DE102012009381A1 - Microwave transmitter for use in automotive industry, has outlet device arranged at waveguide and/or coaxial cable, and adhesive layer arranged between surfaces of components, where height of outlet opening of outlet device is variable - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Mikrowellensender mit einer Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Mikrowellen und mit einem Hohlleiter zum Weiterleiten der Mikrowellen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Mikrowellensenders.The invention relates to a microwave transmitter with a generating device for generating microwaves and with a waveguide for transmitting the microwaves. Furthermore, the invention relates to a method for operating a microwave transmitter.
Im Fahrzeugbau, insbesondere im Fahrzeugrohbau, werden unterschiedliche Fügeverfahren verwendet, um (Struktur-)Bauteile miteinander zu verbinden. Während zum Fügen von metallischen Bauteilen Schweißverfahren wie das Punktschweißen zum Einsatz kommen, versagen diese gängigen Verfahren beim Verbinden von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen miteinander. Auch Fügeverfahren, bei welchen Nieten oder – etwa beim Anwenden der Rivtac©-Technologie – Bolzen verwendet werden, bereiten beim Verbinden von Bauteilen aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen Probleme, da es zu Kontaktkorrosion kommen kann. Gleichwohl sind diese Fügeverfahren zum Verbinden von Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff mit nicht-leitenden Fasern einsetzbar.In vehicle construction, in particular in the vehicle body shell, different joining methods are used to connect (structural) components with each other. While welding processes such as spot welding are used to join metallic components, these common methods fail to bond together components made of fiber-reinforced plastics. Also, joining methods using rivets or bolts, such as Rivtac © technology, cause problems in joining carbon fiber reinforced plastic components because of contact corrosion. However, these joining methods for connecting components made of fiber-reinforced plastic with non-conductive fibers can be used.
Zum Fügen von Bauteilen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) mit weiteren CFK-Bauteilen oder metallischen Bauteilen kommen daher vorzugsweise Klebeverbindungen zum Einsatz. Das Aushärten des Klebstoffs dauert jedoch eine gewisse Zeit. Um sicherzustellen, dass die miteinander zu verbindenden Bauteile während des Aushärtens des Klebstoffs nicht verrutschen, werden die Bauteile während des Aushärtens fixiert. Dies kann beispielsweise durch mechanische Spannvorrichtungen bewerkstelligt werden.For joining components made of carbon fiber reinforced plastic (CFRP) with other CFRP components or metallic components therefore preferably adhesive bonds are used. However, the curing of the adhesive takes a certain amount of time. To ensure that the components to be joined together do not slip during the curing of the adhesive, the components are fixed during curing. This can be done, for example, by mechanical tensioning devices.
Werden im Fahrzeugbau Klebstoffe für Strukturverklebungen eingesetzt, so wird üblicherweise eine verhältnismäßig lange Zeit vorgesehen, während welcher der Klebstoff fließfähig ist, damit zwischen zwei aufeinander folgenden Vorgängen des Auftragens von Klebstoff dieser nicht im Auftragsrohr aushärtet und dadurch das Auftragsrohr verstopft. Üblicherweise wird also eine so genannte „Offene Zeit” des Klebstoffs von etwa 15 Minuten angestrebt, innerhalb der der Klebstoff aufgetragen und die Fügepartner spätestens zusammengefügt werden müssen, um eine ausreichende Benetzung sicherzustellen. – Andererseits ist es wünschenswert, dass der Klebstoff vergleichsweise rasch aushärtet, sobald die Bauteile gefügt sind, denn dann kann eine durch Verkleben von wenigstens zwei Bauteilen hergestellte Baugruppe rasch und ohne zusätzliche Fixiervorrichtungen transportiert oder weiter bearbeitet werden.If adhesives are used for structural bonding in vehicle construction, a relatively long time is usually provided during which the adhesive is free-flowing, so that it does not harden in the application pipe between two consecutive operations of applying adhesive and thereby clogs the application pipe. Usually, therefore, a so-called "open time" of the adhesive of about 15 minutes is desired within which the adhesive must be applied and the joining partners must be joined together at the latest in order to ensure adequate wetting. On the other hand, it is desirable for the adhesive to harden comparatively quickly once the components have been joined, because then an assembly produced by bonding at least two components can be transported or further processed quickly and without additional fixing devices.
Die
Das Einbringen der Wärme in den Klebstoff dient hierbei dazu, die zum Aushärten des Klebstoffs nötige Zeit zu verkürzen. Durch das Aushärten des Klebstoffs werden die Bauteile relativ zueinander fixiert, sodass mechanische Spannvorrichtungen die vor dem Aushärten des Klebstoffs für die Fixierung sorgen, entfernt werden können.The introduction of heat into the adhesive serves to shorten the time required to cure the adhesive. By curing the adhesive, the components are fixed relative to each other, so that mechanical tensioning devices that provide for the fixation prior to curing of the adhesive can be removed.
