen 50 und 100 ms. Vorzugsweise wird Druckluft mit einem Überdruck im Bereich von 0 bar bis 1 bar gegenüber Umgebungsdruck verwendet. Es versteht sich, dass die Form und Größe der Düsenöffnung an den Luftimpuls angepasst ist um eine entsprechende Reinigungswirkung der Sensorflächen zu erzielen. Durch die Verwendung eines Luftimpulses kann eine Reinigung des Sensors in den Produktionsprozess integriert werden ohne die Prozesszeit nennenswert oder überhaupt zu verlängern.In a preferred embodiment, the control device is set up to actuate the valve to generate an air pulse. A short burst of air lasting less than a second is called an air pulse. The duration of the air pulse is preferably 100 ms or less and is particularly preferably between 50 and 100 ms. Compressed air with an overpressure in the range from 0 bar to 1 bar compared to ambient pressure is preferably used. It goes without saying that the shape and size of the nozzle opening is adapted to the air pulse in order to achieve a corresponding cleaning effect on the sensor surfaces. By using an air pulse, cleaning of the sensor can be integrated into the production process without increasing the process time significantly or at all.

Hierzu kann es in einer Ausgestaltung insbesondere vorteilhaft sein, wenn zur Schaltung eines derart kurzen Luftstoßes ein elektromagnetisches Ventil verwendet wird. Dieses zeichnet sich durch besonders schnelle Verschlusszeiten aus. Die Umsetzung zwischen Signal und tatsächlichem Luftimpuls erfolgt hierdurch sehr schnell.For this purpose, it can be particularly advantageous in one embodiment if an electromagnetic valve is used to switch such a short air blast. This is characterized by particularly fast shutter speeds. As a result, the conversion between the signal and the actual air pulse takes place very quickly.

Die Reinigung kann zu vorgegebenen Zeitpunkten, z.B. nach einer bestimmten Anzahl von Setzvorgängen, durchgeführt werden. Aufgrund des geringen Zeitaufwands für die Reinigung verlängert sich die Prozesszeit kaum.Cleaning can be carried out at specified times, e.g. after a certain number of setting processes. Due to the low time required for cleaning, the process time is hardly increased.

In einer weiteren Ausgestaltung kann sogar erreicht werden, dass die Reinigung überhaupt keine prozesszeitverlängernde Wirkung auf den Setzprozess hat. In dieser Ausgestaltung ist die Steuerungsvorrichtung dazu eingerichtet, ein Signal zur Erzeugung des Druckluftimpulses zeitlich gekoppelt an ein Signal zur Zuführung eines Einpresselementes in den Elementhalter zu erzeugen. In der Verfahrensführung wird der Luftimpuls mittels eines Steuergerätes geschaltet und das Signal für den Luftimpuls zeitlich an ein Signal zur Zuführung eines Einpresselements in den Elementhalter gekoppelt. So kann die Reinigung durch den Druckluftimpuls stattfinden, während der Elementhalter mit einem weiteren Einpresselement bestückt wird. Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn die beiden Signale zeitgleich erzeugt werden, d.h. wenn die Zuführung eines Einpresselements in den Elementhalter zeitgleich mit der Erzeugung des Luftimpulses angestoßen wird. Die Schaltung des Ventils, insbesondere, wenn es sich um ein elektromagnetisches Ventil handelt, erfolgt quasi sofort und ohne Zeitverzug. Die Zuführung des nächsten Einpresselements erfolgt hingegen aufgrund der Trägheit der mechanischen Zuführvorrichtung mit einem gewissen Zeitversatz nach dem Signal. Indem nun beide Signale zeitgleich erzeugt werden, wird erreicht, dass die Druckluftreinigung bereits abgeschlossen ist, bevor oder wenn das nächste Einpresselement in den Elementhalter vorgeschoben wird. Die Reinigung erfolgt damit in genau dem Zeitfenster, das für die Zuführung des nächsten Einpresselements vorgesehen ist. So wird es möglich, die Reinigung z.B. zu jedem Setzvorgang durchzuführen und dennoch keine Verlängerung der Prozesszeit in Kauf nehmen zu müssen.In a further embodiment it can even be achieved that the cleaning has no process-time-prolonging effect on the setting process at all. In this embodiment, the control device is set up to generate a signal for generating the compressed air pulse in a time-coupled manner to a signal for feeding a press-in element into the element holder. In the course of the process, the air pulse is switched by means of a control unit and the signal for the air pulse is temporally coupled to a signal for feeding a press-in element into the element holder. This means that cleaning can take place using the compressed air pulse while the element holder is being fitted with another press-in element. It is particularly preferred here if the two signals are generated at the same time, i.e. if the feeding of a press-in element into the element holder is initiated at the same time as the generation of the air pulse. The switching of the valve, especially if it is an electromagnetic valve, takes place almost immediately and without a time delay. In contrast, the next press-in element is fed in with a certain time delay after the signal due to the inertia of the mechanical feed device. By now generating both signals at the same time, it is achieved that the compressed air cleaning is already completed before or when the next press-in element is advanced into the element holder. The cleaning thus takes place in exactly the time window that is provided for the delivery of the next press-in element. This makes it possible, for example, to carry out the cleaning for each setting process and still not have to accept an increase in the process time.

