DE102017216004A1

DE102017216004A1 - Verfahren zur Montage wenigstens zweier Teile mittels Haftverbindungsmittel und Vorrichtung bestehend aus wenigstens zwei mittels Haftverbindungsmittel zusammengefügter Teile

Info

Publication number: DE102017216004A1
Application number: DE102017216004.7A
Authority: DE
Inventors: Klaus Zeh; Verena Springer; Florian Richter; Jochen Roth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-09-12
Filing date: 2017-09-12
Publication date: 2019-03-14

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Montage wenigstens zweier Teile mittels Haftverbindungsmittel. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass wenigstens zwei unterschiedliche Haftverbindungsmittel verwendet werden. Die Erfindung ermöglicht durch die Verwendung zweier unterschiedlicher Haftverbindungsmittel, dass zwischen den Fügepartnern eine ausreichende Festigkeit zur Weiterverarbeitung der gefügten Teile nach wenigen Sekunden inklusive der sofortigen Übernahme von mechanischen Kräften auf die Klebestelle erreicht werden kann. Der Fertigungsablauf ist somit in sehr kurzen Taktzeiten möglich.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage wenigstens zweier Teile mittels Haftverbindungsmittel sowie eine Vorrichtung bestehend aus wenigstens zwei mittels Haftverbindungsmittel zusammengefügter Teile mit den Merkmalen der unabhängig formulierten Ansprüche.
Aktuell verwendete raumtemperaturhärtende Klebstoffe weisen eine relativ langsame Vernetzungsreaktion auf. Dies bedeutet, dass eine Klebstelle erst nach Minuten bzw. Stunden voll mechanisch belastet werden kann. Beispielhaft sei hier ein Zweikomponenten-Polyurethan-Klebstoff erwähnt, der eine Handlingsfestigkeit von 1 MPa nach 30 min und eine Endfestigkeit von 11 MPa nach ca. 12 bis 48 Stunden aufweist.
In einem Serienfertigungsprozess, beispielsweise zu einem elektromotorischen Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeug, werden die Fügepartner mit aufwändigen Haltevorrichtungen fixiert bis der verwendete Dicht-und Halteklebstoff vernetzt und somit belastbar ist.
Zusätzlich wird ein Fügepartner in einem Ofenprozess vorgewärmt, um die Aushärtereaktion des Klebstoffs nach dem Fügen zu beschleunigen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Montage wenigstens zweier Teile mittels Haftverbindungsmittel.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass wenigstens zwei unterschiedliche Haftverbindungsmittel verwendet werden.
Die Erfindung ermöglicht durch die Verwendung zweier unterschiedlicher Haftverbindungsmittel, dass zwischen den Fügepartnern eine ausreichende Festigkeit zur Weiterverarbeitung der gefügten Teile nach wenigen Sekunden inklusive der sofortigen Übernahme von mechanischen Kräften auf die Klebestelle erreicht werden kann. Der Fertigungsablauf ist somit in sehr kurzen Taktzeiten möglich.
Besonders vorteilhaft ist. dass die Haftverbindungsmittel, die insbesondere als Klebemittel ausgeführt sind, unterschiedliche Aushärtecharakteristiken aufweisen. Hiermit können unterschiedliche Aushärtezeiten und/oder unterschiedliche Aushärtungsverhalten durch unterschiedliche Aushärteparameter gemeint. So kann beispielsweise als Aushärteparameter Licht, insbesondere UV-Licht, und/oder Temperatur vorgesehen sein. Das heißt, dass die Aushärtung (Zeit und/oder Festigkeit) durch Licht und/oder Temperatur beeinflusst werden kann
Wie bereits oben erwähnt ermöglicht die Erfindung durch die zusätzliche Verwendung von schnellvernetzenden Klebstoffen (z.B. mit UV-Licht vernetzende Acrylatklebstoffe) zwischen den Fügepartnern eine ausreichende Festigkeit zur Weiterverarbeitung der gefügten Teile nach wenigen Sekunden (z.B. kleiner 10 s) inklusive der sofortigen Übernahme von mechanischen Kräften auf die Klebestelle. Der Fertigungsablauf ist somit in Taktzeiten kleiner 10 s möglich.
Der Mangel im aktuellen Stand der Technik ist der notwendige Bedarf an langen Aushärtestrecken bei Raumtemperaturhärtung und damit hoher Bedarf an Fertigungsfläche. Zusätzlich sind aufwändige Werkstückträger mit mechanischen Klemmvorrichtungen notwendig, damit die Fügeteile während der Vernetzung in Position gehalten werden. Die Verwendung von Temperiereinrichtungen zur Beschleunigung der Raumtemperaturhärtung wird zwar angewendet, erfordert aber ein hohes Investment für Maschinen, Energiebedarf und Fertigungsfläche. Diese Mängel werden durch die vorliegende Erfindung behoben.
Gegebenenfalls können durch die Erfindung auch Konstruktionselemente, wie zusätzliche Schrauben, Klammern, etc. entfallen. Je nach konstruktiver Auslegung kann der schnell härtende Klebstoff auch teilweise oder vollständig die Funktion des raumtemperaturhärtenden Klebstoffs übernehmen.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haftverbindungsmittel im ausgehärteten Zustand unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Hierbei ist insbesondere an Eigenschaft wie Dichtheit bzgl. Medien, Festigkeit, Kraftübertragung, elektrische und/oder thermischer Leitfähigkeit und/oder optische Funktion wie Transmission und/oder Reflexion gedacht.
Besonders vorteilhafte ist die Auftragung der Haftverbindungsmittel an unterschiedliche Stellen der zu montierenden Teile.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Haftverbindungsmittel an unterschiedliche Stellen der Teile aufgetragen werden bzw. sind.
Hier ist insbesondere vorgesehen, dass die Teile über eine Feder-Nut-Verbindung derart zusammengefügt werden, dass die Haftverbindungsmittel im Bereich der Feder-Nut-Verbindung aufgetragen werden bzw. sind. Dabei kann vorgesehen sein, dass das erste Haftmittel im Bereich der gesamten Feder-Nut-Verbindung aufgetragen wird bzw. ist und das zweite Haftmittel nur partiell an unterschiedlichen Stellen der Feder-Nut-Verbindung aufgetragen wird bzw. ist.
Zusammenfassend können der Kern und die Vorteile der Erfindung wie folgt dargestellt werden:
Die Verwendung schnell vernetzender Klebstoffe ermöglicht:

