DE102021213122A1 - Heizstiftvorrichtung, Heißklebesystem mit der Heizstiftvorrichtung und Verfahren zu einem Heizen eines beheizbaren Stifts einer Heizstiftvorrichtung - Google Patents

Heizstiftvorrichtung, Heißklebesystem mit der Heizstiftvorrichtung und Verfahren zu einem Heizen eines beheizbaren Stifts einer Heizstiftvorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Heizstiftvorrichtung, insbesondere für ein Heißklebesystem, mit einem, insbesondere induktiv, beheizbaren Stift (14) zu einer Ausgabe von einem Medium, insbesondere Kleber, wobei der Stift (14) ein Heizelement (20) umfasst, mit einer Basisstation (16), die einen Aufnahmebereich (22) zur Aufnahme des Stifts (14) und eine Übertragungseinheit (30) zu einem, insbesondere induktiven, Erhitzen des Heizelements (20) umfasst, wobei die Basisstation (16) dazu vorgesehen ist, den Stift (14) zu einem, insbesondere induktiven, Erhitzen des Heizelements (20) des Stifts (14) mittels der Übertragungseinheit (30) in dem Aufnahmebereich (22) aufzunehmen, mit einer Sensoreinheit (40) zu einer Erfassung einer Temperatur des Heizelements (20) und mit einer Erfassungseinheit (42) zu einer Erkennung von Objekten, insbesondere dem Stift (14) und/oder Fremdkörpern, im Aufnahmebereich (22).Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit (40) ein Sensorelement (46) umfasst, das als Teil des Stifts (14) ausgebildet ist, wobei das Sensorelement (46) entlang einer Einführrichtung (32) zur Aufnahme des Stifts (14) in der Basisstation (16) beabstandet von dem Heizelement (20) angeordnet ist.

Description

  • Stand der Technik
  • Es ist bereits eine Heizstiftvorrichtung mit einem beheizbaren Stift zu einer Ausgabe von einem Medium, wobei der Stift ein Heizelement umfasst, mit einer Basisstation, die einen Aufnahmebereich zur Aufnahme des Stifts und eine Übertragungseinheit zu einem Erhitzen des Heizelements umfasst, wobei die Basisstation dazu vorgesehen ist, den Stift zu einem, insbesondere induktiven, Erhitzen des Heizelements des Stifts mittels der Übertragungseinheit in dem Aufnahmebereich aufzunehmen, mit einer Sensoreinheit zu einer Erfassung einer Temperatur des Heizelements und mit einer Erfassungseinheit zu einer Erkennung von Objekten, insbesondere dem Stift und/oder Fremdkörpern, im Aufnahmebereich, vorgeschlagen worden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Erfindung geht aus von einer Heizstiftvorrichtung, insbesondere für eine Heißklebevorrichtung, mit einem, insbesondere induktiv, beheizbaren Stift zu einer Ausgabe von einem Medium, insbesondere Kleber, wobei der Stift ein Heizelement umfasst, mit einer Basisstation, die einen Aufnahmebereich zur Aufnahme des Stifts und eine Übertragungseinheit zu einem, insbesondere induktiven, Erhitzen des Heizelements umfasst, wobei die Basisstation dazu vorgesehen ist, den Stift zu einem, insbesondere induktiven, Erhitzen des Heizelements des Stifts mittels der Übertragungseinheit in dem Aufnahmebereich aufzunehmen, mit einer Sensoreinheit zu einer Erfassung einer Temperatur des Heizelements und mit einer Erfassungseinheit zu einer Erkennung von Objekten, insbesondere dem Stift und/oder Fremdkörpern, im Aufnahmebereich.
  • Es wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit ein Sensorelement umfasst, das als Teil des Stifts ausgebildet ist, wobei das Sensorelement entlang einer Einführrichtung zur Aufnahme des Stifts in der Basisstation beabstandet von dem Heizelement angeordnet ist. Insbesondere ist der Stift dazu vorgesehen, über eine Bewegung in Einführrichtung relativ zur Basisstation an der Basisstation, insbesondere in dem Aufnahmebereich, angeordnet zu werden. Bevorzugt ist der Stift dazu vorgesehen, zum Erhitzen des Heizelements, vorzugsweise hinsichtlich einer maximalen Längserstreckung des Stifts, zumindest teilweise, insbesondere zumindest größtenteils innerhalb des Aufnahmebereichs angeordnet zu werden. Insbesondere erstreckt sich die maximale Längserstreckung des Stifts entlang einer Haupterstreckungsachse des Stifts. Bevorzugt ist die Einführrichtung bei einem Aufnehmen des Stifts in dem Aufnahmebereich im Wesentlichen parallel zur maximalen Längserstreckung des Stifts ausgerichtet. Die Einführrichtung ist im Wesentlichen geradlinig ausgebildet. Unter „im Wesentlichen parallel“ soll insbesondere eine Ausrichtung einer Geraden, einer Ebene oder einer Richtung, insbesondere der Einführrichtung, relativ zu einer anderen Geraden, einer anderen Ebene oder einer Bezugsrichtung, insbesondere einer die maximale Längserstreckung des Stifts bzw. die Haupterstreckungsachse des Stifts umfassenden Geraden, verstanden werden, wobei die Gerade, die Ebene oder die Richtung gegenüber der anderen Geraden, der anderen Ebene oder der Bezugsrichtung eine Abweichung kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2°, aufweist. Besonders bevorzugt ist das Sensorelement und das Heizelement entlang der maximalen Längserstreckung des Stifts betrachtet beabstandet voneinander angeordnet. Insbesondere soll die Einführrichtung als eine Richtung verstanden werden, in welche der Stift bewegt werden muss, um auf einer vorgesehenen Position zum Erhitzen des Heizelements innerhalb des Aufnahmebereichs der Basisstation angeordnet zu werden. Insbesondere ist die Einführrichtung als eine vorgesehene Bewegungsrichtung des Stifts zur Anordnung des Stifts an der Basisstation innerhalb des Aufnahmebereichs ausgebildet. Bevorzugt beträgt ein minimaler Abstand des Heizelements und des Sensorelements parallel zur Einführrichtung und/oder zur maximalen Längserstreckung des Stifts mindestens 0,5 cm, vorzugsweise mindestens 1 cm und besonders bevorzugt mindestens 1,5 cm. Es ist denkbar, dass das Heizelement und das Sensorelement über ein Verbindungselement miteinander verbunden sind.
  • Bevorzugt ist das Sensorelement als eine Wicklung, insbesondere eine Spule, ausgebildet. Insbesondere besteht das Sensorelement aus einem Metall. Der Stift umfasst vorzugsweise eine Mittelachse, die insbesondere koaxial zur Haupterstreckungsachse des Stifts ausgebildet ist. Insbesondere weist das Sensorelement eine Mittelachse auf, die im Wesentlichen parallel zur Mittelachse des Stifts ausgerichtet ist. Bevorzugt erstreckt sich das Sensorelement koaxial zur Mittelachse des Stifts, wobei insbesondere eine Mittelachse des Sensorelements, um die sich das Sensorelement erstreckt, die Mittelachse des Stifts umfasst. Vorzugsweise ist das Heizelement aus einem ferromagnetischen Metall, insbesondere Edelstahl, ausgebildet. Bevorzugt ist das Heizelement hohl, vorzugsweise hülsenförmig, ausgebildet. Insbesondere begrenzt das Heizelement eine Durchführung, wobei das Heizelement dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand zur Verwendung des Stifts das Medium zur Ausgabe über die Durchführung zu erhitzen. Bevorzugt ist das Heizelement zumindest teilweise innerhalb eines Endbereichs, insbesondere einem Vorderteil, des Stifts angeordnet. Bevorzugt ist das Sensorelement entlang der Einführrichtung betrachtet vor dem Heizelement angeordnet. Vorzugsweise umfasst der Stift ein Gehäuse, wobei insbesondere das Heizelement und/oder das Sensorelement zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses des Stifts angeordnet sind.
  • Bevorzugt ist die Übertragungseinheit zu einem induktiven Erhitzen des Heizelements vorgesehen. Vorzugsweise umfasst die Übertragungseinheit ein Übertragungselement, welches insbesondere als eine Induktionsspule ausgebildet ist. Bevorzugt begrenzt die Basisstation eine Ausnehmung, welche den Aufnahmebereich ausbildet. Bevorzugt erstreckt sich das Übertragungselement um eine Mittelachse der Ausnehmung. Die Ausnehmung ist vorzugsweise im Wesentlichen längsförmig ausgebildet. Insbesondere weist die Ausnehmung eine im Wesentlichen zylinderförmige Grundform auf. Insbesondere ist der Stift dazu vorgesehen, zum Erhitzen des Heizelements derart in dem Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung angeordnet zu werden, dass die Einführrichtung und/oder die maximale Längserstreckung des Stifts im Wesentlichen parallel zur Mittelachse der Ausnehmung ausgerichtet ist. Das Übertragungselement ist vorzugsweise derart angeordnet, dass die Mittelachse der Ausnehmung mittig durch eine Querschnittsfläche des Übertragungselements verläuft. Das Übertragungselement ist vorzugsweise dazu vorgesehen, das Heizelement in einem an der Basisstation, insbesondere dem Aufnahmebereich, aufgenommenen und/oder innerhalb der Ausnehmung angeordneten Zustand des Stifts über ein magnetisches Wechselfeld induktiv zu erhitzen.