Eine besonders einfache und genaue Positionierung zwischen Sensor und Düsenöffnung wird in einer Ausgestaltung dadurch erreicht, dass der mindestens eine Luftverteilungskörper weiterhin als Aufnahme für den optischen Sensor dient. Hierzu kann der Luftverteilungskörper z.B. eine Aussparung oder eine Befestigungsmöglichkeit aufweisen, in der oder an der der Sensor befestigt werden kann.In one embodiment, a particularly simple and precise positioning between the sensor and the nozzle opening is achieved in that the at least one air distribution body continues to serve as a receptacle for the optical sensor. For this purpose, the air distribution body can, for example, have a recess or a fastening option in which or on which the sensor can be fastened.

In einer Ausgestaltung ist der mindestens eine Luftverteilungskörper mittels eines generativen Herstellungsverfahrens ausgebildet. Der Luftverteilungskörper kann z.B. mittels 3D-Druckverfahren oder Lithographieverfahren aus Kunststoff oder Metall hergestellt sein. Ein derart hergestellter Luftverteilungskörper bietet große Freiheitsgrade bezüglich der Geometrie des Druckluftkanals und der Düsenöffnung, so dass die Luftströmung auf den Sensor optimiert werden kann. Zudem bietet ein generatives Herstellverfahren die Möglichkeit, eine Aufnahmemöglichkeit für den Sensor direkt in den Luftverteilungskörper zu integrieren. Dadurch wird die Teilezahl reduziert, die Montage vereinfacht und die Reinigungswirkung optimiert.In one configuration, the at least one air distribution body is formed using an additive manufacturing process. The air distribution body can be made of plastic or metal, for example by means of 3D printing processes or lithography processes. An air distribution body produced in this way offers a large degree of freedom with regard to the geometry of the compressed air duct and the nozzle opening, so that the air flow onto the sensor can be optimized. In addition, a generative manufacturing process offers the possibility of integrating a mounting option for the sensor directly into the air distribution body. This reduces the number of parts, simplifies assembly and optimizes the cleaning effect.

Für ein optimales Abblasen von Staub und Beschichtungsabrieb von den Sensorflächen ist es in einer Ausgestaltung von Vorteil, wenn die mindestens eine Düsenöffnung in Relation zum optischen Sensor derart angeordnet ist, dass die Luftströmung entlang der Längsachse des Elementhalters und in Setzrichtung, d.h. in Richtung auf das Bauteil, gerichtet ist. Durch diese Anordnung wird Staub und Beschichtungsabrieb von dem Elementhalter weg geblasen. Neben der Sensorreinigung kann zudem auch eine zusätzliche Reinigung des Elementhalters erreicht werden, wodurch wiederum die Staubbelastung des Sensors reduziert wird und die Gefahr der Wiederanschmutzung verringert wird.In order to optimally blow off dust and coating debris from the sensor surfaces, it is advantageous in one configuration if the at least one nozzle opening is arranged in relation to the optical sensor in such a way that the air flow is along the longitudinal axis of the element holder and in the setting direction, i.e. in the direction of the component, is directed. With this arrangement, dust and coating debris are blown away from the element holder. In addition to the sensor cleaning, an additional cleaning of the element holder can also be achieved, which in turn reduces the dust load on the sensor and reduces the risk of re-soiling.

