DE102016102232A1

DE102016102232A1 - Device and method for attaching a functional element

Info

Publication number: DE102016102232A1
Application number: DE102016102232.2A
Authority: DE
Inventors: Jafar Khanlarov
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2016-02-10
Filing date: 2016-02-10
Publication date: 2017-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Befestigen eines Funktionselements (3) an einem Trägerteil (5), mit einer Klebeschicht (22), die mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlung (38) aktiviert wird. Um das Befestigen eines Funktionselements an dem Trägerteil zu vereinfachen, weist das Funktionselement (3) mindestens einen Durchgangsbereich (20) auf, der für die elektromagnetische Strahlung (38) durchlässig ist, die von der Klebeschicht (22) absorbiert wird, die aus einem thermisch aktivierbaren Klebematerial gebildet ist.The invention relates to a device (1) for fastening a functional element (3) to a carrier part (5), having an adhesive layer (22) which is activated by means of electromagnetic radiation (38). In order to simplify the attachment of a functional element to the support part, the functional element (3) has at least one passage region (20) which is permeable to the electromagnetic radiation (38) absorbed by the adhesive layer (22), which is a thermal one activatable adhesive material is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Befestigen eines Funktionselements an einem Trägerteil, mit einer Klebeschicht, die mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlung aktiviert wird. The invention relates to a device and a method for fastening a functional element to a carrier part, with an adhesive layer which is activated by means of electromagnetic radiation.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2012 003 938 A1 ist ein Nachbearbeitungsverfahren zu einem Austausch zumindest eines zumindest teilweise defekten Funktionselements einer Baugruppe durch zumindest ein Ersatzfunktionselement bekannt, wobei in zumindest einem Schritt das zumindest eine Ersatzfunktionselement in der Baugruppe positioniert wird, wobei das Ersatzfunktionselement in zumindest einem Schritt zumindest teilweise mit zumindest einem Teil der Baugruppe mittels einer Klebeschicht verklebt wird, die mittels einer UV-Strahlung zumindest teilweise ausgehärtet wird. Aus der europäischen Patentschrift EP 0 741 842 B1 ist ein verklebbares Befestigungselement zum Halten von Bau- oder Funktionsteilen auf im Wesentlichen ebenen Trägerteilen bekannt, wobei eine Klebefläche mit einem härtbaren reaktiven Schmelzklebstoff ausgerüstet ist, welcher bei normalen Temperaturen trocken und nicht klebend ausgebildet ist und mittels Wärme- und/oder sonstiger Energiezufuhr zur Herstellung einer dauerhaften Klebeverbindung reaktivierbar ist. Aus der internationalen Veröffentlichung WO 2008/020036 A1 ist ein Verfahren zur Fixierung eines Bauteils auf einem zu lackierenden Fügepartner bekannt, wobei ein Abschnitt einer hitzeaktivierbaren Klebefolie erhitzt wird, so dass die Klebefolie einen nicht vollständig vernetzten Zustand erreicht, wobei das Bauteil mit dem Abschnitt der nicht vollständig vernetzten hitzeaktivierbaren Klebefolie auf dem Fügepartner fixiert wird, wobei nach einem Lackiervorgang thermische Energie zu einer vollständigen Vernetzung der hitzeaktivierbaren Klebefolie führt, so dass das Bauteil dauerhaft auf dem Fügepartner fixiert ist. From the German patent application DE 10 2012 003 938 A1 a post-processing method for exchanging at least one at least partially defective functional element of an assembly by at least one replacement function element is known, wherein in at least one step, the at least one replacement function element is positioned in the assembly, wherein the replacement function element in at least one step at least partially with at least a part of the assembly is glued by means of an adhesive layer, which is at least partially cured by means of UV radiation. From the European patent EP 0 741 842 B1 is a glued fastener for holding structural or functional parts on substantially planar support members known, wherein an adhesive surface is equipped with a curable reactive hot melt adhesive, which is dry and non-sticky at normal temperatures and by means of heat and / or other energy supply for production a permanent adhesive bond is reactivated. From the international release WO 2008/020036 A1 a method is known for fixing a component on a joining partner to be coated, wherein a portion of a heat-activatable adhesive film is heated, so that the adhesive film reaches an incompletely crosslinked state, wherein the component is fixed to the portion of the incompletely crosslinked heat-activatable adhesive film on the joining partner is, wherein after a painting thermal energy leads to a complete crosslinking of the heat-activated adhesive film, so that the component is permanently fixed on the joining partner.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Befestigen eines Funktionselements an einem Trägerteil, mit einer Klebeschicht, die mit Hilfe von elektromagnetischer Strahlung aktiviert wird, zu vereinfachen. The object of the invention is to simplify the fastening of a functional element to a carrier part, with an adhesive layer which is activated by means of electromagnetic radiation.