  • Vorzugsweise umfasst die Sensoreinheit ein Erfassungselement, welches dazu vorgesehen ist, zur Erfassung der Temperatur des Heizelements mit dem Sensorelement, insbesondere berührungslos, zusammenzuwirken. Das Erfassungselement ist bevorzugt als eine Wicklung, insbesondere Spule, ausgebildet. Vorzugsweise ist das Erfassungselement dazu vorgesehen, zur Erfassung der Temperatur des Heizelements induktiv mit dem Sensorelement gekoppelt zu werden. Die Heizstiftvorrichtung umfasst insbesondere eine Auswerteeinheit, die dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einem durch die Sensoreinheit, insbesondere das Sensorelement, beeinflussten Messsignal des Erfassungselements die Temperatur des Heizelements zu ermitteln.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Heizstiftvorrichtung kann bei einer Bewegung des Stifts zumindest teilweise parallel zur Einführrichtung, beispielsweise bei einem Einführen des Stifts in die Basisstation, vorteilhaft einfach eine getrennte Erfassung des Sensorelements und des Heizelements ermöglicht werden. Dadurch kann eine vorteilhaft einfache und schnelle Erkennung des Stifts und/oder Unterscheidung des Stifts von einem Fremdkörper ermöglicht werden. Insbesondere kann über eine vorgegebene Beabstandung des Heizelements und des Sensorelements entlang der Einführrichtung am Stift eine vorteilhaft einfache und kostengünstige Identifikation des Stifts an der Basisstation erreicht werden.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Heizstiftvorrichtung eine Auswerteeinheit, insbesondere die vorher genannte Auswerteeinheit, umfasst, wobei die Erfassungseinheit ein Erfassungselement, insbesondere das vorher genannte Erfassungselement der Sensoreinheit, und zumindest zwei mittels dem Erfassungselement erfassbare Detektionselemente umfasst, die entlang der Einführrichtung beabstandet voneinander und getrennt von dem Erfassungselement angeordnet sind, insbesondere als Teil des Stifts ausgebildet sind, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, eine Anordnung des Stifts in dem Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung über eine sequenzielle Erfassung der zumindest zwei Detektionselemente mittels dem Erfassungselement zu erkennen. Es kann eine vorteilhaft einfache und schnelle Erkennung des Stifts und/oder Unterscheidung des Stifts von einem Fremdkörper beim Einführen des Stifts an der Basisstation ermöglicht werden. Vorzugsweise ist das Erfassungselement dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einer Veränderung eines Messsignals Objekte, insbesondere den Stift und/oder Fremdkörper, im Aufnahmebereich zu erkennen. Bevorzugt ist das Messsignal als ein zeitlicher Verlauf einer elektrischen Spannung ausgebildet, welche insbesondere durch einen elektrischen Strom durch das Erfassungselement beeinflusst wird. Vorzugsweise ist das Erfassungselement dazu vorgesehen, zur Erzeugung des Messsignals mit einem Steuerstrom angesteuert, insbesondere angeregt, zu werden, wobei insbesondere ein magnetisches Wechselfeld aufgebaut wird, welches sich zumindest teilweise durch den Aufnahmebereich erstreckt. Bevorzugt wird das Messsignal durch eine Beeinflussung des über das Erfassungselement erzeugten magnetischen Wechselfelds, beispielsweise mittels Gegeninduktion mit dem Sensorelement, dem Heizelement oder einem Fremdkörper, an dem Erfassungselement erzeugt. Besonders bevorzugt sind die zumindest zwei Detektionselemente als Teil des Stifts ausgebildet. Vorzugsweise ist das Erfassungselement dazu vorgesehen, die zwei Detektionselemente bei einer Anordnung des Stifts an der Basisstation, insbesondere dem Aufnahmebereich, und/oder innerhalb der Ausnehmung, vorzugsweise zu einem Erhitzen des Heizelements, zu erfassen. Bevorzugt ist das Erfassungselement dazu vorgesehen, die zwei Detektionselemente bei einer Anordnung des Stifts an der Basisstation, insbesondere dem Aufnahmebereich, und/oder innerhalb der Ausnehmung, vorzugsweise zu einem Erhitzen des Heizelements, zeitlich beabstandet voneinander zu erfassen. Vorzugsweise sind die zumindest zwei Detektionselemente derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass die zwei Detektionselemente bei der Anordnung des Stifts an der Basisstation, insbesondere dem Aufnahmebereich, und/oder innerhalb der Ausnehmung, vorzugsweise zu einem Erhitzen des Heizelements, bevorzugt in Einführrichtung, zeitlich nacheinander an dem Erfassungselement vorbei, insbesondere durch das Erfassungselement hindurch, bewegt werden. Insbesondere ist das Erfassungselement dazu vorgesehen, die zumindest zwei Detektionselemente über Muster, insbesondere Abfallzeiten bei einer Dämpfung, im Messsignal bzw. in zeitlich voneinander erfassten Messsignalen zu erfassen. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die Messsignale des Erfassungselements zu einer Erkennung der Anordnung des Stifts in dem Aufnahmebereich bzw. innerhalb der Ausnehmung auszuwerten. Bevorzugt sind die zumindest zwei Detektionselemente entlang der Einführrichtung, entlang der Haupterstreckungsachse und/oder entlang der maximalen Längserstreckung des Stifts betrachtet hintereinander angeordnet. Unter einer „Auswerteeinheit“ soll insbesondere eine Einheit einer Prozessoreinheit, beispielsweise einem FPGA, einem Mikrocontroller, einem Prozessor o.dgl., und mit einer Speichereinheit, beispielsweise einem physischen Speicher, einer Festplatte, einem Speicher-Stick o.dgl., sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramm verstanden werden. Insbesondere umfasst die Auswerteeinheit eine Steuerelektronik. Bevorzugt ist die Auswerteeinheit zur Ansteuerung des Erfassungselements und/oder der Übertragungseinheit vorgesehen. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Erfassungssequenz der Detektionselemente, insbesondere des Heizelements und des Sensorelements, die Anordnung des Stifts im Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung zu erkennen. Bevorzugt ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, eine Reihenfolge der über das Erfassungselement erfassten Detektionselemente, insbesondere des Heizelements und des Sensorelements, mit der vorgegebenen Erfassungssequenz der Detektionselemente, insbesondere des Heizelements und des Sensorelements, zu vergleichen, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die Anordnung des Stifts im Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung zu erkennen, falls die Reihenfolge der über das Erfassungselement erfassten Detektionselemente, insbesondere des Heizelements und des Sensorelements, im Wesentlichen der vorgegebenen Erfassungssequenz der Detektionselemente, insbesondere des Heizelements und des Sensorelements, entspricht. Insbesondere umfasst die vorgegebene Erfassungssequenz der Detektionselemente, insbesondere des Heizelements und des Sensorelements, eine feste Reihenfolge der Detektionselemente, insbesondere des Heizelements und des Sensorelements, wobei vorzugsweise das Heizelement vor dem Sensorelement erfasst wird, und/oder ein Zeitintervall, innerhalb dessen die Detektionselemente, insbesondere des Heizelements und des Sensorelements, nacheinander erfasst werden sollen.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die zumindest zwei Detektionselemente, insbesondere bei einem Einführen des Stifts in den Aufnahmebereich entlang der Einführrichtung, mittels dem Erfassungselement, vorzugsweise unabhängig von einer Anordnung der Detektionselemente an dem Stift oder der Basisstation, unterscheiden zu können. Es kann vorteilhaft einfach ein Einführen des Stifts an der Basisstation mit einer falschen Ausrichtung erkannt werden. Es kann vorteilhaft ein ungewolltes unvollständiges Einführen des Stifts an der Basisstation erkannt werden, insbesondere bei einer Erkennung eines der Detektionselemente in Abwesenheit des anderen Detektionselements. Insbesondere sind die zumindest zwei Detektionselemente derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass über die zwei Detektionselemente erzeugte Messsignale des Erfassungselements unabhängig von einem jeweiligen Erfassungszeitpunkt der Messsignale voneinander verschieden ausgebildet sind. Vorzugsweise weisen die zumindest zwei Detektionselemente im Wesentlichen parallel zur Einführrichtung und/oder zur maximalen Längserstreckung des Stifts eine voneinander verschiedene maximale Erstreckung auf. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die zumindest zwei Detektionselemente entlang ihrer jeweiligen maximalen Erstreckung, die insbesondere jeweils im Wesentlichen parallel zur Einführrichtung und/oder zur maximalen Längserstreckung des Stifts ausgerichtet ist, eine voneinander verschiedene Dichte- bzw. Masseverteilung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die zumindest zwei Detektionselemente quer zur Einführrichtung und/oder zur maximalen Längserstreckung des Stifts eine voneinander verschiedene maximale Quererstreckung und/oder eine voneinander verschiedene Dichte- bzw. Masseverteilung aufweisen. Insbesondere ist denkbar, dass die zumindest zwei Detektionselemente derart ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass die zwei Detektionselemente während einer Anordnung des Stifts an der Basisstation, insbesondere dem Aufnahmebereich, und/oder innerhalb der Ausnehmung, vorzugsweise zu einem Erhitzen des Heizelements, insbesondere beim Vorbeibewegen an dem bzw. Hindurchbewegen durch das Erfassungselement, einen voneinander verschiedenen minimalen Abstand zum Erfassungselement aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die zumindest zwei Detektionselemente aus voneinander verschiedenen Materialien bestehen bzw. voneinander verschiedene Materialzusammensetzungen aufweisen. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die Übertragungseinheit nach einem Erkennen des Stifts in dem Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung zum Erhitzen des Heizelements anzusteuern und/oder zu aktivieren. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die Übertragungseinheit zum Erhitzen des Heizelements in Abhängigkeit von der über die Sensoreinheit erfassten Temperatur des Heizelements anzusteuern und/oder zu regeln. Bevorzugt ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die Anordnung des Stifts in dem Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung zu erkennen, wenn der Stift in einer vorgegebenen Heizposition angeordnet ist. Insbesondere ist die Basisstation dazu vorgesehen, das Heizelement des Stifts, insbesondere lediglich, bei einer Anordnung in der Heizposition zu erhitzen. Es ist denkbar, dass die Basisstation im Aufnahmebereich und/oder im Bereich der Ausnehmung zumindest ein Haltemittel ausbildet, das dazu vorgesehen ist, den Stift bei der Anordnung in dem Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung in der Heizposition zu halten und/oder zu fixieren. Beispielsweise ist das zumindest eine Haltemittel als ein Fortsatz, als eine Aufnahmeausnehmung, als ein Haken o.dgl. ausgebildet und/oder zu einer kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung mit dem Stift in der Heizposition, beispielsweise über eine Rast- oder eine Klemmverbindung vorgesehen.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass eines der zumindest zwei Detektionselemente als das Heizelement des Stifts ausgebildet ist, wobei ein anderes der zumindest zwei Detektionselemente als das Sensorelement ausgebildet ist. Es kann eine vorteilhaft geringe Anzahl an verschiedenen Bauteilen der Heizstiftvorrichtung, insbesondere des Stifts, ermöglicht werden. Dadurch können vorteilhaft geringe Herstellungs- und Wartungskosten erreicht werden. Zudem kann ein vorteilhaft geringes Gewicht des Stifts ermöglicht werden. Vorzugsweise ist das Erfassungselement dazu vorgesehen, bei einer Anordnung des Stifts an der Basisstation, insbesondere dem Aufnahmebereich, und/oder innerhalb der Ausnehmung, vorzugsweise zu einem Erhitzen des Heizelements, das Heizelement und das Sensorelement zeitlich versetzt zueinander zu erfassen. Bevorzugt ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, eine Anordnung des Stifts in dem Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung über eine sequenzielle Erfassung des Heizelements und des Sensorelements mittels dem Erfassungselement zu erkennen.