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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Klebstation zum Herstellen einer
Klebverbindung zwischen oder an Karosserieteilen in der Serienfertigung im
Kraftfahrzeugrohbau, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Spann- und Induktionsmodul
für eine derartige Klebstation.
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Aus
der
DE 196 18 255
C2 ist ein Spann- und Induktionsmodul bekannt, das durch
eine zangenartige Spanneinrichtung gebildet ist, in deren Zangenbacken
Induktionsspulen eingebaut sind. Beim bekannten Spann- und Induktionsmodul
werden zu verbindende Bauteile, die mit einer Klebschicht aus einem
wärmeaushärtbaren Klebstoff versehen sind, aufgenommen,
in der Zange eingespannt und die Klebstoffschicht mittels der durch
die Induktionsspulen gebildeten Erwärmeinrichtung induktiv
erwärmt. Dabei bildet die Zange eine Spanneinrichtung,
mit deren Hilfe die Bauteile in dem von ihnen überdeckten
Bereich der Verklebung zusammengepresst werden. In zweckmäßiger
Weise ist die Zange dabei entsprechend einem Abschnitt der Verlaufrichtung
der Klebstoffauftragfläche angepasst.
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Ein
derartiges Spann- und Induktionsmodul ist konstruktionsbedingt auf
ein bestimmtes Bauteil und hierbei zusätzlich noch auf
eine bestimmte Verlaufsform der Klebung beschränkt und
damit unflexibel. Des Weiteren ist die Bearbeitungszeit für
ein einzelnes Bauteil, welches zumindest an mehreren Stellungen
mittels induktiv erwärmbarem und aushärtbarem
Klebstoff verbunden werden muss, immer noch sehr hoch.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem,
für das Herstellen einer Klebverbindung einen vorteilhaften
Weg aufzuzeigen, der sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass
die Fertigungszeit für einzelne Bauteile verringert wird und
dass eine erhöhte Flexibilität für unterschiedliche Bauteile
möglich ist.
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Erfindungsgemäß wird
dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen
sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Durch
das erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorsehen eines
flexiblen Induktionsschlauches zum Verbinden der Induktorabschnitte
mehrerer Spann- und Induktionsmodule kann vergleichsweise einfach
ein relativ großer Bereich der Klebstoffauftragfläche überdeckt
werden, um den Klebstoff induktiv zu erwärmen. Da somit
ein vergleichsweise großer Bereich der Klebstoffschicht
entlang deren Verlaufs erwärmt und ausgehärtet
werden kann, reduziert sich die erforderliche Fertigungszeit für
das jeweilige Bauteil.
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Besonders
vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher mindestens
eines der Spann- und Induktionsmodule oder bei der alle dieser Spann-
und Induktionsmodule räumlich veränderlich angeordnet sind.
Hierdurch ist es insbesondere leicht möglich, die räumliche
Anordnung der Spann- und Induktionsmodule an unterschiedliche Bauteilgeometrien
bzw. an unterschiedliche räumliche Verläufe der
Klebstoffschicht anzupassen.
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Bei
einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Induktorabschnitt
des jeweiligen Spann- und Induktionsmoduls durch einen Abschnitt des
flexiblen Induktorschlauchs gebildet sein. Insbesondere kann ein
einziger, durchgehender Induktorschlauch verwendet werden, der gleichzeitig
bei mehreren Spann- und Induktionsmodulen den jeweiligen Induktorabschnitt
bildet und gleichzeitig die Verbindung zwischen diesen Induktorabschnitten
der einzelnen Spann- und Induktionsmodule bildet. Hierdurch wird
eine besonders hohe Flexibilität für die Anpassung
der Klebstation an einen quasi beliebigen Verlauf der Klebstoffauftragfläche
ermöglicht.
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Bei
einer alternativen Lösung ist der jeweilige Induktorabschnitt
so in ein Auflageelement der Zange des Spann- und Induktionsmoduls
integriert, dass er einen Bestandteil einer Kontaktfläche
des Auflageelements bildet, auf der die zu verklebenden Bauteile am
Auflageelement aufliegen. Hierdurch kann für den Induktionsvorgang
der Abstand zwischen den zu verbindenden Bauteilen und dem Induktorabschnitt deutlich
reduziert werden, was die induktive Erwärmung der Bauteile
und somit des Klebstoffs begünstigt. Das so aus gestaltete
Spann- und Induktionsmodul benötigt somit weniger elektrische
Energie, um die gewünschte Aufheizung des Klebstoffs zu
bewirken.