Die Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zum Befestigen eines Funktionselements an einem Trägerteil, mit einer Klebeschicht, die mit Hilfe von elektromagnetische Strahlung aktiviert wird, dadurch gelöst, dass das Funktionselement mindestens einen Durchgangsbereich aufweist, der für die elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, die von der Klebeschicht absorbiert wird, die aus einem thermisch aktivierbaren Klebematerial gebildet ist. Bei dem Funktionselement handelt es sich vorzugsweise um einen Bolzen mit einem Gewinde. Bei dem Trägerteil handelt es sich vorzugsweise um ein Karosserieteil eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren vorteilhaft einen Roboter, insbesondere einen Fügeroboter. Der für die elektromagnetische Strahlung durchlässige Durchgangsbereich an dem Funktionselement ermöglicht besonders vorteilhaft eine industrielle Montage von Funktionselementen an Trägerteilen in großen Stückzahlen und mit einer sehr guten Reproduzierbarkeit. The object is achieved in a device for fastening a functional element on a support part, with an adhesive layer which is activated by means of electromagnetic radiation, characterized in that the functional element has at least one passage region which is permeable to the electromagnetic radiation, that of the adhesive layer is absorbed, which is formed of a thermally activated adhesive material. The functional element is preferably a bolt with a thread. The carrier part is preferably a body part of a motor vehicle. The device further advantageously comprises a robot, in particular a joining robot. The permeable to the electromagnetic radiation passage area on the functional element allows particularly advantageous industrial assembly of functional elements on support parts in large quantities and with a very good reproducibility.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der für die elektromagnetische Strahlung durchlässige Durchgangsbereich als durchlässige Schicht ausgeführt ist, die mit der absorbierenden Klebeschicht verbunden ist. Die durchlässige Schicht ist vorteilhaft aus einem Kunststoffmaterial gebildet, das für die elektromagnetische Strahlung durchlässig ist, die von der Klebeschicht absorbiert wird. Bei dem Kunststoffmaterial handelt es sich zum Beispiel um ein thermoplastisches Kunststoffmaterial, das gegebenenfalls mit einem elastomeren Kunststoffmaterial kombiniert sein kann. A preferred embodiment of the device is characterized in that the electromagnetic radiation transmissive passage area is designed as a permeable layer, which is connected to the absorbent adhesive layer. The transmissive layer is advantageously formed of a plastic material which is permeable to the electromagnetic radiation absorbed by the adhesive layer. The plastic material is, for example, a thermoplastic material that may optionally be combined with an elastomeric plastic material.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement einen Bolzenschaft aufweist, der von der durchlässigen Schicht ausgeht, die einen Bolzenkopf darstellt. Der Bolzenschaft und die durchlässige Schicht sind vorteilhaft aus dem gleichen Material gebildet. Demzufolge ist der Bolzenschaft einstückig mit der durchlässigen Schicht verbunden. Die absorbierende Schicht ist vorteilhaft stoffschlüssig mit der durchlässigen Schicht verbunden. A further preferred embodiment of the device is characterized in that the functional element comprises a bolt shank which extends from the permeable layer, which constitutes a bolt head. The bolt shank and the permeable layer are advantageously formed of the same material. As a result, the bolt shaft is integrally connected to the permeable layer. The absorbent layer is advantageously bonded cohesively to the permeable layer.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzenschaft ein Außengewinde aufweist. Das Außengewinde dient vorteilhaft zum Anbringen von weiteren Funktionsteilen, zum Beispiel von Interieurteilen und/oder Exterieurteilen eines Kraftfahrzeugs. A further preferred embodiment of the device is characterized in that the bolt shank has an external thread. The external thread is advantageously used for attaching further functional parts, for example of interior parts and / or exterior parts of a motor vehicle.