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Erfassungselement entlang der Einführrichtung beabstandet von, insbesondere vor, der Übertragungseinheit, insbesondere dem Übertragungselement, angeordnet ist. Es kann eine vorteilhaft einfache und kostengünstige Ausgestaltung des Erfassungselements ermöglicht werden, insbesondere da ungewollte Störeffekte bei der Erfassung vorteilhaft reduziert werden können. Es kann vorteilhaft einfach eine aufeinanderfolgende Erfassung des Heizelements und eines anderen Detektionselements, insbesondere des Sensorelements, beim Einführen des Stifts zur Wechselwirkung mit der Umwandlungseinheit ermöglicht werden. Insbesondere sind das Erfassungselement und das Übertragungselement entlang der Mittelachse der Ausnehmung, welche insbesondere den Aufnahmebereich ausbildet, betrachtet hintereinander angeordnet.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass das Erfassungselement als eine Wicklung, insbesondere eine Spule, ausgebildet ist und als Teil der Sensoreinheit ausgebildet ist, wobei das Erfassungselement dazu vorgesehen ist, über eine Wechselwirkung mit dem Sensorelement eine Temperatur des Heizelements zu ermitteln, wobei das Erfassungselement dazu vorgesehen ist, die zumindest zwei Detektionselemente zu einer Erkennung einer Anordnung des Stifts in dem Aufnahmebereich sequenziell zu erfassen. Es kann eine vorteilhaft geringe Anzahl an verschiedenen Bauteilen der Heizstiftvorrichtung, insbesondere des Stifts, ermöglicht werden. Dadurch können vorteilhaft geringe Herstellungs- und Wartungskosten erreicht werden. Es können potentielle ungewollte Störeffekte bei einer gleichzeitigen Erkennung des Stifts bzw. von Fremdkörpern und Erfassung der Temperatur des Heizelements über voneinander verschiedene Bauteile vorteilhaft verhindert werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die zumindest zwei Detektionselemente über ein Verbindungselement des Stifts, insbesondere elektrisch leitend, miteinander verbunden sind. Es kann eine vorteilhaft gleichzeitige Erkennung des Stifts bzw. von Fremdkörpern und Erfassung der Temperatur des Heizelements über die zwei Detektionselemente ermöglicht werden. Bevorzugt ist das Verbindungselement als ein temperaturabhängiger Widerstand, insbesondere ein NTC-Widerstand oder ein PTC-Widerstand, ausgebildet. Vorzugsweise weist das Verbindungselement einen sich in Abhängigkeit von einer Temperatur des Verbindungselements ändernden elektrischen Widerstand auf. Besonders bevorzugt ist das Verbindungselement thermisch leitend mit dem Heizelement bzw. dem Detektionselement verbunden. Bevorzugt ist das Verbindungselement stoffschlüssig mit dem Heizelement bzw. dem Detektionselement verbunden. Vorzugsweise ist das Verbindungselement elektrisch leitend mit dem Sensorelement bzw. dem anderen Detektionselement verbunden. Besonders bevorzugt ist das Erfassungselement dazu vorgesehen, die Temperatur des Heizelements über das mit dem Verbindungselement verbundene Sensorelement zu erfassen, wobei sich insbesondere das durch das Sensorelement bewirkte Messsignal des Erfassungselements in Abhängigkeit von dem elektrischen Widerstand des Verbindungselements ändert. Bevorzugt sind das Sensorelement und das Verbindungselement parallel zueinander geschaltet.
  • Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Erfassungseinheit ein, insbesondere das vorher genannte, Erfassungselement und eine Halbbrücken-Schaltung umfasst, die dazu vorgesehen ist, das Erfassungselement zur Erkennung von Objekten im Aufnahmebereich und/oder zu einer Erfassung der Temperatur des Heizelements über das Sensorelement anzusteuern. Es kann vorteilhaft einfach und kostengünstig ein Messsignal zur Erkennung des Stifts bzw. von Fremdkörpern und zur Erfassung der Temperatur des Heizelements erzeugt werden. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhaft geringe Anforderung an Rechenleistung einer Auswerteeinheit zur Auswertung des Messsignals ermöglicht werden. Dadurch kann eine vorteilhaft kostengünstige Ausgestaltung erreicht werden. Insbesondere ist die Halbbrücken-Schaltung als Teil der Basisstation ausgebildet. Bevorzugt umfasst die Halbbrücken-Schaltung zwei Transistoren, insbesondere zwei MOSFET's (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren). Bevorzugt ist die Halbbrücken-Schaltung dazu vorgesehen, die Transistoren zeitlich versetzt zueinander zu schalten. Die Halbbrücken-Schaltung ist bevorzugt dazu vorgesehen, in einem ersten Schaltzustand, wobei insbesondere ein erster Transistor der zwei Transistoren geschaltet ist, an dem Erfassungselement eine zeitlich konstante Versorgungs-Spannung anzulegen. Vorzugsweise ist die Halbbrücken-Schaltung dazu vorgesehen, in einem zweiten Schaltzustand, wobei insbesondere ein zweiter Transistor der zwei Transistoren geschaltet ist, das Erfassungselement spannungsfrei zu halten oder eine Spannung an dem Erfassungselement anzulegen, die kleiner ist als die Versorgungs-Spannung. Insbesondere ist das Erfassungselement dazu vorgesehen, bei einem Übergang von dem ersten Schaltzustand der Halbbrücken-Schaltung in den zweiten Schaltzustand der Halbbrücken-Schaltung durch Selbstinduktion einen Stromfluss zu erzeugen. Die Halbbrücken-Schaltung umfasst vorzugsweise einen Kondensator, der dazu vorgesehen ist, durch den über das Erfassungselement induzierten Strom ein Spannungssignal in Form einer Wechselspannung zu erzeugen. Bevorzugt bilden der Kondensator und das als Wicklung, insbesondere als Spule, ausgebildete Erfassungselement einen Schwingkreis aus, welcher insbesondere dazu vorgesehen ist, beim Übergang von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand angeregt zu werden. Vorzugsweise ist eine Abfallzeit des Spannungssignals abhängig von anderen Objekten in einem Umfeld des Erfassungselements, vorzugsweise in dem Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung, insbesondere von Fremdkörpern und/oder dem Stift, bevorzugt dem Heizelement, dem Sensorelement bzw. den Detektionselementen. Es ist denkbar, dass die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die Abfallzeit des Spannungssignals in dem zweiten Schaltzustand zu ermitteln. Insbesondere entspricht die Abfallzeit des Spannungssignals einem Zeitintervall zwischen dem Umschalten von dem ersten Schaltzustand auf den zweiten Schaltzustand und einem Unterschreiten eines Grenzwerts des Spannungssignals, dessen Betrag vorzugsweise größer als 0 ist. Insbesondere bewirken Objekte in einem Umfeld des Erfassungselements, vorzugsweise in dem Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung, insbesondere Fremdkörper und/oder der Stift, bevorzugt das Heizelement, das Sensorelement bzw. die Detektionselemente, jeweils Änderungen einer Energie des magnetischen Wechselfelds des Erfassungselements, wobei insbesondere die Abfallzeit verändert, insbesondere verkürzt oder verlängert, wird. Insbesondere ist eine durch das mit dem Verbindungselement verbundene Sensorelement bewirkte induktive Last, von welcher das magnetische Wechselfeld des Erfassungselements beeinflusst wird, abhängig von einem momentanen elektrischen Widerstand des Verbindungselements, welcher insbesondere von der Temperatur des Heizelements abhängt.
  • Zudem wird vorgeschlagen, dass die Erfassungseinheit ein Erfassungselement und einen Tiefpass-Filter zu einer Auswertung eines Messsignals des Erfassungselements umfasst. Es kann ein vorteilhaft kurzes Messsignal realisiert werden. Dadurch kann eine vorteilhaft hohe Messfrequenz ermöglicht werden. Es kann vorteilhaft einfach und kostengünstig ein Messsignal zur Erkennung des Stifts bzw. von Fremdkörpern und zur Erfassung der Temperatur des Heizelements erzeugt werden. Es kann vorteilhaft ein als Dämpfungskurve ausgebildetes Messsignal ermöglicht werden. Dadurch kann eine vorteilhaft kostengünstige Ausgestaltung einer Auswerteeinheit erreicht werden. Vorzugsweise ist der Tiefpass-Filter dazu vorgesehen, das Spannungssignal während einem Abfall zu dämpfen. Insbesondere ist der Tiefpass-Filter dazu vorgesehen, die durch den Kondensator bewirkte Wechselspannung in ein im Wesentlichen konstant abfallendes Spannungssignal umzuwandeln, welches insbesondere das Messsignal ausbildet. Bevorzugt sind/ist die Halbbrückenschaltung und/oder der Tiefpass-Filter zusammen als eine analoge Schaltung ausgebildet. Der Tiefpass-Filter umfasst insbesondere einen Dämpfungskondensator und zwei elektrische Widerstände, die insbesondere parallel zu dem Dämpfungskondensator geschaltet sind. Vorzugsweise ist der Dämpfungskondensator parallel zu dem Kondensator geschaltet. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die Abfallzeit des gedämpften Spannungssignals in dem zweiten Schaltzustand zu ermitteln, wobei insbesondere der Grenzwert des Spannungssignals zur Ermittlung der Abfallzeit größer als 0 ist. Insbesondere wirken Fremdkörper und/oder der Stift, insbesondere das Heizelement, das Sensorelement und/oder die Detektionselemente, im Aufnahmebereich bzw. der Ausnehmung als eine induktive Last auf den über die Halbbrückenschaltung, den Tiefpass-Filter und das Erfassungselement ausgebildeten Schwingkreis. Bevorzugt ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, eine Anordnung des Stifts im Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung, eine Anwesenheit von Fremdkörpern im Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung und die Temperatur des Heizelements, insbesondere beim Erhitzen des Heizelements, über eine mittels der Erfassungseinheit ermittelte Abfallzeit des Messsignals/Spannungssignals zu erkennen/erfassen. Bevorzugt ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die Übertragungseinheit zu aktivieren, wenn der Stift, insbesondere das Heizelement und vorzugsweise danach das Sensorelement, im Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung erkannt wird/werden. Es ist denkbar, dass die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die Übertragungseinheit zu deaktivieren, wenn der Stift im Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung angeordnet ist und mittels der Erfassungseinheit zusätzlich ein Fremdkörper im Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung erkannt wird. Insbesondere ist die Erfassungseinheit dazu vorgesehen, einen Übergang von dem ersten Schaltzustand zu dem zweiten Schaltzustand zur Ermittlung der Abfallzeit zum Erfassen eines Objekts, insbesondere des Stifts und/oder eines Fremdkörpers, im Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung mit einer Frequenz von mindestens 10 Hz, vorzugsweise mindestens 50 Hz, besonders bevorzugt mindestens 70 Hz und ganz besonders bevorzugt mindestens 100 Hz, auszuführen. Insbesondere ist die Sensoreinheit dazu vorgesehen, einen Übergang von dem ersten Schaltzustand zu dem zweiten Schaltzustand zur Ermittlung der Abfallzeit zum Erfassen der Temperatur des Heizelements mit einer Frequenz von mindestens 2 Hz, vorzugsweise mindestens 5 Hz und besonders bevorzugt mindestens 10 Hz, auszuführen. Vorzugsweise ist die Übertragungseinheit dazu vorgesehen, bei einem Erhitzen, vorzugsweise zu Beginn eines Heizvorgangs, des Heizelements über das Übertragungselement eine Leistung des Übertragungselements zu erfassen und bevorzugt zu überwachen. Insbesondere ist die Übertragungseinheit dazu vorgesehen, ein Erhitzen des Heizelements und/oder eine Bestromung des Übertragungselements zum Erhitzen des Heizelements zu unterbrechen und/oder zu stoppen, falls die erfasste Leistung des Übertragungselements einen vorgegebenen Grenzwertbereich der Leistung überschreitet und/oder unterschreitet. Insbesondere beträgt der Grenzwertbereich der Leistung zwischen 50 W und 200 W, vorzugsweise zwischen 70 W und 150 W besonders bevorzugt zwischen 80 W und 120 W und ganz besonders bevorzugt zwischen 90 W und 110 W. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die erfasste Leistung des Übertragungselements mit der über die Sensoreinheit erfassten Temperatur des Heizelements zu vergleichen und vorzugsweise eine Korrelation der Leistung und der Temperatur zu überwachen. Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, ein Erhitzen des Heizelements und/oder eine Bestromung des Übertragungselements zum Erhitzen des Heizelements zu unterbrechen und/oder zu stoppen, falls mittels der Auswerteeinheit eine Abweichung einer zu erwartenden Korrelation der Leistung und der Temperatur erkannt wird, beispielsweise falls die Leistung des Übertragungselements bei im Wesentlichen gleichbleibender Temperatur ansteigt.