In einer weiteren Ausgestaltung kann das Ausblasen von Staub aus dem Elementhalter dadurch verbessert werden, dass die Düsenöffnung ringförmig ausgebildet ist und radial um eine Längsachse des Elementhalters herum verläuft.In a further embodiment, the blowing of dust out of the element holder can be improved in that the nozzle opening is ring-shaped and runs radially around a longitudinal axis of the element holder.

Als optischer Sensor kann beispielsweise ein Reflexionsmodell verwendet werden, bei dem Lichtquelle und Lichtaufnahmeelement in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Dieser optische Sensor detektiert die Anwesenheit eines Einpresselements, indem er das vom Einpresselement reflektierte Licht der Lichtquelle empfängt. Hierzu ist der Sensor derart angeordnet, dass sich das Einpresselement (wenn es in dem Elementhalter aufgenommen ist) im Strahlengang bzw. Sensorbereich des Sensors befindet.A reflection model can be used as the optical sensor, for example, in which the light source and light receiving element are arranged in a common housing. This optical sensor detects the presence of a press-in element by receiving the light from the light source reflected by the press-in element. For this purpose, the sensor is arranged in such a way that the press-in element (when it is accommodated in the element holder) is located in the beam path or sensor area of the sensor.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist als optischer Sensor ein Lichtschrankensensor verwendet. Dieser weist einen baulich getrennten Sender (Lichtquelle) und Empfänger (Lichtaufnahmeelement) auf. Sender und Empfänger werden auf gegenüberliegenden Seiten des Elementhalters angeordnet, so dass das vom Sender abgestrahlte Licht auf den Empfänger gerichtet ist. Auf seinem Weg passiert das Licht den Elementaufnahmebereich des Elementhalters, d.h. den Bereich, in dem das Einpresselement vom Elementhalter gehalten wird. Ist nun kein Einpresselement im Elementhalter, so trifft das Licht ungehindert auf den Empfänger. Ist dagegen ein Einpresselement im Elementhalter angeordnet, so unterbricht dieses den Lichtstrahl, was vom Empfänger detektiert wird. Bei Verwendung eines Lichtschrankensensors kann es von Vorteil sein, wenn in einer Ausgestaltung zwei separate Luftverteilungskörper vorgesehen sind. Ein Luftverteilungskörper weist dann eine erste Düsenöffnung auf, die auf den Sender gerichtet ist um diesen zu reinigen und der zweite Luftverteilungskörper weist eine zweite Düsenöffnung auf, die auf den Empfänger gerichtet ist um diesen zu reinigen. Eine derartige Ausgestaltung ermöglicht eine besonders flexible Anordnung von Sender und Empfänger in Relation zum Elementhalter. Die Düsenöffnungen können insbesondere schlitzförmig sein, wodurch auch bei großen Sensorflächen eine gute Reinigungswirkung erzielt wird.In a preferred embodiment, a light barrier sensor is used as the optical sensor. This has a structurally separate transmitter (light source) and receiver (light receiving element). The transmitter and receiver are placed on opposite sides of the element holder so that the light emitted by the transmitter is directed towards the receiver. On its way, the light passes through the element receiving area of the element holder, i.e. the area where the press-fit element is held by the element holder. If there is no press-in element in the element holder, the light hits the receiver unhindered. If, on the other hand, a press-in element is arranged in the element holder, this interrupts the light beam, which is detected by the receiver. When using a light barrier sensor, it can be advantageous if two separate air distribution bodies are provided in one embodiment. One air distribution body then has a first nozzle opening which is directed towards the transmitter in order to clean it and the second air distribution body has a second nozzle opening which is directed towards the receiver in order to clean it. Such an embodiment enables a particularly flexible arrangement of transmitter and receiver in relation to the element holder. The nozzle openings can in particular be in the form of slits, as a result of which a good cleaning effect is achieved even with large sensor surfaces.

Gleichwohl kann bei Verwendung eines Lichtschrankensensors auch nur ein einziger Luftverteilungskörper vorgesehen sein, der dann z.B. zwei getrennte Düsenöffnungen (für Sender und Empfänger) aufweist oder eine Düsenöffnung, mit der sowohl Sender als auch Empfänger gereinigt werden. Nevertheless, when using a light barrier sensor, only a single air distribution body can be provided, which then has, for example, two separate nozzle openings (for transmitter and receiver) or one nozzle opening with which both transmitter and receiver can be cleaned.

Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben sind, gelten auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.Features and details that are described in connection with the device also apply in connection with the method according to the invention and vice versa, so that the disclosure of the individual aspects of the invention is or can always be referred to reciprocally.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff „kann“ verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The features mentioned in the claims and in the description can each be essential to the invention individually or in any combination. If the term "can" is used in this application, it is both the technical possibility and the actual technical implementation.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen in schematischer Darstellung:

1 eine beispielhafte Setzvorrichtung in einer Schnittansicht,
2 die Setzvorrichtung aus 2 in einer Untersicht,
3 eine schematische Darstellung einer weiteren möglichen Anordnung der Düsenöffnung.

Exemplary embodiments are explained below with reference to the accompanying drawings. It shows in a schematic representation:

1 an exemplary setting device in a sectional view,
2 the setting device 2 in a bottom view
3 a schematic representation of another possible arrangement of the nozzle opening.

1 und 2 zeigen eine beispielhafte Setzvorrichtung 1 zur Durchführung des Verfahrens. Die Setzvorrichtung 1 beinhaltet eine Setzeinheit 10 mit einem Elementhalter 12 und einer nicht dargestellten Matrize. Elementhalter 12 und Matrize wirken zusammen und erzeugen die zum Setzvorgang notwendige Setzkraft und pressen das Einpresselement 2 in ein (nicht dargestelltes) Bauteil. Hierbei kann der Elementhalter 12 bewegt werden und/oder die Matrize. 1 and 2 show an exemplary setting device 1 for carrying out the method. The setting device 1 includes a setting unit 10 with an element holder 12 and a die, not shown. The element holder 12 and die work together and generate the setting force required for the setting process and press the press-in element 2 into a component (not shown). Here, the element holder 12 can be moved and/or the matrix.

Für den Setzvorgang wird das Einpresselement 2 dem Elementhalter 12 automatisiert zugeführt und in einem Aufnahmeabschnitt 14 gehalten. Hierzu wird eine Zuführvorrichtung 20 verwendet, die Einpresselemente 2, 2A, ... zunächst in ein Magazin 22 befördert und von dort einzeln in den Elementhalter 12 einschiebt. Das Einschieben kann z.B. mit einem nicht dargestellten pneumatischen Schieber erfolgen. Es ist eine Steuerungsvorrichtung 24 vorgesehen, die eingerichtet ist um das Zuführen von Einpresselementen 2 zu steuern und ein Signal erzeugt zum Einschieben des nächsten Einpresselements 2A aus dem Magazin 22 in den Elementhalter 12.For the setting process, the press-in element 2 is automatically fed to the element holder 12 and held in a receiving section 14 . For this purpose, a feeding device 20 is used, which first conveys the press-in elements 2, 2A, . . . into a magazine 22 and from there pushes them individually into the element holder 12. It can be pushed in, for example, with a pneumatic slide (not shown). A control device 24 is provided, which is set up to control the feeding of press-in elements 2 and generates a signal for pushing the next press-in element 2A from the magazine 22 into the element holder 12.

Die Setzvorrichtung 1 weist weiterhin einen Sensor 30 in Form eines Lichtschrankensensors auf, welcher eingerichtet ist um die Anwesenheit eines Einpresselements 2 in dem Elementhalter 12 zu detektieren. Der Sensor 30 beinhaltet einen Sender 32 und einen Empfänger 34. Sender 32 und Empfänger 34 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Elementhalters 12 angeordnet (bezogen auf die Längsachse L des Elementhalters 12), wobei die Ausrichtung so gewählt ist, dass die Lichtschranke 36 durch Aussparungen 15, 16 durch den Aufnahmeabschnitt 14 des Elementhalters 12 hindurch verläuft. Solange kein Einpresselement im Elementhalter 12 ist, kann das Licht der Lichtschranke - wie durch die gestrichelte Linie in 2 angedeutet - vom Sender 32 zum Empfänger 34 gelangen. Ist ein Einpresselement 2 im Elementhalter 12 aufgenommen (1), so wird die Lichtschranke 36 unterbrochen, was vom Sensor 30 detektiert wird. Das Sensorsignal kann von einer Steuerungsvorrichtung 38 erfasst und z.B. bei der Steuerung des Setzvorgangs berücksichtigt werden.The setting device 1 also has a sensor 30 in the form of a light barrier sensor, which is set up to detect the presence of a press-in element 2 in the element holder 12 . The sensor 30 includes a transmitter 32 and a receiver 34. The transmitter 32 and receiver 34 are arranged on opposite sides of the element holder 12 (relative to the longitudinal axis L of the element holder 12), the orientation being selected such that the light barrier 36 passes through recesses 15 , 16 runs through the receiving section 14 of the element holder 12 . As long as there is no press-in element in the element holder 12, the light from the light barrier - as indicated by the dashed line in 2 indicated - get from the transmitter 32 to the receiver 34. If a press-in element 2 is accommodated in the element holder 12 ( 1 ), the light barrier 36 is interrupted, which is detected by the sensor 30. The sensor signal can be detected by a control device 38 and taken into account, for example, when controlling the setting process.