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Weitere
wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es
zeigen, jeweils schematisch
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1 eine
stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer Klebstation im Bereich
von zwei Spann- und Induktionsmodulen,
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2 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht eines solchen Spann- und Induktionsmoduls.
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Entsprechend
den 1 und 2 umfasst eine Klebstation 1 eine
Erwärmeinrichtung 2 sowie eine Spanneinrichtung 3.
Die Klebstation 1 dient zum Herstellen einer Klebverbindung
zwischen oder an Karosserieteilen 4 in der Serienfertigung
im Kraftfahrzeugrohbau. Die zu verklebenden Bauteile 4 sind
dabei mit einer Klebschicht 5 aus einem wärmeaushärtbaren
Klebstoff versehen. Im Beispiel der 2 ist ein
zweischaliges Bauteil 4 dargestellt, dessen Schalen in
einem Randbereich mit Hilfe der Klebschicht 5 miteinander
verklebt werden sollen.
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Die
Erwärmeinrichtung 2 weist nun zumindest einen
Induktor 6 auf, mit dessen Hilfe zumindest ein Abschnitt
der Klebstoffschicht 5 mittels Induktion erwärmt
werden kann. Sofern ein induktiv erwärmbarer Klebstoff
verwendet wird, kann mittels der Induktion der Klebstoff direkt
erhitzt werden. Zweckmäßig wird jedoch mit Hilfe
des jeweiligen Induktors 6 nicht der Klebstoff, sondern
direkt nur das jeweilige Bauteil 4 im Bereich des Klebstoffs 5 erwärmt,
wodurch mittelbar auch die Klebstoffschicht 5 erwärmt
wird.
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Die
Spanneinrichtung 3 weist zumindest eine Zange 7 auf.
Mit Hilfe der jeweiligen Zange 7 kann zumindest ein Abschnitt
der miteinander zu verklebenden Bauteile 4 im Bereich der
Klebstoffschicht 5 zusammengepresst werden.
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Bei
der hier vorgestellten Klebstation 1 sind die Erwärmeinrichtung 2 und
die Spanneinrichtung 3 zumindest teilweise ineinander integriert.
Zu diesem Zweck weist die Klebstation 1 mehrere Spann-
und Induktionsmodule 8 auf, bei denen jeweils ein Induktorabschnitt 9 in
die Zange 7 integriert ist. Gezeigt sind zwei derartige
Spann- und Induktionsmodule 8. Es ist klar, dass die Klebstation 1 auch
mehr als zwei derartige Spann- und Induktionsmodule 8 aufweisen kann.
Denkbar sind zehn und mehr Module 8. Die Induktorabschnitte 9 der
einzelnen Spann- und Induktionsmodule 8 sind bei der Klebstation 1 durch
zumindest einen flexiblen Induktorschlauch 10 miteinander verbunden.
Der Induktorschlauch 10 selbst kann ebenfalls zum Erzeugen
einer Induktionswirkung genutzt werden. Insbesondere lässt
sich der Induktorschlauch 10 zwischen benachbarten bzw.
zwischen damit verbundenen Spann- und Induktionsmodulen 8 so
verlegen, dass er ebenfalls einen Beitrag zum Erwärmen
der Klebstoffschicht 5 leisten kann. Insbesondere lässt
sich der flexible Induktorschlauch 10 besonders einfach
an eine quasi beliebige räumliche Geometrie der Klebstoffverbindung
anpassen.
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Zweckmäßig
ist nun eine Ausführungsform, bei welcher zumindest eines
der Spann- und Induktionsmodule 8 räumlich veränderbar
angeordnet ist. Mit anderen Worten, das jeweilige Spann- und Induktionsmodul 8 kann
umgestellt bzw. umpositioniert werden. Hierdurch kann einfach eine
Adaption an sich ändernde Verlaufsgeometrien für
die Klebstoffschicht 5 durchgeführt werden. Zweckmäßig
sind mehrere und insbesondere sind alle Spann- und Induktionsmodule 8 der
Klebstation 1 hinsichtlich ihrer räumlichen Positionierung
veränderbar ausgestaltet.