  • Weiter wird ein Heißklebesystem mit einer erfindungsgemäßen Heizstiftvorrichtung vorgeschlagen.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Heißklebesystems kann eine vorteilhaft hohe Sicherheit und Benutzerfreundlichkeit ermöglicht werden, insbesondere da ein eingeführter Stift einfach und schnell vor einem Beginn eines Heizvorgangs erkannt werden kann. Zudem kann eine vorteilhaft kompakte und kostengünstige Ausgestaltung ermöglicht werden.
  • Außerdem geht die Erfindung aus von einem Verfahren zu einem Heizen eines, insbesondere induktiv, beheizbaren Stifts einer Heizstiftvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Heizstiftvorrichtung, über eine Basisstation der Heizstiftvorrichtung, wobei in zumindest einem Verfahrensschritt ein Heizelement des Stifts mittels einer Übertragungseinheit der Basisstation, insbesondere induktiv, erhitzt wird.
  • Es wird vorgeschlagen, dass in zumindest einem Verfahrensschritt bei einem Einführen des Stifts in einen Aufnahmebereich und/oder die Ausnehmung der Basisstation entlang einer Einführrichtung zumindest zwei Detektionselemente einer Erfassungseinheit der Heizstiftvorrichtung mittels einem getrennt von den zumindest zwei Detektionselementen ausgebildeten Erfassungselement der Erfassungseinheit zeitlich beabstandet voneinander erfasst werden, wobei mittels einer Auswerteeinheit der Heizstiftvorrichtung die Anordnung des Stifts in dem Aufnahmebereich über eine sequenzielle Erfassung der zumindest zwei Detektionselemente erkannt wird. Vorzugsweise werden in einem Verfahrensschritt, insbesondere dem vorher genannten Verfahrensschritt, bei einem Einführen des Stifts in den Aufnahmebereich und/oder die Ausnehmung der Basisstation entlang der Einführrichtung das Sensorelement und das Heizelement des Stifts mittels dem getrennt von dem Sensorelement und dem Heizelement, insbesondere als Teil der Basisstation, ausgebildeten Erfassungselement der Erfassungseinheit zeitlich beabstandet voneinander erfasst werden. Vorzugsweise wird mittels der Auswerteeinheit die Anordnung des Stifts in dem Aufnahmebereich über eine sequenzielle Erfassung des Sensorelements und des Heizelements erkannt, wobei insbesondere das Heizelement beim Einführen des Stifts vor dem Sensorelement erfasst wird. Vorzugsweise erfolgt eine Aktivierung der Übertragungseinheit der Basisstation zu einem Erhitzen des Heizelements, falls die Anordnung des Stifts in dem Aufnahmebereich mittels der Auswerteeinheit erkannt wird. Insbesondere wird die Übertragungseinheit mittels der Auswerteeinheit angesteuert und/oder aktiviert. Insbesondere wird der Stift über die Erfassungseinheit, insbesondere das Erfassungselement, und die Auswerteeinheit erkannt, wenn der Stift in der Heizposition an der Basisstation angeordnet wird. Vorzugsweise wird die Übertragungseinheit mittels der Auswerteeinheit aktiviert, wenn die vorgegebene Erfassungssequenz erkannt wird. Insbesondere wird die Übertragungseinheit mittels der Auswerteeinheit aktiviert, wenn mittels der Erfassungseinheit das Heizelement und das Sensorelement erfasst/erkannt werden, wobei das Heizelement vor dem Sensorelement erfasst/erkannt wird. Vorzugsweise wird ein Erhitzen des Heizelements über die Übertragungseinheit, insbesondere mittels der Auswerteeinheit, gestoppt oder ausgesetzt, wenn eine erfasste Leistung des Übertragungselements den vorgegebenen Grenzwertbereich der Leistung über- oder unterschreitet.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Verfahrens kann vorteilhaft einfach eine Erkennung des Stifts beim Einführen in den Aufnahmebereich ermöglicht werden, insbesondere vor einem Heizvorgang. Es kann vorteilhaft ein Einführen des Stifts in den Aufnahmebereich bzw. ein Erreichen einer vorgesehenen Heizposition des Stifts im Aufnahmebereich zu einem Erhitzen des Heizelements vorteilhaft detailliert überwacht werden. Dadurch kann eine vorteilhaft hohe Sicherheit beim Heizen des Stifts ermöglicht werden.
  • Die erfindungsgemäße Heizstiftvorrichtung, das erfindungsgemäße Heißklebesystem und/oder das erfindungsgemäße Verfahren sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können/kann die erfindungsgemäße Heizstiftvorrichtung, das erfindungsgemäße Heißklebesystem und/oder das erfindungsgemäße Verfahren zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
  • Figurenliste
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Es zeigen:
    • 1 einen schematischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Heißklebesystems mit einer erfindungsgemäßen Heizstiftvorrichtung, welche zu einer Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Heizen eines beheizbaren Stifts vorgesehen ist, bei einem Einführen des Stifts in eine Basisstation der Heizstiftvorrichtung,
    • 2 den schematischen Querschnitt des erfindungsgemäßen Heißklebesystems mit der erfindungsgemäßen Heizstiftvorrichtung, wobei der Stift in einer Heizposition zumindest teilweise innerhalb der Basisstation angeordnet ist,
    • 3 ein schematisches Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Heizstiftvorrichtung zur Erfassung einer Temperatur eines Heizelements des Stifts und zur Erkennung des Stifts und/oder von Fremdkörpern in einem Aufnahmebereich der Basisstation,
    • 4 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Messsignals der erfindungsgemäßen Heizstiftvorrichtung zur Erfassung einer Temperatur eines Heizelements des Stifts und zur Erkennung des Stifts und/oder von Fremdkörpern in einem Aufnahmebereich der Basisstation und
    • 5 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Heizen des beheizbaren Stifts der erfindungsgemäßen Heizstiftvorrichtung über die Basisstation.
  • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In den 1 und 2 ist schematisch ein Heißklebesystem 10 zu einem flexiblen Ausgeben von Heißkleber gezeigt. Das Heißklebesystem 10 umfasst eine Heizstiftvorrichtung 12, die einen Stift 14 und eine Basisstation 16 umfasst. Der Stift 14 ist dazu vorgesehen, den Heißkleber auszugeben. Der Stift 14 umfasst insbesondere eine Ladekammer 18 zu einer Aufnahme von festen Klebeelementen des Klebers, vorzugsweise Pellets o.dgl. Der Stift 14 umfasst ein Heizelement 20 zu einem Erhitzen der Klebeelemente, wobei insbesondere die Klebeelemente schmelzen und als Heißkleber ausgegeben werden können. Das Heißklebesystem 10 ist insbesondere kabelgebunden ausgebildet und umfasst ein Netzteil zu einer elektrischen Versorgung der Heizstiftvorrichtung 12 (in Figuren nicht gezeigt), insbesondere der Basisstation 16. Die Basisstation 16 umfasst einen Aufnahmebereich 22 zu einer Aufnahme des Stifts 14. Der Aufnahmebereich 22 ist durch eine im Wesentlichen längliche zylinderförmige Ausnehmung 24 gebildet, die durch ein Gehäuse 26 der Basisstation 16 begrenzt ist. Die Basisstation 16 umfasst ein als Anschlagsfläche ausgebildetes Haltemittel 28 zu einem Halten des Stifts 14 in einer Heizposition innerhalb der Ausnehmung 24 bzw. im Aufnahmebereich 22 (vgl. 2). Es sind aber auch andere Ausgestaltungen von Haltemitteln der Basisstation 16 denkbar, beispielsweise als Klammern, als Klemmelemente, als Haken o.dgl. Die Basisstation 16 umfasst eine Übertragungseinheit 30 zu einem induktiven Erhitzen des Heizelements 20. Die Basisstation 16 ist dazu vorgesehen, den Stift 14 zu einem induktiven Erhitzen des Heizelements 20 des Stifts 14 mittels der Übertragungseinheit 30 in dem Aufnahmebereich 22 aufzunehmen, wobei insbesondere der Stift 14 zumindest größtenteils innerhalb der Ausnehmung 24 angeordnet wird (vgl. 2). In 1 ist der Stift 14 insbesondere während einem Anordnen an der Basisstation 16, insbesondere in dem Aufnahmebereich 22, bevorzugt während einem Einführen in die Ausnehmung 24 gezeigt. In 2 ist der Stift 14 insbesondere in der Heizposition zu einem Erhitzen des Heizelements 20 über die Übertragungseinheit 30 gezeigt, wobei insbesondere der Stift 14 größtenteils innerhalb der Ausnehmung 24 und/oder an dem Haltemittel 28 angeordnet ist. Es sind auch andere Ausgestaltungen des Stifts 14 und/oder der Basisstation 16 denkbar, beispielsweise mit einem anders ausgebildeten Aufnahmebereich 22, der beispielsweise seitlich an dem Gehäuse 26 angeordnet ist und/oder wobei der Stift 14 lediglich teilweise aufgenommen wird. Der Stift 14 ist dazu vorgesehen, über eine Bewegung entlang einer Einführrichtung 32 an der Basisstation 16, insbesondere in dem Aufnahmebereich 22 bzw. innerhalb der Ausnehmung 24, angeordnet zu werden. Die Einführrichtung 32 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu einer maximalen Längserstreckung 34, einer Haupterstreckungsachse und/oder einer Mittelachse 36 des Stifts 14. Insbesondere ist die Einführrichtung 32 bei einem Einführen des Stifts 14 in den Aufnahmebereich 22 im Wesentlichen parallel zu einer Mittelachse 38 des Aufnahmebereichs 22/der Ausnehmung 24 ausgerichtet. Der Stift 14 ist dazu vorgesehen, über eine Bewegung in Einführrichtung 32 relativ zur Basisstation 16 an der Basisstation 16, insbesondere in dem Aufnahmebereich 22, angeordnet zu werden. Der Stift 14 ist dazu vorgesehen, zum Erhitzen des Heizelements 20 bzw. in der Heizposition, vorzugsweise hinsichtlich der maximalen Längserstreckung 34 des Stifts 14, zumindest größtenteils innerhalb des Aufnahmebereichs 22 angeordnet zu werden. Insbesondere erstreckt sich die maximale Längserstreckung 34 des Stifts 14 entlang einer Haupterstreckungsachse des Stifts 14. Bevorzugt ist die Einführrichtung 32 bei einem Aufnehmen des Stifts 14 in dem Aufnahmebereich 22 im Wesentlichen parallel zur maximalen Längserstreckung 34 des Stifts 14 ausgerichtet. Die Einführrichtung 32 ist im Wesentlichen geradlinig ausgebildet.