Das Einbringen von Heizwärme in die Klebstoffschicht mittels des Induktors setzt jedoch voraus, dass die Klebstoffschicht gut zugänglich ist.However, the introduction of thermal heat in the adhesive layer by means of the inductor requires that the adhesive layer is easily accessible.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Mikrowellensender und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bzw. welches ein verbessertes Fixieren von Bauteilen ermöglicht.Object of the present invention is to provide a microwave transmitter and a method of the type mentioned, which or which allows improved fixation of components.
Diese Aufgabe wird durch einen Mikrowellensender mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by a microwave transmitter having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 8. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Mikrowellensender ist an dem Hohlleiter (oder dem Koaxialkabel) eine Auslasseinrichtung angeordnet, über welche die Mikrowellen zum Erwärmen einer Klebstoffschicht, welche zwischen einander zugewandten Oberflächen eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils angeordnet ist, abgebbar sind. Hierbei ist eine Größe einer Auslassöffnung der Auslasseinrichtung veränderbar. Dies ermöglicht es, die Größe der Auslassöffnung rasch an die jeweilige Fügesituation anzupassen und so eine optimale lokale Härtung der Klebstoffschicht zu erreichen.In the microwave transmitter according to the invention an outlet device is arranged on the waveguide (or the coaxial cable), via which the microwaves for heating an adhesive layer, which is arranged between mutually facing surfaces of a first component and a second component, can be dispensed. In this case, a size of an outlet opening of the outlet device can be changed. This makes it possible to quickly adapt the size of the outlet opening to the respective joining situation and thus to achieve optimum local hardening of the adhesive layer.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Auslassöffnung zumindest im Wesentlichen rechteckig, wobei eine Höhe der Auslassöffnung, welche geringer ist als deren Breite, veränderbar ist. Dadurch kann besonders gut die Größe der Ausgangsöffnung an die Höhe der Klebstoffschicht, also an unterschiedliche Dicken der Klebstoffschicht angepasst werden.In an advantageous embodiment of the invention, the outlet opening is at least substantially rectangular, wherein a height of the outlet opening, which is smaller than its width, is variable. As a result, the size of the outlet opening can be adapted particularly well to the height of the adhesive layer, that is, to different thicknesses of the adhesive layer.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Auslasseinrichtung in einem Teilbereich, dessen Querschnitt sich zu der Auslassöffnung hin verjüngt, V-förmig zu der Auslassöffnung hin zulaufende Wände auf. Dadurch können die Mikrowellen besonders gut auf den auszuhärtenden Bereich der Klebstoffschicht fokussiert werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the outlet device in a Partial area, the cross section of which tapers towards the outlet opening, V-shaped walls tapering toward the outlet opening. As a result, the microwaves can be focused particularly well on the area of the adhesive layer to be cured.
Dabei kann zumindest eine der Wände bewegbar an einem Grundkörper der Auslasseinrichtung gehalten sein. Beispielsweise kann durch Verschieben der Wand in die Hochrichtung und/oder in die Längsrichtung der Auslasseinrichtung die Geometrie der Auslassöffnung verändert werden.In this case, at least one of the walls can be movably held on a main body of the outlet device. For example, by moving the wall in the vertical direction and / or in the longitudinal direction of the outlet device, the geometry of the outlet opening can be changed.