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Gemäß 1 können
die Induktorabschnitte 9 der einzelnen Spann- und Induktionsmodule 8 über entsprechende
Verbindungsstellen 11 mit dem jeweiligen Induktorschlauch 10 verbunden
sein. Hierdurch ergibt sich eine vergleichsweise große
Flexibilität. Beispielsweise können unterschiedliche
Abstände zwischen benachbarten Spann- und Indukti onsmodulen 8 einfach
durch Auswahl unterschiedlich langer Induktorschläuche 10 realisiert
werden. Des Weiteren können die Induktorabschnitte 9 der
Spann- und Induktionsmodule 8 grundsätzlich einen
anderen Aufbau aufweisen als der Induktorschlauch 10. Bei einer
anderen Ausführungsform kann jedoch der jeweilige Induktorabschnitt 9 zumindest
eines solchen Spann- und Induktionsmoduls 8 ebenfalls durch
einen flexiblen Induktorschlauch gebildet sein. Des Weiteren ist
es insbesondere möglich, zumindest bei einem der Spann-
und Induktionsmodule 8 den Induktorabschnitt 9 durch
einen Abschnitt des flexiblen Induktorschlauchs 10 zu bilden.
Mit anderen Worten, bei einem solchen Spann- und Induktionsmodul 8 ist der
flexible Induktorschlauch 10 quasi durch das Modul 8 hindurchgeführt
bzw. durch dessen Zange 7 hindurchgeführt.
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Von
besonderem Vorteil ist dabei eine Ausführungsform, bei
welcher die Zange 7 eine zu den miteinander zu verklebenden
Bauteilen 4 hin offene Vertiefung 12 aufweist.
Diese Vertiefung 12 bildet eine Aufnahme, in welche der
Induktorabschnitt 9 bzw. ein den Induktorabschnitt 9 bildender
Abschnitt des flexiblen Induktorschlauchs 10 eingelegt
werden kann. Dabei kann diese Vertiefung 12 insbesondere auf
den jeweiligen Induktorabschnitt 9 bzw. auf den Induktorschlauch 10 so
abgestimmt sein, dass der Induktorabschnitt 9 bzw. der
Induktorschlauch 10 in der Vertiefung 12 längsverschiebbar
aufgenommen ist. Hierdurch ergibt sich eine erhöhte Flexibilität
für eine Änderung der Positionierung der Spann-
und Induktionsmodule 8 relativ zu den Bauteilen 4,
was eine Adaption an sich verändernde Geometrien oder Verläufe
der Klebstoffschicht 5 vereinfacht.
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Bei
einer Ausführungsform, bei der die Induktorabschnitte 9 durch
Abschnitte des Induktorschlauchs 10 gebildet sind und bei
der der Induktorschlauch 10 in Vertiefungen 12 der
Zangen 7 einlegbar ist, können die in 1 gezeigten
Verbindungsstellen 11 entfallen, so dass insbesondere ein
durchgehender Induktorschlauch 10 verwendet werden kann.
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Durch
die Verwendung des flexiblen Induktorschlauches 10 erhält
die Klebstation 1 eine besonders hohe Flexibilität
hinsichtlich der Anpassung an einen räumlichen Verlauf
der Klebstoffschicht 5. Insbesondere kann die Klebstation 1 dadurch
so ausgestaltet werden, dass bei eingespanntem Bauteil 4 der Induktorschlauch 10,
in Verbindung mit den Induktorabschnitten 9, die insbesondere
durch Abschnitte des Induktorschlauchs 10 gebildet sein
können, wenigstens 40%, bevorzugt jedoch zumindest 80%
und insbesondere mindestens 90% der zu verklebenden Klebstoffauftragfläche
bzw. der Klebstoffschicht 5 überdeckt sind, also
mittels Induktion erwärmbar und aushärtbar sind.