  • Die Heizstiftvorrichtung 12 umfasst eine Sensoreinheit 40 zu einer Erfassung einer Temperatur des Heizelements 20 und eine Erfassungseinheit 42 zu einer Erkennung von Objekten, insbesondere dem Stift 14 und/oder Fremdkörpern, im Aufnahmebereich 22, insbesondere innerhalb der Ausnehmung 24. Die Heizstiftvorrichtung 12 umfasst eine Auswerteeinheit 44, die als Teil der Basisstation 16 ausgebildet ist. Die Auswerteeinheit 44 ist insbesondere als eine bestückte Elektronikplatine ausgebildet und umfasst eine als Mikrocontroller ausgebildete Prozessoreinheit (in Figuren nicht gezeigt).
  • Die Sensoreinheit 40 umfasst ein Sensorelement 46, das als Teil des Stifts 14 ausgebildet ist. Das Sensorelement 46 ist entlang der Einführrichtung 32 zur Aufnahme des Stifts 14 in der Basisstation 16 beabstandet von dem Heizelement 20 angeordnet. Das Sensorelement 46 und das Heizelement 20 sind entlang der maximalen Längserstreckung 34 des Stifts 14 betrachtet beabstandet voneinander angeordnet. Ein minimaler Abstand 48 des Heizelements 20 und des Sensorelements 46 parallel zur Einführrichtung 32 und/oder zur maximalen Längserstreckung 34 des Stifts 14 (siehe 1) beträgt mindestens 0,5 cm, vorzugsweise mindestens 1 cm und besonders bevorzugt mindestens 1,5 cm. Das Sensorelement 46 ist als eine Spule ausgebildet. Das Sensorelement 46 besteht aus einem Metall. Das Sensorelement 46 ist koaxial zur Mittelachse 36 des Stifts 14 ausgebildet und erstreckt sich um die Mittelachse 36 des Stifts 14, wobei insbesondere eine Mittelachse des Sensorelements 46, um die sich das Sensorelement 46 erstreckt, die Mittelachse 36 des Stifts 14 umfasst. Das Heizelement 20 ist aus einem ferromagnetischen Metall, vorzugsweise Edelstahl, ausgebildet. Das Heizelement 20 ist hohl ausgebildet, wobei das Heizelement 20 die Ladekammer 18 zumindest teilweise umschließt. Insbesondere umschließt das Heizelement 20 die Ladekammer 18 entlang der Mittelachse 36 des Stifts 14 betrachtet zumindest im Wesentlichen vollständig. Das Heizelement 20 ist insbesondere hülsenförmig ausgebildet und verjüngt sich zu einer Spitze des Stifts 14 hin. Das Heizelement 20 begrenzt eine Durchführung 50, die ein Teil der Ladekammer 18 bildet. Das Heizelement 20 ist dazu vorgesehen, in zumindest einem Betriebszustand zur Verwendung des Stifts 14 den Heißkleber zur Ausgabe über die Durchführung 50 zu erhitzen. Das Heizelement 20 ist in einem Endbereich 52, insbesondere einem Vorderteil, des Stifts 14 angeordnet, der die Spitze des Stifts 14 ausbildet. Das Sensorelement 46 ist entlang der Einführrichtung 32 betrachtet vor dem Heizelement 20 angeordnet. Der Stift 14 umfasst ein Gehäuse 54, wobei das Sensorelement 46 zumindest größtenteils innerhalb des Gehäuses 54 des Stifts 14 angeordnet ist. Die Übertragungseinheit 30 umfasst ein Übertragungselement 56, welches als eine Induktionsspule ausgebildet ist. Das Übertragungselement 56 erstreckt sich um die Mittelachse 38 der Ausnehmung 24. Der Stift 14 ist dazu vorgesehen, zum Erhitzen des Heizelements 20 derart in dem Aufnahmebereich 22 und/oder innerhalb der Ausnehmung 24 angeordnet zu werden, dass die Einführrichtung 32 und die maximale Längserstreckung 34 des Stifts 14 im Wesentlichen parallel zur Mittelachse 38 der Ausnehmung 24 ausgerichtet sind. Das Übertragungselement 56 ist derart angeordnet, dass die Mittelachse 38 der Ausnehmung 24 mittig durch eine Querschnittsfläche des Übertragungselements 56 verläuft. Das Übertragungselement 56 ist dazu vorgesehen, das Heizelement 20 in einem an der Basisstation 16, insbesondere dem Aufnahmebereich 22, aufgenommenen und/oder innerhalb der Ausnehmung 24 angeordneten Zustand des Stifts 14, wobei der Stift 14 in der Heizposition angeordnet ist, über ein magnetisches Wechselfeld induktiv zu erhitzen.
  • Die Erfassungseinheit 42 und die Sensoreinheit 40 umfassen, insbesondere zusammen, ein Erfassungselement 58 und zwei mittels dem Erfassungselement 58 erfassbare Detektionselemente 60, 62, die entlang der Einführrichtung 32 beabstandet voneinander und getrennt von dem Erfassungselement 58 angeordnet sind. Die Detektionselemente 60, 62 sind als Teil des Stifts 14 ausgebildet. Das Heizelement 20 des Stifts 14 bildet ein Detektionselement 60 der zwei Detektionselemente 60, 62 aus. Das Sensorelement 46 bildet ein anderes Detektionselement 62 der zwei Detektionselemente 60, 62 aus. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, eine Anordnung des Stifts 14 in dem Aufnahmebereich 22/innerhalb der Ausnehmung 24 über eine sequenzielle Erfassung der zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere des Heizelements 20 und des Sensorelements 46, mittels dem Erfassungselement 58 zu erkennen. Das Erfassungselement 58 ist dazu vorgesehen, zur Erfassung der Temperatur des Heizelements 20 mit dem Sensorelement 46 berührungslos, insbesondere über ein magnetisches Wechselfeld, zusammenzuwirken. Das Erfassungselement 58 ist als eine Spule ausgebildet, die um die Ausnehmung 24 angeordnet ist. Insbesondere ist das Erfassungselement 58 koaxial zur Mittelachse 38 der Ausnehmung 24 angeordnet. Das Erfassungselement 58 ist dazu vorgesehen, über eine Wechselwirkung mit dem Sensorelement 46 eine Temperatur des Heizelements 20 zu ermitteln und die zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere das Heizelement 20 und das Sensorelement 46, zu einer Erkennung einer Anordnung des Stifts 14 in dem Aufnahmebereich 22 sequenziell zu erfassen. Das Erfassungselement 58 ist dazu vorgesehen, zur Erfassung der Temperatur des Heizelements 20 induktiv mit dem Sensorelement 46 gekoppelt zu werden. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einem durch die Sensoreinheit 40, insbesondere das Sensorelement 46, beeinflussten Messsignal 64 (siehe 4) des Erfassungselements 58 die Temperatur des Heizelements 20 zu ermitteln. Das Erfassungselement 58 ist dazu vorgesehen, bei einer Anordnung des Stifts 14 an der Basisstation 16, insbesondere dem Aufnahmebereich 22 und/oder innerhalb der Ausnehmung 24, vorzugsweise zu einem Erhitzen des Heizelements 20, das Heizelement 20 und das Sensorelement 46 zeitlich versetzt zueinander zu erfassen. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, eine Anordnung des Stifts 14 in dem Aufnahmebereich 22 und/oder innerhalb der Ausnehmung 24 über eine sequenzielle Erfassung der Detektionselemente 60, 62, insbesondere des Heizelements 20 und des Sensorelements 46, mittels dem Erfassungselement 58 zu erkennen. Alternativ ist denkbar, dass die Erfassungseinheit zusätzlich zu dem Heizelement 20 und dem Sensorelement 46 Detektionselemente umfasst, welche vorzugsweise als Teil des Stifts 14, beispielsweise des Gehäuses 54 des Stifts 14, ausgebildet sind.