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil aus einem Blechmaterial gebildet ist. Bei dem Blechmaterial handelt es sich zum Beispiel um Stahlblech, wie es zur Herstellung von Karosseriebauteilen von Kraftfahrzeugen verwendet wird. Der Bereich, wo das Funktionselement an dem Trägerteil angebracht wird, ist vorteilhaft im Wesentlichen eben ausgeführt. A further preferred embodiment of the device is characterized in that the carrier part is formed from a sheet metal material. The sheet material is, for example, steel sheet, as used for the production of body parts of motor vehicles. The region where the functional element is attached to the carrier part is advantageously made essentially planar.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Roboter umfasst, an welchem eine Strahlungsquelle angebracht ist, die mit einer Greifeinrichtung kombiniert ist. Das liefert den Vorteil, dass das Funktionselement zum Einen auf einfache Art und Weise mit Hilfe des Roboters an dem Trägerteil positioniert werden kann. Darüber hinaus kann das positionierte Funktionselement dann mit der Strahlungsquelle schnell und stabil an dem Trägerteil befestigt werden, indem das Klebematerial in der Klebeschicht durch die Strahlung von der Strahlungsquelle aktiviert wird. Another preferred embodiment of the device is characterized in that the device comprises a robot to which a radiation source is mounted, which is combined with a gripping device. This provides the advantage that the functional element on the one hand in a simple manner with the help of the robot can be positioned the support part. Moreover, the positioned functional element can then be quickly and stably fixed to the support member with the radiation source by activating the adhesive material in the adhesive layer by the radiation from the radiation source.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Greifeinrichtung durch ein zentrales Durchgangsloch in der Strahlungsquelle hindurch erstreckt. Dadurch werden auf einfache Art und Weise Relativbewegungen der Greifeinrichtung relativ zu der Strahlungsquelle, und umgekehrt, ermöglicht. So kann das Funktionselement zunächst mit Hilfe der Greifeinrichtung gegriffen und an dem Trägerteil positioniert werden. Dann kann die Strahlungsquelle relativ zu der Greifeinrichtung mit dem Funktionselement bewegt werden, um in der Nähe des für die Strahlung durchlässigen Bereichs an dem Funktionselement angeordnet zu werden. A further preferred embodiment of the device is characterized in that the gripping device extends through a central through hole in the radiation source. As a result, relative movements of the gripping device relative to the radiation source, and vice versa, are made possible in a simple manner. Thus, the functional element can first be gripped by means of the gripping device and positioned on the carrier part. Then, the radiation source can be moved relative to the gripping device with the functional element to be arranged in the vicinity of the radiation-transmissive region on the functional element.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Funktionselement eine Hilfsgeometrie vorgesehen ist, die von der Greifeinrichtung umgriffen wird. Die Greifeinrichtung ist zum Beispiel als Backenfutter, insbesondere als Dreibackenfutter, ausgeführt. Die Hilfsgeometrie umfasst zum Beispiel einen Haltepin oder Haltestift, der an dem Funktionselement befestigt ist. Die Hilfsgeometrie vereinfacht das Greifen des Funktionselements mit der Greifeinrichtung. Die Greifeinrichtung kann gegebenenfalls aber auch so ausgeführt und angeordnet werden, dass das Funktionselement direkt mit der Greifeinrichtung gegriffen werden kann. A further preferred embodiment of the device is characterized in that an auxiliary geometry is provided on the functional element, which is encompassed by the gripping device. The gripping device is designed, for example, as a jaw chuck, in particular as a three-jaw chuck. The auxiliary geometry includes, for example, a retaining pin or retaining pin which is attached to the functional element. The auxiliary geometry simplifies the gripping of the functional element with the gripping device. If appropriate, however, the gripping device can also be designed and arranged such that the functional element can be grasped directly with the gripping device.