Zur Reinigung des Lichtschrankensensors 30 weist die Setzvorrichtung 1 weiterhin zwei Luftverteilungskörper 40, 50 auf. Jeder Luftverteilungskörper 40, 50 weist eine Druckluftanschlussöffnung 42, 52, einen Druckluftkanal 44, 54 und eine Düsenöffnung 46, 56 auf. Auf Seiten der Druckluftanschlussöffnung 42, 52 stehen die Luftkanäle 44, 54 jeweils über eine Druckluftleitung 60, 62 und ein elektromagnetisches Ventil 64, 66 mit einer nicht dargestellten Druckluftversorgung in Verbindung. Die Ventile 64, 66 werden mittels einer Steuerungsvorrichtung 70 geschaltet, wodurch eine Luftströmung von der Druckluftversorgung in den Luftverteilungskörper freigegeben bzw. unterbrochen wird. Die Luftströmung D (dargestellt durch die Pfeile in 1) tritt an der Düsenöffnung 46, 56 aus den Luftverteilungskörpern 40, 50 aus und ist auf den Sender 32 bzw. Empfänger 34 gerichtet. Die Luftströmung ist so beschaffen, dass die Sensorflächen, d.h. die Flächen, an denen das Lichtsignal aus dem Sender austritt bzw. in den Empfänger eintritt, von Staub und Abrieb gereinigt werden. In dem gezeigten Beispiel sind die Düsenöffnungen 46, 56 schlitzförmig gestaltet. Vorzugsweise erstrecken sich die Düsenöffnungen 46, 56 in ihrer Länge über mindestens 2/3 der Breite des Sensors 30, wie in 2 gezeigt, kann die Länge der Düsenöffnung auch im Wesentlichen der Breite des Sensors entsprechen. Es kann vorzugsweise Druckluft mit einem Überdruck gegenüber Umgebungsdruck im Bereich von 0 bar bis 1 bar verwendet werden.To clean the light barrier sensor 30, the setting device 1 also has two air distribution bodies 40, 50. Each air distribution body 40, 50 has a compressed air connection opening 42, 52, a compressed air channel 44, 54 and a nozzle opening 46, 56. On the side of the compressed air connection opening 42, 52, the air channels 44, 54 are each connected to a compressed air supply, not shown, via a compressed air line 60, 62 and an electromagnetic valve 64, 66. The valves 64, 66 are switched by means of a control device 70, as a result of which an air flow from the compressed air supply into the air distribution body is released or interrupted. The air flow D (represented by the arrows in 1 ) emerges from the air distribution bodies 40, 50 at the nozzle opening 46, 56 and is directed towards the transmitter 32 and receiver 34, respectively. The air flow is such that the sensor surfaces, ie the surfaces where the light signal exits the transmitter or enters the receiver, are cleaned of dust and abrasion. In the example shown, the nozzle openings 46, 56 are designed in the form of slots. The length of the nozzle openings 46, 56 preferably extends over at least 2/3 of the width of the sensor 30, as shown in FIG 2 shown, the length of the nozzle opening can also essentially correspond to the width of the sensor. Compressed air with an overpressure in relation to the ambient pressure in the range from 0 bar to 1 bar can preferably be used.