  • Das Erfassungselement 58 ist dazu vorgesehen, in Abhängigkeit von einer Veränderung des Messsignals 64 Objekte, insbesondere den Stift 14 und/oder Fremdkörper, im Aufnahmebereich 22 zu erkennen. Das Messsignal 64 ist als ein zeitlicher Verlauf einer elektrischen Spannung an einer mit dem Erfassungselement 58 verbundenen Schaltung ausgebildet (siehe 3 und 4). Das Erfassungselement 58 ist dazu vorgesehen, zur Erzeugung des Messsignals 64 mit einem Steuerstrom angesteuert, insbesondere angeregt, zu werden, wobei insbesondere ein magnetisches Wechselfeld aufgebaut wird, welches sich zumindest teilweise durch den Aufnahmebereich 22 erstreckt. Das Erfassungselement 58 ist dazu vorgesehen, dass durch eine Beeinflussung des über das Erfassungselement 58 erzeugten magnetischen Wechselfelds mittels Gegeninduktion mit dem Sensorelement 46, dem Heizelement 20 oder einem Fremdkörper, ein elektrischer Strom in dem Erfassungselement 58 fließt. Das Erfassungselement 58 ist dazu vorgesehen, die zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere das Heizelement 20 und das Sensorelement 46, bei einer Anordnung des Stifts 14 an der Basisstation 16, insbesondere dem Aufnahmebereich 22, und/oder innerhalb der Ausnehmung 24, vorzugsweise zu einem Erhitzen des Heizelements 20, zu erfassen. Das Erfassungselement 58 ist dazu vorgesehen, die zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere das Heizelement 20 und das Sensorelement 46, bei einer Anordnung des Stifts 14 an der Basisstation 16, insbesondere dem Aufnahmebereich 22 und/oder innerhalb der Ausnehmung 24, vorzugsweise zu einem Erhitzen des Heizelements 20, zeitlich beabstandet voneinander zu erfassen. Die zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere das Heizelement 20 und das Sensorelement 46, sind derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass die zwei Detektionselemente 60, 62 bei der Anordnung des Stifts 14 an der Basisstation 16, insbesondere dem Aufnahmebereich 22 und/oder innerhalb der Ausnehmung 24, in Einführrichtung 32 zeitlich nacheinander an dem Erfassungselement 58 vorbei, insbesondere durch das Erfassungselement 58 hindurch, bewegt werden. Das Erfassungselement 58 ist dazu vorgesehen, die zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere das Heizelement 20 und das Sensorelement 46, jeweils über ein Messsignal 64 zu erfassen, wobei Messignale 64 zur Erfassung der zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere des Heizelements 20 und des Sensorelements 46, zeitlich voneinander erfasst werden. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, über das Erfassungselement 58 erzeugte Messsignale 64 zu einer Erkennung der Anordnung des Stifts 14 in dem Aufnahmebereich 22 bzw. innerhalb der Ausnehmung 24 auszuwerten. Die zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere das Heizelement 20 und das Sensorelement 46, sind entlang der Einführrichtung 32, entlang der Haupterstreckungsachse und/oder entlang der maximalen Längserstreckung 34 des Stifts 14 betrachtet hintereinander angeordnet. Die Auswerteeinheit 44 ist zur Ansteuerung des Erfassungselements 58 und der Übertragungseinheit 30 vorgesehen. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Erfassungssequenz der Detektionselemente 60, 62, insbesondere des Heizelements 20 und des Sensorelements 46, die Anordnung des Stifts 14 im Aufnahmebereich 22 und/oder innerhalb der Ausnehmung 24 zu erkennen. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, eine Reihenfolge der über das Erfassungselement 58 erfassten Detektionselemente 60, 62, insbesondere des Heizelements 20 und des Sensorelements 46, mit der vorgegebenen Erfassungssequenz der Detektionselemente 60, 62, insbesondere des Heizelements 20 und des Sensorelements 46, zu vergleichen, wobei die Auswerteeinheit 44 dazu eingerichtet ist, die Anordnung des Stifts 14 im Aufnahmebereich 22 und/oder innerhalb der Ausnehmung 24 zu erkennen, falls die Reihenfolge der über das Erfassungselement 58 erfassten Detektionselemente 60, 62, insbesondere des Heizelements 20 und des Sensorelements 46, im Wesentlichen der vorgegebenen Erfassungssequenz der Detektionselemente 60, 62, insbesondere des Heizelements 20 und des Sensorelements 46, entspricht. Die vorgegebene Erfassungssequenz der Detektionselemente 60, 62, insbesondere des Heizelements 20 und des Sensorelements 46, umfasst insbesondere eine feste Reihenfolge der Detektionselemente 60, 62, insbesondere des Heizelements 20 und des Sensorelements 46, wobei vorzugsweise das Heizelement 20 vor dem Sensorelement 46 erfasst wird, und ein Zeitintervall, innerhalb dessen die Detektionselemente 60, 62, insbesondere das Heizelement 20 und das Sensorelement 46, nacheinander erfasst werden sollen.
  • Die zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere das Sensorelement 46 und das Heizelement 20, sind über ein als NTC-Widerstand ausgebildetes Verbindungselement 66 des Stifts 14 miteinander verbunden. Es sind insbesondere auch andere Ausgestaltungen des Verbindungselements 66 denkbar, beispielsweise als ein PTC-Widerstand. Insbesondere ist das Verbindungselement 66 als Teil der Sensoreinheit 40 ausgebildet und zu einer Erfassung der Temperatur des Heizelements 20 über das Sensorelement 46 und das Erfassungselement 58 vorgesehen. Das Verbindungselement 66 weist einen sich in Abhängigkeit von einer Temperatur des Verbindungselements 66 ändernden elektrischen Widerstand auf. Das Verbindungselement 66 ist zumindest thermisch leitend mit dem Heizelement 20 bzw. dem Detektionselement 60 verbunden. Das Verbindungselement 66 ist dazu vorgesehen, seine Temperatur in Abhängigkeit von einer Temperatur des Heizelements 20 zu ändern. Das Verbindungselement 66 ist insbesondere stoffschlüssig mit dem Heizelement 20 bzw. dem Detektionselement 60 verbunden. Das Verbindungselement 66 ist zumindest elektrisch leitend mit dem Sensorelement 46 bzw. dem anderen Detektionselement 62 verbunden. Das Erfassungselement 58 ist dazu vorgesehen, die Temperatur des Heizelements 20 über das mit dem Verbindungselement 66 verbundene Sensorelement 46 zu erfassen, wobei sich insbesondere das durch das Sensorelement 46 bewirkte Messsignal des Erfassungselements 58 in Abhängigkeit von dem elektrischen Widerstand des Verbindungselements 66 ändert. Insbesondere ändert sich durch eine Änderung des elektrischen Widerstands des Verbindungselements 66 eine induktive Last für das über das Erfassungselement 58 erzeugte magnetische Wechselfeld. Das Erfassungselement 58 ist entlang der Einführrichtung 32 beabstandet von der Übertragungseinheit 30, insbesondere dem Übertragungselement 56, angeordnet. Das Erfassungselement 58 ist entlang der Einführrichtung 32 vor der Übertragungseinheit 30, insbesondere dem Übertragungselement 56, angeordnet. Das Verbindungselement 66 ist entlang der Einführrichtung 32 bzw. senkrecht zur maximalen Längserstreckung 34 und/oder zur Mittelachse 36 des Stifts 14 betrachtet zumindest größtenteils, insbesondere im Wesentlichen vollständig, zwischen dem Sensorelement 46 und dem Heizelement 20 angeordnet. Insbesondere ist denkbar, dass das Verbindungselement 66 getrennt von dem Heizelement 20 ausgebildet ist und vorzugsweise derart in einem Nahbereich des Heizelements 20 angeordnet ist, dass das Verbindungselement 66 thermisch leitend mit dem Heizelement 20 gekoppelt ist.
  • Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, die zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere das Heizelement 20 und das Sensorelement 46, bei einem Einführen des Stifts 14 in den Aufnahmebereich 22 entlang der Einführrichtung 32 mittels dem Erfassungselement 58, vorzugsweise unabhängig von einer Anordnung der Detektionselemente 60, 62 an dem Stift 14 oder der Basisstation 16, unterscheiden zu können. Die zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere das Heizelement 20 und das Sensorelement 46, sind derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass über die zwei Detektionselemente 60, 62 erzeugte Messsignale 64 des Erfassungselements 58 unabhängig von einem jeweiligen Erfassungszeitpunkt der Messsignale 64 voneinander verschieden ausgebildet sind. Die zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere das Heizelement 20 und das Sensorelement 46, weisen im Wesentlichen parallel zur Einführrichtung 32 und/oder zur maximalen Längserstreckung 34 des Stifts 14 eine voneinander verschiedene maximale Erstreckung auf. Die zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere das Heizelement 20 und das Sensorelement 46, weisen entlang ihrer jeweiligen maximalen Erstreckung, die insbesondere jeweils im Wesentlichen parallel zur Einführrichtung 32 und/oder zur maximalen Längserstreckung 34 des Stifts 14 ausgerichtet ist, eine voneinander verschiedene Dichte- bzw. Masseverteilung auf. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die zwei Detektionselemente 60, 62 quer zur Einführrichtung 32 und/oder zur maximalen Längserstreckung 34 des Stifts 14 eine voneinander verschiedene maximale Quererstreckung und/oder eine voneinander verschiedene Dichte- bzw. Masseverteilung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die zwei Detektionselemente 60, 62 aus voneinander verschiedenen Materialien bestehen bzw. voneinander verschiedene Materialzusammensetzungen aufweisen. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, die Übertragungseinheit 30 nach einem Erkennen des Stifts 14 in dem Aufnahmebereich 22 und/oder innerhalb der Ausnehmung 24 zum Erhitzen des Heizelements 20 anzusteuern und/oder zu aktivieren. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, die Übertragungseinheit 30 zum Erhitzen des Heizelements 20 in Abhängigkeit von der über die Sensoreinheit 40 erfasste Temperatur des Heizelements 20 anzusteuern und/oder zu regeln. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, die Anordnung des Stifts 14 in dem Aufnahmebereich 22 und/oder innerhalb der Ausnehmung 24 zu erkennen, wenn der Stift 14 in einer vorgegebenen Heizposition angeordnet ist. Insbesondere ist die Basisstation 16 dazu vorgesehen, das Heizelement 20 des Stifts 14, insbesondere lediglich, bei einer Anordnung in der Heizposition zu erhitzen.