Bei einem Verfahren zum Befestigen eines Funktionselements mit Hilfe einer vorab beschriebenen Vorrichtung, ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass das Funktionselement mit dem Roboter an dem Trägerteil positioniert wird, bevor die Klebeschicht mit Hilfe der Strahlungsquelle aktiviert wird, die durch den Durchgangsbereich des Funktionsteils elektromagnetische Strahlung emittiert, die so von der Klebeschicht absorbiert wird, dass das Funktionselement stoffschlüssig mit dem Trägerteil verbunden wird. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine schnelle und effektive industrielle Montage der Funktionsteile an den Trägerteilen ermöglicht. In a method for fastening a functional element by means of a device described above, the above-mentioned object is alternatively or additionally achieved by positioning the functional element with the robot on the support part before the adhesive layer is activated by means of the radiation source, which is activated by the Passage region of the functional part emits electromagnetic radiation, which is absorbed by the adhesive layer, that the functional element is materially connected to the support member. As a result, a quick and effective industrial assembly of the functional parts on the support parts is made possible in a simple manner.

Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch einen Roboter mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung. Optionally, the invention also relates to a robot having a previously described device.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen: Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail. Show it:

1 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Befestigen eines Funktionselements an einem Trägerteil mit Hilfe einer Greifeinrichtung, die mit einer Strahlungsquelle kombiniert ist; 1 a simplified sectional view of an apparatus for attaching a functional element to a support member by means of a gripping device, which is combined with a radiation source;

2 die Strahlungsquelle mit der Greifeinrichtung aus 1 in einem Querschnitt; 2 the radiation source with the gripping device 1 in a cross section;

3 das Trägerteil aus 1 mit dem Funktionselement beim Einbringen von elektromagnetischer Strahlung und 3 the carrier part 1 with the functional element in the introduction of electromagnetic radiation and

4 eine vereinfachte Darstellung eines Roboters mit einer Vorrichtung, wie sie in den 1 und 2 dargestellt ist. 4 a simplified representation of a robot with a device, as in the 1 and 2 is shown.

In den 1 und 2 ist eine Vorrichtung 1 zum Befestigen eines Funktionselements 3 an einem Trägerteil 5 vereinfacht in verschiedenen Schnittansichten dargestellt. Die Schnittdarstellung der 1 zeigt einen Längsschnitt durch das Funktionselement 3. In the 1 and 2 is a device 1 for fastening a functional element 3 on a support part 5 simplified illustrated in various sectional views. The sectional view of the 1 shows a longitudinal section through the functional element 3 ,

Bei dem Trägerteil 5 handelt es sich zum Beispiel um ein Stahlblechteil 6 einer Kraftfahrzeugkarosserie. Bei dem Funktionselement 3 handelt es sich zum Beispiel um einen Bolzen 10 mit einem Bolzenkopf 11, von dem ein Bolzenschaft 12 ausgeht. Der Bolzenschaft 12 ist mit einem Außengewinde 14 versehen. In the carrier part 5 For example, it is a sheet steel part 6 a motor vehicle body. In the functional element 3 it is for example a bolt 10 with a bolt head 11 of which a bolt shank 12 emanates. The bolt shaft 12 is with an external thread 14 Mistake.

Der Bolzenkopf 11 umfasst zur Darstellung eines Durchgangsbereichs 20 für elektromagnetische Strahlung eine durchlässige Schicht 21. Auf seiner dem Bolzenschaft 12 abgewandten Stirnfläche weist der Bolzenkopf 11 eine absorbierende Klebeschicht 22 auf, die stoffschlüssig mit der durchlässigen Schicht 21 verbunden ist. The bolt head 11 includes for displaying a passage area 20 for electromagnetic radiation a permeable layer 21 , On his the bolt shaft 12 facing away from the bolt head 11 an absorbent adhesive layer 22 on, the material fit with the permeable layer 21 connected is.

Die Vorrichtung 1 umfasst eine Strahlungsquelle 30 und eine Greifeinrichtung 32. Die Greifeinrichtung 32 umfasst zum Beispiel ein Backenfutter 33 mit drei Backen. An dem Funktionselement ist ein Haltepin 34 befestigt, der eine Hilfsgeometrie für die Greifeinrichtung 32 darstellt. The device 1 includes a radiation source 30 and a gripping device 32 , The gripping device 32 includes, for example, a jaw chuck 33 with three cheeks. On the functional element is a retaining pin 34 attached, which is an auxiliary geometry for the gripping device 32 represents.

Der Haltepin 34 kann einfach und schnell mit der Greifeinrichtung 32 gegriffen werden. Das liefert den Vorteil, dass beim Greifen mit der Greifeinrichtung 32 keine Beschädigungen an dem Außengewinde 14 des Bolzens 10 hervorgerufen werden. The retaining pin 34 can easily and quickly with the gripping device 32 be grasped. This provides the advantage that when gripping with the gripping device 32 no damage to the external thread 14 of the bolt 10 be caused.

Die Greifeinrichtung 32 erstreckt sich durch ein zentrales Durchgangsloch 35 der Strahlungsquelle 30. Dadurch wird auf einfache Art und Weise, wie in 1 durch einen Doppelpfeil 36 angedeutet ist, eine Relativbewegung der Strahlungsquelle 30 relativ zu der Greifeinrichtung 32, und umgekehrt, ermöglicht. The gripping device 32 extends through a central through hole 35 the radiation source 30 , This is done in a simple way, as in 1 by a double arrow 36 is implied, one Relative movement of the radiation source 30 relative to the gripping device 32 , and vice versa, allows.

Das Funktionselement 3 ist für die von der Strahlungsquelle 30 emittierenden Wellen durchlässig. Bei der Strahlungsquelle 30 handelt es sich zum Beispiel um eine Lichtquelle. Mit Hilfe der von der Strahlungsquelle 30 emittierten Wellen kann die absorbierende Klebeschicht 22 thermisch aktiviert werden. The functional element 3 is for those of the radiation source 30 emitting waves permeable. At the radiation source 30 For example, it is a light source. With the help of the radiation source 30 emitted waves can be the absorbent adhesive layer 22 be thermally activated.