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In
und/oder an den Induktorschlauch 10 kann eine Versteifungseinrichtung
angebracht sein, wie zum Beispiel ein Draht. Der Induktorschlauch 10 kann
einen Schlauchmantel aufweisen, in den zumindest ein elektrischer
Leiter eingebettet ist, um das gewünschte Induktionsfeld
generieren zu können. Der vom Mantel umschlossene Hohlraum
des Induktorschlauchs 10 ist insbesondere von einem Kühlmittel durchströmbar,
um eine Überhitzung des Induktorschlauchs 10 zu
vermeiden. Der Mantel des Induktorschlauchs 10 kann beispielsweise
aus einem elastischen Kunststoff hergestellt sein, mit dem der oder die
elektrischen Leiter umspritzt sind.
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Entsprechend 2 weist
die jeweilige Zange 7 ein Auflageelement 13 sowie
ein Andruckelement 14 auf. Das Auflageelement 13 dient
zum Auflegen zumindest eines Abschnitts der miteinander zu verklebenden
Bauteile 4 im Bereich der Klebstoffschicht 5.
Im Unterschied dazu dient das Andruckelement 14 zum Andrücken
des auf dem Auflageelement 13 aufgelegten Abschnitts des
Bauteils 4 gegen das Auflageelement 13. Hierzu
ist das Andruckelement 14 mit einem entsprechenden Antrieb 18 verbunden,
z. B. über einem Arm 19. Der Induktorabschnitt 9 ist
dabei in das Auflageelement 13 integriert. Zweckmäßig
ist dabei der Induktorabschnitt 9 dem Andruckelement 14 gegenüberliegend
am bzw. im Auflageelement 13 angeordnet. Diese Integration
erfolgt dabei insbesondere so, dass der Induktorabschnitt 9 einen
Bestandteil einer Kontaktfläche 15 des Auflageelements 13 bildet,
auf der die zu verklebenden Bauteile 4 am Auflageelement 13 aufliegen. Im
Beispiel ist der Induktorabschnitt 9 in die zuvor genannte
Vertiefung 12 eingesetzt, derart, dass er flächenbündig
mit der Kontaktfläche 15 abschließt. Durch
die vorgeschlagene Bauweise ergibt sich ein minimaler Abstand zwischen
dem Induktorabschnitt 9 und der Klebstoffschicht 5,
was den Energieverbrauch zum Erwärmen des Klebstoffs durch
Induktion reduziert. Gleichzeitig kann die Zeit bis zum ausreichenden
Erwärmen des Klebstoffs reduziert werden, was die Herstellungszeit
für die Klebverbindung reduziert.
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Im
gezeigten Beispiel ist der Induktorabschnitt 9 nicht durch
einen Abschnitt des flexiblen Induktorschlauchs 10 gebildet,
sondern ist ein davon separat hergestellter, im Vergleich dazu unflexibler Körper.
Bevorzugt ist der Induktorabschnitt 9 dabei als Rohr ausgestaltet,
wobei der Rohrkörper selbst als elektrischer Leiter, z.
B. aus Kupfer, ausgestaltet ist, während sein Inneres mit
einem Kühlmittel durchströmt werden kann. Hierdurch
lässt sich ei ne Überhitzung des Induktorabschnitts 9 sowie
des Auflageabschnitts 13 und somit der Zange 7 vermeiden.
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Beispielsweise
kann der Induktorabschnitt 9 als Kupferrohr ausgestaltet
sein. An den Verbindungsstellen 10 kann der Induktorabschnitt 9 Anschlüsse 16 aufweisen, über
die zum einen elektrischer Strom bzw. elektrische Spannung und zum
anderen Kühlmittel zuführbar sind. Diese Anschlüsse 16 können
zu Anschlüssen 17 des flexiblen Induktorschlauchs 10 kompatibel
ausgestaltet sein, um eine durchgehende Versorgung der über
den Induktorschlauch 10 miteinander verbundenen Induktorabschnitte 9 mit
Elektrizität und Kühlmittel erreichen zu können.
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Es
ist klar, dass die Formgebung der Zange 7, insbesondere
des Auflageelements 13 und des Andruckelements 14 zumindest
bereichsweise an einen räumlichen Verlauf des zugeordneten
Bauteilabschnitts bzw. der Klebstoffschicht 5 angepasst
sein können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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