  • In 3 ist ein schematisches Ersatzschaltbild der Sensoreinheit 40 und der Erfassungseinheit 42 der Heizstiftvorrichtung 12 gezeigt. Die Erfassungseinheit 42 umfasst eine Halbbrücken-Schaltung 68, die dazu vorgesehen ist, das Erfassungselement 58 zur Erkennung von Objekten im Aufnahmebereich 22 und/oder zu einer Erfassung der Temperatur des Heizelements 20 über das Sensorelement 46 anzusteuern. Die Halbbrücken-Schaltung 68 ist als Teil der Basisstation 16 ausgebildet. Die Halbbrücken-Schaltung 68 umfasst zwei als MOSFET's ausgebildete Transistoren 70, 72. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, die zwei Transistoren 70, 72 zeitlich versetzt zueinander, insbesondere abwechselnd, zu schalten. Die Halbbrücken-Schaltung 68 ist dazu vorgesehen, in einem ersten Schaltzustand, wobei insbesondere ein erster Transistor 70 der zwei Transistoren 70, 72 geschaltet ist, an dem Erfassungselement 58 eine zeitlich konstante Versorgungs-Spannung anzulegen (vgl. 4). Die Halbbrücken-Schaltung 68 ist dazu vorgesehen, in einem zweiten Schaltzustand, wobei insbesondere ein zweiter Transistor 72 der zwei Transistoren 70, 72 geschaltet ist, das Erfassungselement 58 spannungsfrei zu halten, wobei insbesondere gegenüber dem ersten Schaltzustand ein elektrischer Strom durch das Erfassungselement 58 wegfällt. Bei einem Übergang von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand wird durch die Änderung eines elektrischen Stroms durch das Erfassungselement 58 ein elektrischer Gegenstrom induziert. Das Erfassungselement 58 ist dazu vorgesehen, bei einem Übergang von dem ersten Schaltzustand der Halbbrücken-Schaltung 68 in den zweiten Schaltzustand der Halbbrücken-Schaltung 68 durch Selbstinduktion einen Stromfluss zu erzeugen. Die Halbbrücken-Schaltung 68 umfasst einen Kondensator 74, der dazu vorgesehen ist, durch den über das Erfassungselement 58 induzierten Strom ein Spannungssignal in Form einer Wechselspannung zu erzeugen. Bevorzugt bilden der Kondensator 74 und das als Spule ausgebildete Erfassungselement 58 einen Schwingkreis aus, welcher insbesondere dazu vorgesehen ist, beim Übergang von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand angeregt zu werden. Eine Abfallzeit des Spannungssignals ist insbesondere abhängig von anderen Objekten in einem Umfeld des Erfassungselements 58, vorzugsweise in dem Aufnahmebereich 22 und/oder innerhalb der Ausnehmung 24, insbesondere von Fremdkörpern und/oder dem Stift 14, bevorzugt dem Heizelement 20, dem Sensorelement 46 bzw. den Detektionselementen 60, 62.
  • Die Erfassungseinheit 42 umfasst einen Tiefpass-Filter 76 zu einer Filterung des durch das Erfassungselement 58 erzeugten Spannungssignals. Der Tiefpass-Filter 76 ist dazu vorgesehen, das Spannungssignal zu dämpfen. Der Tiefpass-Filter 76 ist dazu vorgesehen, die durch den Kondensator 74 bewirkte Wechselspannung in ein im Wesentlichen konstant abfallendes Spannungssignal umzuwandeln, welches insbesondere das Messsignal 64 ausbildet. Die Halbbrückenschaltung 68 und der Tiefpass-Filter 76 sind zusammen als eine analoge Schaltung ausgebildet. Der Tiefpass-Filter 76 umfasst einen Dämpfungskondensator 78 und zwei elektrische Widerstände 80, 82, die insbesondere parallel zu dem Dämpfungskondensator 78 geschaltet sind. Der Dämpfungskondensator 78 ist parallel zu dem Kondensator 74 geschaltet. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, die Abfallzeit des gedämpften Spannungssignals, insbesondere des Messsignals 64, in dem zweiten Schaltzustand zu ermitteln, wobei insbesondere ein Grenzwert des Spannungssignals zur Ermittlung der Abfallzeit größer als 0 ist. Insbesondere entspricht die Abfallzeit des Spannungssignals einem Zeitintervall zwischen dem Umschalten von dem ersten Schaltzustand auf den zweiten Schaltzustand und einem Unterschreiten des Grenzwerts des Spannungssignals (vgl. 4). Insbesondere bewirken Objekte in einem Umfeld des Erfassungselements 58, vorzugsweise in dem Aufnahmebereich 22 und/oder innerhalb der Ausnehmung 24, insbesondere Fremdkörper und/oder der Stift 14, bevorzugt das Heizelement 20, das Sensorelement 46 bzw. die Detektionselemente 60, 62, jeweils Änderungen einer Energie des magnetischen Wechselfelds des Erfassungselements 58, wobei insbesondere die Abfallzeit verändert, insbesondere verkürzt oder verlängert, wird. Insbesondere wirken Fremdkörper und/oder der Stift 14, insbesondere das Heizelement 20, das Sensorelement 46 bzw. die Detektionselemente 60, 62, im Aufnahmebereich 22 bzw. der Ausnehmung 24 als eine induktive Last auf den über die Halbbrücken-Schaltung 68, den Tiefpass-Filter 76 und das Erfassungselement 58 ausgebildeten Schwingkreis.
  • Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, eine Anordnung des Stifts 14 im Aufnahmebereich 22 und/oder innerhalb der Ausnehmung 24, eine Anwesenheit von Fremdkörpern im Aufnahmebereich 22 und/oder innerhalb der Ausnehmung 24 und die Temperatur des Heizelements 20, insbesondere beim Erhitzen des Heizelements 20, über eine mittels der Erfassungseinheit 42 ermittelte Abfallzeit des Messsignals 64/Spannungssignals zu erkennen/erfassen. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, die Übertragungseinheit 30 zu aktivieren, wenn der Stift, insbesondere das Heizelement und vorzugsweise danach das Sensorelement, im Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung erkannt wird/werden.. Die Erfassungseinheit 42 ist dazu vorgesehen, einen Übergang von dem ersten Schaltzustand zu dem zweiten Schaltzustand zur Ermittlung der Abfallzeit zum Erfassen eines Objekts, insbesondere des Stifts und/oder eines Fremdkörpers, im Aufnahmebereich und/oder innerhalb der Ausnehmung mit einer Frequenz von mindestens 10 Hz, vorzugsweise mindestens 50 Hz, besonders bevorzugt mindestens 70 Hz und ganz besonders bevorzugt mindestens 100 Hz, auszuführen. Die Sensoreinheit ist dazu vorgesehen, einen Übergang von dem ersten Schaltzustand zu dem zweiten Schaltzustand zur Ermittlung der Abfallzeit zum Erfassen der Temperatur des Heizelements mit einer Frequenz von mindestens 2 Hz, vorzugsweise mindestens 5 Hz und besonders bevorzugt mindestens 10 Hz, auszuführen.. Die Übertragungseinheit 30 ist dazu vorgesehen, bei einem Erhitzen, vorzugsweise zu Beginn eines Heizvorgangs, des Heizelements 20 über das Übertragungselement 56 eine Leistung des Übertragungselements 56 zu erfassen und zu überwachen. Die Übertragungseinheit 30 ist dazu vorgesehen, ein Erhitzen des Heizelements 20 und/oder eine Bestromung des Übertragungselements 56 zum Erhitzen des Heizelements 20 zu stoppen, falls die erfasste Leistung des Übertragungselements 56 einen vorgegebenen Grenzwertbereich der Leistung überschreitet oder unterschreitet. Insbesondere beträgt der vorgegebene Grenzwertbereich der Leistung zwischen 50 W und 200 W, vorzugsweise zwischen 70 W und 150 W, besonders bevorzugt zwischen 80 und 80 W und 120 W und ganz besonders bevorzugt zwischen 90 W und 110 W. Der vorgegebene Grenzwertbereich der Leistung ist insbesondere in der Auswerteeinheit 44 hinterlegt bzw. hinterlegbar. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, eine Korrelation der erfassten Leistung des Übertragungselements 56 und der über die Sensoreinheit 40 erfassten Temperatur des Heizelements 20 zu überwachen. Die Auswerteeinheit 44 ist dazu eingerichtet, ein Erhitzen des Heizelements 20 und/oder eine Bestromung des Übertragungselements 56 zum Erhitzen des Heizelements 20 zu stoppen, falls mittels der Auswerteeinheit 44 eine Abweichung einer zu erwartenden Korrelation der Leistung und der Temperatur erkannt wird, beispielsweise falls die Leistung des Übertragungselements 56 bei im Wesentlichen gleichbleibender Temperatur ansteigt.
  • Durch ein Erhitzen des Verbindungselements 66 über das Heizelement 20, welches mit dem Verbindungselement 66 verbunden ist und/oder in einem Nahbereich des Verbindungselements 66 angeordnet ist, wobei insbesondere der elektrische Widerstand des Verbindungselements 66 verändert wird, wird eine induktive Last im durch das Erfassungselement 58 erzeugten magnetischen Wechselfeld verändert. Dadurch verändert sich die ermittelte Abfallzeit des Messsignals 64. Über eine Kalibrierung der erfassten Abfallzeiten, welche insbesondere vor einer Inbetriebnahme bzw. bei einer Montage oder einer Wartung der Heizstiftvorrichtung erfolgt, kann eine Temperatur des Heizelements 20 aus einer bei einer Anordnung des Stifts 14 im Aufnahmebereich 22 erfassen Abfallzeit ermittelt werden. Bevorzugt sind/ist die Auswerteeinheit 44 und/oder die Sensoreinheit 40 dazu eingerichtet/vorgesehen, die Temperatur des Heizelements 20 zu ermitteln, wenn der Stift 14 in dem Aufnahmebereich 22, insbesondere der Heizposition, angeordnet bzw. erkannt ist. Ist der Stift 14 nicht im Aufnahmebereich 22 erkannt, insbesondere über die Erfassungssequenz, oder wird über die Erfassungseinheit 42 ein Fremdkörper im Aufnahmebereich 22 erkannt, wird die Temperatur nicht erfasst und/oder die Übertragungseinheit 30 nicht aktiviert.
