DE102006050726B4

DE102006050726B4 - Vorrichtung zum Verkleben von Aluminiumteilen

Info

Publication number: DE102006050726B4
Application number: DE102006050726A
Authority: DE
Inventors: Richard J. Bissdorf; Helmut Gattermeier; Rainer Siefert; Willy Siefert
Original assignee: Gh-Induction Deutschland Induktions-Erwarmungs-Anlagen GmbH; GH Induction Deutschland Induktions Erwarmungs Anlagen GmbH
Current assignee: Gh-Induction Deutschland Induktions-Erwarmungs-Anlagen GmbH; GH Induction Deutschland Induktions Erwarmungs Anlagen GmbH
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2026-10-25
Also published as: US20080142161A1; DE102006050726A1

Abstract

Vorrichtung zum Verkleben von Metallteilen mit Hilfe von Zweikomponentenklebstoff mit den folgenden Merkmalen: a) die Vorrichtung weist eine Stromleitung (1) als Induktionsheizung auf, b) der Stromleitung ist eine Klemmvorrichtung (2) zugeordnet, die c) eine Luftdusche (3) besitzt, die auf die unter einem Klemmbacken (4) der Klemmvorrichtung eingespannten Teile eines zu verklebenden Werkstückes (5) gerichtet ist, wobei d) die Klemmvorrichtung das zu verklebende Werkstück (5) gegen die Induktionsheizung drückt, e) wobei die Stromleitung an der Einwirkungsstelle im Backenbereich so als Schleife (8) ausgebildet ist, dass diese unter dem Klemmbacken (4) der Klemm- vorrichtung (2) zu liegen kommt und f) der Klemmbacken (4) an seiner Unterseite einen längs verlaufenden und zum Werkstück hin offenen Kanal (9) aufweist, über den Kühlluft austritt und seitlich ausströmt, die über die Luftdusche zum Kanal (9) gebracht wurde.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum partiellen Anhärten von Vorrichtung zum Verkleben von Aluminiumteilen Spannvorrichtung. Miteinander verklebte Automobilanbaueile werden bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen verwendet.
Die Verklebung geschieht hierbei zum Beispiel mit Zweikomponentenklebern, da mit Hilfe von Wärmebehandlung günstigere Prozesszeiten erreicht werden. Diese Zweikomponentenkleber – meist auf Basis von Epoxiden und geeigneten, z. B. aminischen Härtern – werden herkömmlich zwischen die Blechteile eingebracht, wonach die Teile miteinander verpresst werden und bei Raumtemperatur in einem Zeitfenster von circa 1 Stunde reagieren, um ein formstabiles Bauteil für die Produktionslinie zu bekommen.
So offenbart WO 87/00 123 A1 eine Presse und ein Verfahren, um mittels Adhäsions- kräften eine Punkthärtung zwischen zwei Metallstücken wie den vorstehenden Automobilanbaueilen herbeizuführen. Dazu wird dort eine Presse offenbart, in der die Teile, welche die Verbindung herbeiführen – also eine Induktionsspule und die Kühlung – in einer einzigen Anordnung vorliegen. Die Induktionsspule liegt dort als Spule vor, da lediglich eine Punktverklebung erfolgen soll, so dass mit der Spule ein maximaler Wärmeeintrag auf einen Punkt gerichtet werden kann. Die zur Kühlung dienende Luft strömt bei der Anordnung durch die Spule hindurch, damit sie auf das Werkstück gerichtet werden kann.
Auch die DE 199 44 910 A1 bezieht sich auf eine Klebevorrichtung, die dort U-förmig ist und eine Induktionserwärmungsspule zum Verbinden von Konstruktionselementen durch Erwärmen eines zwischen diesen angeordneten Verbindungsmaterials aufweist.
Ferner sind in der US 4 749 833 A ebenfalls eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erhalten einer verbesserten Klebeverbindung zwischen zwei Strukturbauteilen dargelegt.
Nachteilig an den obigen Vorgehensweisen sind die relativ großen Taktzeiten.
Die vorliegende Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Möglichkeit zu schaffen, die Taktzeiten -signifikant zu verkürzen, und trotzdem formstabile Bauteile zu bekommen.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung zum Verkleben von Automobilanbauteilen mit Hilfe von Zweikomponentenklebstoff. Dabei weist die Vorrichtung eine Induktionsspule auf, die als Induktionsheizung einer Klemmvorrichtung zugeordnet ist und die eine Luftdusche besitzt, die auf die unter einer Formauflage der Klemmvorrichtung gespannten Teile eines zu verklebenden Werkstückes gerichtet ist. Die Klemmvorrichtung drückt dabei das zu verklebende Werkstück auf die Induktionsheizung.
Die Erfindung geht dabei von der Tatsache aus, dass Metall bei entsprechender Wahl der Frequenz und Stromstärke auch durch magnetischen Fluss auf für die Aushärtung von Reaktionsklebstoffen notwendige Temperatur gebracht werden kann. Diese Stromstärken im Induktor liegen bei 400–600 Ampere.