Die Steuerungsvorrichtung 70 ist dazu eingerichtet, die Ventile 64, 66 so anzusteuern, dass die Luftströmung als ein kurzer Druckluftimpuls an den Düsenöffnungen 46, 56 austritt, der eine Dauer von 1 Sekunde oder weniger und vorzugsweise eine Dauer im Bereich von 50 ms bis 100 ms hat. Darüber hinaus erzeugt die Steuerungsvorrichtung 70 das Signal zur Erzeugung des Druckluftimpulses so, dass es zeitlich an ein Signal zur Befüllung des Elementhalters 12 gekoppelt ist. Vorzugsweise werden beide Signale zeitgleich erzeugt. Der Luftimpuls wird quasi unmittelbar erzeugt, da die elektromagnetischen Ventile 64, 66 sehr schnell schalten. Aufgrund der Trägheit der Zuführvorrichtung 20 vergehen dagegen einige Millisekunden, bis das nächste Einpresselement 2A tatsächlich in den Elementhalter 12 eingeschoben wird. The control device 70 is set up to control the valves 64, 66 in such a way that the air flow exits the nozzle openings 46, 56 as a short pulse of compressed air which has a duration of 1 second or less and preferably a duration in the range from 50 ms to 100 ms Has. In addition, the control device 70 generates the signal for generating the compressed air pulse in such a way that it is temporally linked to a signal for filling the element holder 12 . Both signals are preferably generated at the same time. The air pulse is generated almost immediately since the electromagnetic valves 64, 66 switch very quickly. On the other hand, due to the inertia of the feed device 20 , a few milliseconds elapse before the next press-in element 2A is actually pushed into the element holder 12 .

Im Resultat wird durch diese gekoppelte Ansteuerung erreicht, dass der Sensor 30 mittels Druckluft in demselben Zeitfenster gereinigt werden kann, das für die Befüllung des Elementhalters 12 mit dem nächsten Einpresselement 2A vorzusehen ist. So wird eine Reinigung des Sensors 30 zu jedem Setzvorgang möglich, ohne dass eine Prozessunterbrechung oder Taktzeiterhöhung notwendig ist.As a result, this coupled control means that the sensor 30 can be cleaned by means of compressed air in the same time window that is to be provided for filling the element holder 12 with the next press-in element 2A. It is thus possible to clean the sensor 30 for each setting process without a process interruption or cycle time increase being necessary.

Der Luftverteilungskörper 40, 50 ist mittels eines generativen Verfahrens, wie z.B. im 3D-Druck hergestellt. Der Luftverteilungskörper 40, 50 dient weiterhin als eine Aufnahme für den Sensor 30. Genauer gesagt, ist der Sender 32 im ersten Luftverteilungskörper 40 aufgenommen und der Empfänger 34 ist im zweiten Luftverteilungskörper 50 aufgenommen.The air distribution body 40, 50 is produced using a generative process, such as 3D printing. The air distribution body 40, 50 also serves as a receptacle for the sensor 30. More specifically, the transmitter 32 is housed in the first air distribution body 40 and the receiver 34 is housed in the second air distribution body 50.

3 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Düsenöffnung 76. Gleiche Bezugszeichen stellen bereits zu 1 oder 2 beschriebene Merkmale dar und werden nicht erneut beschrieben. In dieser Ausgestaltung ist nur eine einzige Düsenöffnung vorgesehen, die ringförmig um den Elementhalter 12 (bzw. die Längsachse des Elementhalters 12) herum verläuft. Hierdurch kann auch eine Reinigung des Elementhalters 12 erzielt werden, wodurch die Staubbelastung des Sensors weiter verringert wird. Eine ringförmige Düsenöffnung kann in einem einzigen Luftverteilungskörper ausgebildet sein und mit der Druckluftversorgung wie zu 1 und 2 beschrieben verbunden sein. 3 shows an alternative configuration of the nozzle opening 76. The same reference numbers already apply 1 or 2 described mark times and will not be described again. In this embodiment, only a single nozzle opening is provided, which runs annularly around the element holder 12 (or the longitudinal axis of the element holder 12). In this way, cleaning of the element holder 12 can also be achieved, as a result of which the dust load on the sensor is further reduced. An annular nozzle orifice can be formed in a single air distribution body and connected to the compressed air supply as to 1 and 2 be connected as described.