  • In 4 ist ein beispielhaftes Messsignal 64 der Erfassungseinheit 42 gezeigt. Zu einem Zeitpunkt t1 schaltet die Halbbrücken-Schaltung 68 von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand. Die 4 zeigt die Signale der Erfassungseinheit 42 bzw. Sensoreinheit 40 für eine Erfassung einer einzelnen Temperatur des Heizelements 20 oder einer Erfassung des Sensorelements 46 oder des Heizelements 20 bei einem Einführen des Stifts 14 in die Basisstation 16, insbesondere den Aufnahmebereich 22. In 4 gezeigte Abszissen 96 stellen eine verstrichene Zeit dar. Eine Ordinate 98 stellt eine Signalstärke der jeweils dargestellten Signale in ADC-Einheiten dar. Durch ein Wegfallen eines elektrischen Stroms 86 durch das als Spule ausgebildete Erfassungselement 58 wird in dem Erfassungselement 58 ein Gegenstrom induziert. Durch den Kondensator 74 oszilliert der Gegenstrom. Insbesondere beschreibt der Gegenstrom über ein Zeitintervall dt1 im Wesentlichen eine gedämpfte Schwingungskurve. Der Tiefpass-Filter 76 wandelt eine durch Selbstinduktion des Erfassungselements 58 an dem Kondensator 74 oszillierende elektrische Spannung 88 in das kontinuierlich abfallende Messsignal 64 um. Die Abfallzeit ist als ein Zeitintervall 90 zwischen dem Zeitpunkt t1 und einem Unterschreiten eines Grenzwerts 84 des Messignals 64, insbesondere zum Zeitpunkt t2, ausgebildet. Die Abfallzeit wird aus dem Messsignal 64 mittels der Auswerteeinheit 44 ermittelt. Wird eine Unterschreitung des Grenzwerts 84 des Messignals 64 ermittelt, insbesondere zum Zeitpunkt t3, schaltet die Halbbrücken-Schaltung 68 vorzugsweise wieder in den zweiten Schaltzustand, wobei insbesondere an dem Erfassungselement 58 eine im Wesentlichen konstante Spannung angelegt wird. In 4 sind oben zudem Schaltsignale 92, 94 gezeigt, über welche die Transistoren 70, 72 mittels der Auswerteeinheit 44 angesteuert werden. Insbesondere wird der erste Transistor 70 über das Schaltsignal 92 geschaltet. Insbesondere wird der zweite Transistor 72 über das andere Schaltsignal 94 geschaltet, bevorzugt zu einem Übergang von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand.
  • In 5 ist schematisch ein beispielhafter Ablauf eines Verfahrens 100 zu einem induktiven Heizen des beheizbaren Stifts 14 der Heizstiftvorrichtung 12 über die Basisstation 16 der Heizstiftvorrichtung 12 gezeigt. In einem Verfahrensschritt 102 des Verfahrens 100 wird der Stift 14 von außen an der Basisstation 16 angeordnet, wobei der Stift 14 in Einführrichtung 32 entlang der Mittelachse 38 der Ausnehmung 24 größtenteils in der Ausnehmung 24 angeordnet wird (vgl. 2). In einem Verfahrensschritt des Verfahrens 100, insbesondere dem Verfahrensschritt 102, werden beim Einführen des Stifts 14 in den Aufnahmebereich 22 der Basisstation 16 entlang der Einführrichtung 32 die zwei Detektionselemente 60, 62 der Erfassungseinheit 42, insbesondere das Heizelement 20 und das Sensorelement 46, mittels dem getrennt von den zwei Detektionselementen 60, 62 ausgebildeten Erfassungselement 58 der Erfassungseinheit 42 zeitlich beabstandet voneinander erfasst. Insbesondere wird das Heizelement 20 zeitlich vor dem Sensorelement 46 erfasst. In einem weiteren Verfahrensschritt 104 des Verfahrens 100 wird mittels der Auswerteeinheit 44 der Heizstiftvorrichtung 12 die Anordnung des Stifts 14 in dem Aufnahmebereich 22 über eine sequenzielle Erfassung der zwei Detektionselemente 60, 62, insbesondere dem Heizelement 20 und dem Sensorelement 46, erkannt. Insbesondere wird mittels der Auswerteeinheit 44 die vorgegebene Erfassungssequenz und damit eine Anordnung des Stifts 14 in dem Aufnahmebereich 22 bzw. innerhalb der Ausnehmung 24 erkannt. In einem weiteren Verfahrensschritt 106 des Verfahrens 100 wird die Übertragungseinheit 30, insbesondere das Übertragungselement 56, mittels der Auswerteeinheit 44 zum Erhitzen des Heizelements 20 angesteuert bzw. aktiviert. In einem weiteren Verfahrensschritt 108 des Verfahrens 100 wird das Heizelement 20 des Stifts 14 mittels der Übertragungseinheit 30, insbesondere des Übertragungselements 56, der Basisstation 16 induktiv erhitzt. In einem weiteren Verfahrensschritt 110 des Verfahrens 100 wird mittels der Sensoreinheit 40, insbesondere im Wesentlichen kontinuierlich oder periodisch, die Temperatur des Heizelements 20 erfasst. Insbesondere wird mittels der Auswerteeinheit 44 eine Leistung des Übertragungselements 56 überwacht. In einem weiteren Verfahrensschritt 112 des Verfahrens 100 wird ein Heizvorgang des Stifts 14, insbesondere des Heizelements 20, durch die Übertragungseinheit 30 mittels der Auswerteeinheit 44 gestoppt oder unterbrochen, wenn die erfasste Temperatur des Heizelements 20 einen vorgegebenen Grenzwert der Temperatur des Heizelements 20 erreicht bzw. überschreitet. Es ist auch denkbar, dass der Heizvorgang des Stifts 14 durch die Übertragungseinheit 30 mittels der Auswerteeinheit 44 gestoppt oder unterbrochen wird, wenn die Leistung des Übertragungselements 56 den vorgegebenen Grenzwertbereich unter- oder überschreitet, wenn über die Erfassungseinheit 42 eine Entfernung des Stifts 14, insbesondere des Sensorelements 46 oder des Heizelements 20, erkannt wird o.dgl.

Claims (11)

  1. Heizstiftvorrichtung, insbesondere für ein Heißklebesystem, mit einem, insbesondere induktiv, beheizbaren Stift (14) zu einer Ausgabe von einem Medium, insbesondere Kleber, wobei der Stift (14) ein Heizelement (20) umfasst, mit einer Basisstation (16), die einen Aufnahmebereich (22) zur Aufnahme des Stifts (14) und eine Übertragungseinheit (30) zu einem, insbesondere induktiven, Erhitzen des Heizelements (20) umfasst, wobei die Basisstation (16) dazu vorgesehen ist, den Stift (14) zu einem, insbesondere induktiven, Erhitzen des Heizelements (20) des Stifts (14) mittels der Übertragungseinheit (30) in dem Aufnahmebereich (22) aufzunehmen, mit einer Sensoreinheit (40) zu einer Erfassung einer Temperatur des Heizelements (20) und mit einer Erfassungseinheit (42) zu einer Erkennung von Objekten, insbesondere dem Stift (14) und/oder Fremdkörpern, im Aufnahmebereich (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (40) ein Sensorelement (46) umfasst, das als Teil des Stifts (14) ausgebildet ist, wobei das Sensorelement (46) entlang einer Einführrichtung (32) zur Aufnahme des Stifts (14) in der Basisstation (16) beabstandet von dem Heizelement (20) angeordnet ist.
  2. Heizstiftvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinheit (44), wobei die Erfassungseinheit (42) ein Erfassungselement (58) und zumindest zwei mittels dem Erfassungselement (58) erfassbare Detektionselemente (60, 62) umfasst, die entlang der Einführrichtung (32) beabstandet voneinander und getrennt von dem Erfassungselement (58) angeordnet sind, insbesondere als Teil des Stifts (14) ausgebildet sind, wobei die Auswerteeinheit (44) dazu eingerichtet ist, eine Anordnung des Stifts (14) in dem Aufnahmebereich (22) über eine sequenzielle Erfassung der zumindest zwei Detektionselemente (60, 62) mittels dem Erfassungselement (58) zu erkennen.
  3. Heizstiftvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (44) dazu eingerichtet ist, die zumindest zwei Detektionselemente (60, 62), insbesondere bei einem Einführen des Stifts (14) in den Aufnahmebereich (22) entlang der Einführrichtung (32), mittels dem Erfassungselement (58), vorzugsweise unabhängig von einer Anordnung der Detektionselemente (60, 62) an dem Stift (14) oder der Basisstation (16), unterscheiden zu können.
  4. Heizstiftvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eines der zumindest zwei Detektionselemente (60, 62) als das Heizelement (20) des Stifts (14) ausgebildet ist, wobei ein anderes der zumindest zwei Detektionselemente (60, 62) als das Sensorelement (46) ausgebildet ist.
  5. Heizstiftvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungselement (58) entlang der Einführrichtung (32) beabstandet von, insbesondere vor, der Übertragungseinheit (30) angeordnet ist.
  6. Heizstiftvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungselement (58) als eine Wicklung, insbesondere eine Spule, ausgebildet ist und als Teil der Sensoreinheit (40) ausgebildet ist, wobei das Erfassungselement (58) dazu vorgesehen ist, über eine Wechselwirkung mit dem Sensorelement (46) eine Temperatur des Heizelements (20) zu ermitteln, wobei das Erfassungselement (58) dazu vorgesehen ist, die zumindest zwei Detektionselemente (60, 62) zu einer Erkennung einer Anordnung des Stifts (14) in dem Aufnahmebereich (22) sequenziell zu erfassen.
  7. Heizstiftvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Detektionselemente (60, 62) über ein Verbindungselement des Stifts (14), insbesondere elektrisch leitend, miteinander verbunden sind.
  8. Heizstiftvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (42) ein Erfassungselement (58) und eine Halbbrücken-Schaltung (68) umfasst, die dazu vorgesehen ist, das Erfassungselement (58) zur Erkennung von Objekten im Aufnahmebereich (22) und/oder zu einer Erfassung der Temperatur des Heizelements (20) über das Sensorelement (46) anzusteuern.
  9. Heizstiftvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinheit (42) ein Erfassungselement (58) und einen Tiefpass-Filter (76) zu einer Auswertung eines Messsignals (64) des Erfassungselements (58) umfasst.
  10. Heißklebesystem mit einer Heizstiftvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  11. Verfahren zu einem Heizen eines, insbesondere induktiv, beheizbaren Stifts (14) einer Heizstiftvorrichtung (12), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, über eine Basisstation (16) der Heizstiftvorrichtung (12), wobei in zumindest einem Verfahrensschritt (108) ein Heizelement (20) des Stifts (14) mittels einer Übertragungseinheit (30) der Basisstation (16), insbesondere induktiv, erhitzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Verfahrensschritt (102, 104) bei einem Einführen des Stifts (14) in einen Aufnahmebereich (22) der Basisstation (16) entlang einer Einführrichtung (32) zumindest zwei Detektionselemente (60, 62) einer Erfassungseinheit (42) der Heizstiftvorrichtung (12) mittels einem getrennt von den zumindest zwei Detektionselementen (60, 62) ausgebildeten Erfassungselement (58) der Erfassungseinheit (42) zeitlich beabstandet voneinander erfasst werden, wobei mittels einer Auswerteeinheit (44) der Heizstiftvorrichtung (12) die Anordnung des Stifts (14) in dem Aufnahmebereich (22) über eine sequenzielle Erfassung der zumindest zwei Detektionselemente (60, 62) erkannt wird.
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