Dadurch, dass die Erwärmung im Inneren des Metallwerkstücks entsteht, ergibt sich eine geringere Aufheizzeit.
Die Erfindung hat ferner erkannt, dass ein vollständiges Aushärten des Zweikomponentenklebers am Umfang des Werkstücks nicht erforderlich ist, um die verklebten Teile der Vorrichtung entnehmen zu können. Diese Zeit liegt normalerweise bei etwa 3–5 Minuten für z. B. die Teile einer Kfz-Tür. Es wurde festgestellt, dass die Taktzeiten auf bis zu unter einer Minute verkürzt werden können, wenn man die Klebestelle unmittelbar nach dem Wärmeeintrag kühlt. Dadurch wird die Viskosität des reagierenden Klebstoffs so weit angehoben, dass das Werkstück problemlos der Vorrichtung entnommen werden kann, ohne dass sich die verklebten Teile gegeneinander verschieben können.
Die Kühlung kann dabei in besonders einfacher Weise dadurch geschehen, dass der Backen der Klemmvorrichtung mit einer Luftzufuhr versehen ist, wobei diese an ihrer Unterseite einen längs verlaufenden Kanal besitzt, über den die Kühlluft austritt und seitlich ausströmt und dabei Wärme von der Blechoberfläche abführt.
Um den Heizprozess und den Zeitpunkt der Abkühlung der Klebestelle für die Entnahme genau ermitteln zu können, besitzt die Vorrichtung einen Temperatursensor. Dieser ist ebenfalls vorzugsweise in der Klemmbacke untergebracht und erfasst die Temperatur der Blechoberfläche.
Die Klemmvorrichtung wird mit Hilfe eines Kolbens und eines geeigneten Hebelmechanismus betätigt, der in einem Zylinder mit einem Druckmittel wie z. B. Pressluft beaufschlagbar ist, so dass dieser automatisch gesteuert werden kann, wobei die Klemmvorrichtung freigegeben wird, wenn das Werkstück die sensorerfasste vorgegebene Temperatur zeigt.
Um das elektromagnetische Feld, das im Werkstück die Temperaturerhöhung durch Wirbelstrom erzeugt, bündeln zu können, was besonders bei Aluminium wichtig ist, besitzen die Induktionsstromleiter beidseitig so genannte Feldkonzentratoren, z. B. in Form von gegeneinander isolierten, senkrecht stehenden Eisenplättchen, deren Oberkanten das dazwischen vom Leiter erzeugten Magnetfeld seitlich begrenzen und richten, so dass der Energieeintrag erhöht wird.
Die Induktorzuleitungen selbst sind bifilar übereinander verlegt, d. h. die Stromlaufrichtungen begegnen sich im oberen und unteren Leiter, welche die Energieverluste mindert. Der Abstand zwischen oberem und unterem Leiterabschnitt beträgt bevorzugt etwa 1 mm.
Der Leiter bildet im Backenbereich eine Schleife aus, so dass diese unter der Klemmbacke liegt und die Zuleitungen davor, wobei die Klemmbacke das Werkstück auf die Schleife drückt, die somit das Widerlager bildet.
Anhand der beiliegenden Figur wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.
Die Figur zeigt auf einem Träger 10 eine bifilar verlegte Stromleitung 1, 1', wobei die obere Leitung eine Schleife 8 bildet.
Auf der (unterstützten) Schleife 8 liegt ein zweiteiliges Werkstück 5 auf, das an seiner überlappenden Klebestelle 11 mit Hilfe von Zweikomponentenklebstoff verklebt werden soll. Das Werkstück 5 bzw. dessen Klebestelle 11 ist von einem Klemmbacken 4 niedergehalten, der dieses gegen die Schleife 8 als Widerlager drückt. Sobald im Induktionsstromleiter 1, 1' ein Strom fließt, erwärmt dieser die Klebestelle 11, d. h. das Blech, das wiederum Wärme an den Reaktionskleber abgibt, wodurch dieser reagiert.
Mit Hilfe des Temperaturfühlers 6 wird die Oberflächentemperatur erfasst und nach Erreichen der Solltemperatur, z. B. etwa 100°C, die Stromzufuhr abschaltet. Unmittelbar danach wird die Klebestelle 11 über die Luftdusche 3 mit Kühlluft beaufschlagt, die Luft über den Kanal 9 auf die Klebestelle 11 bringt und diese kühlt. Nach Erreichen einer vorgegebenen Temperatur (z. B. 30°C) wird der Klemmbacken 4 über den Kolben 7 der Klemmvorrichtung 2 geöffnet und das Werkstück kann entnommen werden.
Um eine ausreichend hohe Klemmwirkung zu erzielen, weist die Klemmvorrichtung 2 einen entsprechenden Hebelmechanismus auf. Der Kolben 7 wird in einem Zylinder 12 von einem Druckmittel angetrieben.
Auf die oben dargestellte Weise lassen sich Verklebungen von Metallkarosserieteilen erheblich schneller bewerkstelligen, die Taktzeiten werden von etwa 1 Stunde auf bis zu einer Minute gesenkt, wobei nach derart kurzen Einwirkungs- und Reaktionszeiten nach der Kühlung ein für die Weiterverarbeitung ausreichend stabiler Verbund entsteht.