Bevorzugt ist jedoch die zumindest eine Wand verschwenkbar an dem Grundkörper gehalten. Dies erlaubt es, die Größe der Auslassöffnung besonders funktionssicher, präzise und rasch zu variieren.Preferably, however, the at least one wall is pivotally supported on the base body. This makes it possible to vary the size of the outlet opening particularly reliable, precise and fast.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung fällt eine Schwenkachse der zumindest einen Wand mit einer die Breite der Auslassöffnung angebenden Richtung zusammen, da so besonders gut die Höhe der Auslassöffnung an die unterschiedlichen Klebstoffdicken angepasst werden kann.In a further advantageous embodiment of the invention, a pivot axis of the at least one wall coincides with a direction indicating the width of the outlet opening, since the height of the outlet opening can be adapted particularly well to the different adhesive thicknesses.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn der Mikrowellensender eine Erfassungseinrichtung umfasst, welche zum Erfassen einer Größe der Klebstoffschicht ausgebildet ist. Mittels einer Steuerungseinrichtung des Mikrowellensenders ist die Größe der Auslassöffnung dann in Abhängigkeit von der Größe der Klebstoffschicht einstellbar. Dies ermöglicht einen besonders komfortablen Betrieb des Mikrowellensenders, da die Größe der Auslassöffnung nicht manuell verändert zu werden braucht, sondern die Änderung der Geometrie der Auslassöffnung wird in Abhängigkeit von der Größe der Klebstoffschicht automatisch geregelt.It is furthermore advantageous if the microwave transmitter comprises a detection device which is designed to detect a size of the adhesive layer. By means of a control device of the microwave transmitter, the size of the outlet opening is then adjustable as a function of the size of the adhesive layer. This allows a particularly convenient operation of the microwave transmitter, since the size of the outlet opening does not need to be changed manually, but the change in the geometry of the outlet opening is automatically controlled depending on the size of the adhesive layer.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn mittels der Steuerungseinrichtung eine Höhe der Auslassöffnung an eine Höhe der Klebstoffschicht anpassbar ist. So kann besonders gut und gezielt ein mittels der Mikrowellen erwärmbarer Bereich der Klebstoffschicht rasch ausgehärtet werden.Finally, it has proven to be advantageous if, by means of the control device, a height of the outlet opening can be adapted to a height of the adhesive layer. Thus, a region of the adhesive layer, which can be heated by means of the microwaves, can be hardened quickly and in a particularly good manner.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Mikrowellensenders werden mittels einer Erzeugungseinrichtung des Mikrowellensenders Mikrowellen erzeugt. Die Mikrowellen werden durch einen Hohlleiter oder ein Koaxialkabel des Mikrowellensenders hindurch weitergeleitet. Über eine an dem Hohlleiter angeordnete Auslasseinrichtung werden die Mikrowellen abgegeben, wobei eine Größe einer Auslassöffnung der Auslasseinrichtung verändert wird. Dies ermöglicht es, den Austritt der Mikrowellen durch die Auslassöffnung situationsgerecht einzustellen.In the method according to the invention for operating a microwave transmitter, microwaves are generated by means of a generating device of the microwave transmitter. The microwaves are passed through a waveguide or a coaxial cable of the microwave transmitter. The microwaves are emitted via an outlet device arranged on the waveguide, wherein a size of an outlet opening of the outlet device is changed. This makes it possible to adjust the outlet of the microwaves through the outlet opening as appropriate.
Vorteilhaft wird mittels der Mikrowellen eine Klebstoffschicht erwärmt, welche zwischen einander zugewandten Oberflächen eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils angeordnet ist. So kann bei schlecht zugänglichen Klebestellen Wärme lokal in die Klebstoffschicht eingebracht werden, indem diese von der Seite her mit den Mikrowellen beaufschlagt wird. Dies kann aufgrund der Veränderbarkeit der Größe der Auslassöffnung besonders gut an die jeweilige Fügesituation, insbesondere an unterschiedliche Dicken der Klebstoffschicht angepasst erfolgen.Advantageously, an adhesive layer is heated by means of the microwaves, which is arranged between mutually facing surfaces of a first component and a second component. Thus, in the case of poorly accessible splices, heat can be locally introduced into the adhesive layer by applying it to the microwaves from the side. This can be done particularly well adapted to the respective joining situation, in particular to different thicknesses of the adhesive layer due to the variability of the size of the outlet opening.
Die für den erfindungsgemäßen Mikrowellensender beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt.The advantages and preferred embodiments described for the microwave transmitter according to the invention also apply to the method according to the invention and vice versa.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or shown alone in the figure can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or alone, without the scope of To leave invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawing.
Diese zeigt schematisch eine Auslasseinrichtung für einen Mikrowellensensor, mittels welchem schlecht zugängliche Klebestellen von der Seite her mit Mikrowellen beaufschlagt werden können.This shows schematically an outlet device for a microwave sensor, by means of which poorly accessible splices can be applied from the side with microwaves.
Von einem Mikrowellensender, welcher eine Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen von Mikrowellen und einen Hohlleiter zum Weiterleiten dieser Mikrowellen umfasst, ist in der Figur eine Auslasseinrichtung
Über einen Flansch
Diese Auslassöffnung
Durch diese Ausgestaltung der Auslasseinrichtung
In einem von der Auslassöffnung
Der Mikrowellensender umfasst des Weiteren einen (nicht gezeigten) Sensor, mittels welchem die Höhe des Klebespalts erfasst werden kann. Auf ein Signal des Sensors hin stellt dann ein Steuergerät
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE102013012321A1 (en) | 2013-07-25 | 2014-03-27 | Daimler Ag | Microwave transmitter for use in industrial robot, has outlet opening that is sealed by metal contact springs, such that application of microwaves to outlet regions is decreased |
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DE102007000862A1 (en) | 2007-10-12 | 2009-04-23 | Airbus Deutschland Gmbh | Method for connecting a first material to a second material in the aircraft |
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