Es versteht sich, dass die Form, Größe, Anordnung und Anzahl der Düsenöffnung(en) sowie die Dauer und Stärke der Luftströmung variiert werden können, um die Reinigungswirkung anzupassen und zu optimieren.It goes without saying that the shape, size, arrangement and number of the nozzle opening(s) as well as the duration and strength of the air flow can be varied in order to adapt and optimize the cleaning effect.

BezugszeichenlisteReference List

11: Setzvorrichtungsetting device
2, 2A2, 2A: Einpresselementpress-in element
1010: Setzeinheitsetting unit
1212: Elementhalterelement holder
1414: Aufnahmeabschnittrecording section
15, 1615, 16: Aussparungenrecesses
2020: Zuführvorrichtungfeeding device
2222: Magazinmagazine
2424: Steuerungsvorrichtungcontrol device
3030: Sensorsensor
3232: SenderChannel
3434: Empfängerrecipient
3636: LichtschrankePhotoelectric barrier
3838: Steuerungsvorrichtungcontrol device
40, 5040, 50: Luftverteilungskörperair distribution body
42, 5242, 52: Druckluftanschlussöffnungcompressed air connection opening
44, 5444, 54: Luftkanäleair ducts
46, 5646, 56: Düsenöffnungnozzle opening
48, 5848, 58: Aufnahmerecording
60, 6260, 62: Druckluftleitungcompressed air line
64, 6664, 66: VentilValve
7070: Steuerungsvorrichtungcontrol device
DD: Druckluftimpulscompressed air pulse
LL: Längsachselongitudinal axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 19731222 A1 [0003]
DE 102008018428 A1 [0003]

Claims

Setting device for press-in elements with: a setting unit (10) with an element holder (12) for receiving a press-in element (2) during a setting process, an automatic feed device (20) for feeding press-in elements (2, 2A) into the element holder (12), an optical sensor (30) which is set up to detect a press-fit element (2) accommodated in the element holder (12), at least one air distribution body (40) with a compressed air duct (44) with a compressed air connection opening (42) for connection to a compressed air supply and at least one nozzle opening (46), the nozzle opening (46) being set up for an air flow (D) in the direction of a sensor surface of the optical sensor (30) when compressed air is introduced into the compressed air channel (44) via the compressed air connection opening (42), a valve (64) for interrupting and releasing the air flow between the compressed air supply and the nozzle opening (46) and a control device (70) which is set up to actuate the valve (64).

Setting device after Claim 1 , wherein the valve (64, 66) is an electromagnetic valve.

Setting device according to one of the preceding claims, whereby the control device (70) is set up to actuate the valve (64, 66) to generate a compressed air pulse.

Setting device after patent claim 3 , wherein the control device (70) is set up to generate a signal for generating the compressed air pulse (D) coupled in time to a signal for feeding a press-in element (2) into the element holder (12).

Setting device according to one of the preceding claims, wherein the at least one air distribution body (40, 50) also serves as a receptacle (48, 58) for the optical sensor.

Setting device according to one of the preceding claims, wherein the at least one air distribution body (40, 50) is formed by means of an additive manufacturing process.

Setting device according to one of the preceding claims, wherein the at least one nozzle opening (46, 56) is arranged in relation to the optical sensor (30) in such a way that the air flow is directed along a longitudinal axis (L) of the element holder (12) and in the setting direction.

Setting device according to one of the preceding claims, whereby the nozzle opening (76) is ring-shaped and extends radially around a longitudinal axis (L) of the element holder (12).

Setting device according to one of the preceding claims, whereby the optical sensor (30) is a light barrier sensor with a structurally separate transmitter (32) and receiver (34).

Method for operating a setting device for press-in elements according to one of the preceding claims, in which press-in elements (2, 2A) are automatically fed to the element holder (12) of the setting unit (10) and are pressed into at least one component by means of the setting unit (10), wherein the presence of a press-in element (2) in the element holder (12) is monitored by means of the optical sensor (30), and a sensor surface of the optical sensor (30) is cleaned by means of an air flow (D) emerging from the nozzle opening (46, 56).

procedure after Claim 10 , in which the air flow (D) is directed onto the sensor surface in the form of a compressed air pulse.

procedure after Claim 11 In which the compressed air pulse is switched by means of a control device (70) and the signal for generating the compressed air pulse is coupled in time to a signal for feeding a press-in element (2) into the element holder (12).