Claims

Vorrichtung zum Verkleben von Metallteilen mit Hilfe von Zweikomponentenklebstoff mit den folgenden Merkmalen: a) die Vorrichtung weist eine Stromleitung (1) als Induktionsheizung auf, b) der Stromleitung ist eine Klemmvorrichtung (2) zugeordnet, die c) eine Luftdusche (3) besitzt, die auf die unter einem Klemmbacken (4) der Klemmvorrichtung eingespannten Teile eines zu verklebenden Werkstückes (5) gerichtet ist, wobei d) die Klemmvorrichtung das zu verklebende Werkstück (5) gegen die Induktionsheizung drückt, e) wobei die Stromleitung an der Einwirkungsstelle im Backenbereich so als Schleife (8) ausgebildet ist, dass diese unter dem Klemmbacken (4) der Klemm- vorrichtung (2) zu liegen kommt und f) der Klemmbacken (4) an seiner Unterseite einen längs verlaufenden und zum Werkstück hin offenen Kanal (9) aufweist, über den Kühlluft austritt und seitlich ausströmt, die über die Luftdusche zum Kanal (9) gebracht wurde.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur an der Erwärmungsstelle des Werkstücks (5) durch einen Temperatursensor (6) erfasst wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (6) und die Luftdusche (3) in dem Klemmbacken (4) der Klemmvorrichtung angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmvorrichtung (2) mit Hilfe eines Druckkolbens (7) betätigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsheizung mit Feldkonzentratoren versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromleitungen (1) der Induktionsheizung bifilar in geringem Abstand voneinander verlegt sind.