Für einen Montagevorgang oder Fügevorgang wird das Funktionselement 3 mit dem thermisch aktivierbaren Kleber an der Greifeinrichtung 32 befestigt. For an assembly process or joining process, the functional element 3 with the thermally activated adhesive on the gripping device 32 attached.

In 3 ist durch Wellenlinien 38 Strahlungsenergie angedeutet, die von der Strahlungsquelle (30 in 2) emittiert wird. Die von der Strahlungsquelle 32 emittierte Strahlungsenergie 38 durchdringt das Funktionselement 3 in dem Durchgangsbereich 20 und wird von der absorbierenden Klebeschicht 22 absorbiert. In 3 is by wavy lines 38 Radiation energy indicated by the radiation source ( 30 in 2 ) is emitted. The of the radiation source 32 emitted radiant energy 38 penetrates the functional element 3 in the passageway area 20 and is covered by the absorbent adhesive layer 22 absorbed.

In 4 ist ein Roboter 40 vereinfacht dargestellt. Der Roboter 40 umfasst drei gelenkig miteinander verbundene Roboterarme 41 bis 43. An einem freien Ende des Roboterarms 43 ist die in den 1 und 2 dargestellte Vorrichtung 1 angebracht. In 4 is a robot 40 shown in simplified form. The robot 40 comprises three articulated robot arms 41 to 43 , At a free end of the robot arm 43 is the one in the 1 and 2 illustrated device 1 appropriate.

Mit dem Roboter 40 wird das Funktionselement 3 in eine dafür vorgesehene Position an dem Trägerteil 5 gebracht. Anschließend wird die Lichtquelle (30 in den 1 und 2) aktiviert, worauf die Lichtquelle Wellen 38 emittiert. With the robot 40 becomes the functional element 3 in a designated position on the support part 5 brought. Then the light source ( 30 in the 1 and 2 ), whereupon the light source ripples 38 emitted.

Die Wellen 38 treten durch die durchlässige Schicht 21 und werden kontrolliert von der absorbierenden Klebeschicht 22 absorbiert, worauf das Funktionselement 3 mit dem Trägerteil 5 eine stoffschlüssige Verbindung eingeht. The waves 38 pass through the permeable layer 21 and are controlled by the absorbent adhesive layer 22 absorbed, whereupon the functional element 3 with the carrier part 5 a cohesive connection is received.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012003938 A1 [0002]
EP 0741842 B1 [0002]
WO 2008/020036 A1 [0002]

Claims

Contraption ( 1 ) for fastening a functional element ( 3 ) on a carrier part ( 5 ), with an adhesive layer ( 22 ) using electromagnetic radiation ( 38 ) is activated, characterized in that the functional element ( 3 ) at least one passage area ( 20 ), which is responsible for the electromagnetic radiation ( 38 ) is permeable to the adhesive layer ( 22 ), which is formed of a thermally activatable adhesive material.

Apparatus according to claim 1, characterized in that for the electromagnetic radiation ( 38 ) permeable passage area ( 20 ) as a permeable layer ( 21 ), which is compatible with the absorbent adhesive layer ( 22 ) connected is.

Device according to claim 2, characterized in that the functional element ( 3 ) a bolt shank ( 12 ) separated from the permeable layer ( 21 ), which has a bolt head ( 11 ).

Device according to claim 3, characterized in that the bolt shank ( 12 ) an external thread ( 14 ) having.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier part ( 5 ) is formed of a sheet material.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 1 ) a robot ( 40 ), to which a radiation source ( 30 ) mounted with a gripping device ( 32 ) is combined.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the gripping device ( 32 ) through a central through hole ( 35 ) in the radiation source ( 30 ) extends therethrough.

Apparatus according to claim 7, characterized in that on the functional element ( 3 ) an auxiliary geometry ( 34 ) provided by the gripping device ( 32 ) is embraced.

Method for fastening a functional element ( 3 ) by means of a device ( 1 ) according to one of claims 6 to 8, characterized in that the functional element ( 3 ) with the robot ( 40 ) on the support part ( 5 ) is positioned before the adhesive layer ( 21 ) with the aid of the radiation source ( 20 ) activated by the transit area ( 20 ) of the functional element ( 3 ) electromagnetic radiation ( 38 ) emitted by the adhesive layer ( 21 ) is absorbed, that the functional element ( 3 ) cohesively with the carrier part ( 5 ) is connected.

Robot ( 40 ) with a device ( 1 ) according to one of claims 1 to 8.