• deutlich verkürzte Fertigungsabläufe. Z.B. UV-Licht vernetzende Acrylatklebstoffe benötigen dafür weniger als 10 s.
• Entfall komplexer Werkstückträger mit Klemmvorrichtung
• Entfall Temperiereinrichtungen

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung bestehend aus wenigstens zwei mittels Haftverbindungsmittel zusammengefügter Teile, wobei die zwei Teile mittels wenigstens zweier unterschiedlicher Haftverbindungsmittele zusammengefügt sind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen.
Figurenliste
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert.

Die 1 zeigt den Aufbau einer erfindungsgemäße Fixierung eines Elektromotors an ein Steuergerät.
Die 2 und 3a und b zeigen die erfindungsgemäße Fixierung gemäß 1 in einer Vergrößerung.
Die 4 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Ablaufs sowie die 5 anhand der zusammenzufügenden Teile in unterschiedlichen Bearbeitungsstufen.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die in 1 dargestellte Fixierung zeigt mit dem Bezugszeichen 101 einen Elektromotor, der mit dem zugehörigen Steuergerät 102 verbunden werden soll ( 1/oberer Teil) beziehungsweise verbunden ist (1/unterer Teil). Der gesamte Aufbau wird anhand eines elektromotorisch betriebenen Bremskraftverstärker beschrieben.
Der Elektromotor 101 kann dabei beispielsweise einen Durchmessser von ca. 100 mm aufweisen. Der Elektromotor 101 wird in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Nut-Feder-Klebung 107 mit einem ersten Haftmittel (Klebstoff 1, 130 in 3) verbunden. Dazu wird der Klebstoff 1 umlaufend in die Nut 103 (110 in 3) des Steuergeräts 102 eingebracht und dann mit der Feder (120 in 3) am Gehäuse 102 verbunden. Da der Klebstoff 1 (130 in 3) eine relativ lange Aushärtezeit benötigt, wird zur weiteren Montage der Elektromotor 101 mit dem Steuergerät 102 durch ein zweites Haftmittel (Klebstoff 2, 105/106) verbunden bzw. fixiert. Dies kann auf einer Länge von ca. ja 30 mm geschehen. Der Klebstoff 2 (105/106) ist dabei ein sogenannter UV-Klebstoff, der durch UV-Bestrahlung beispielsweise innerhalb von weniger als 10 Sekunden aushärtet. Dies kann beispielsweise wir in der 1 gezeigt durch eine Fixierung an zwei oder drei Stellen 105, 106 geschehen.
Die 2 und 3a und b zeigen die erfindungsgemäße Fixierung gemäß 1 in einer Vergrößerung der Verbindung zwischen dem Elektromotor 101 und dem Steuergerät 102. Hier ist die oben erwähnte Fixierung durch den 2. Klebstoff an zwei oder drei Stellen 106a, 106b gezeigt. Vorteilhaft ist die Fixierung an drei Stellen 106a, b und c, wobei in der 2 die dritte Stelle 106c hinter dem Elektromotor 101 nicht zu sehen ist.
Die Anzahl der Fixierungssegmente 105, 106a, 106b sind variabel. Die angebundene Fläche muss jedoch ausreichend sein, um die für die weitere Montage notwendigen Kräfte aufzunehmen. Besonders vorteilhaft sind dabei schnellhärtende Klebstoffe mit UV-Vernetzung bzw. UV-Aktivierung. Solche Klebstoffe sind auf unterschiedlicher chemischer Basis verfügbar (Epoxide, Acrylate, Silikone, Polyurethane und Hybride, oder Urethanacrylat auf Polyurethan (nass in nass)).
Die 4 soll nun das Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindung erläutert werden.
Im Schritt 401 werden der Elektromotor 101 und das Steuergerät 103 mit der beschriebenen Nut-Feder-Anordnung bereitgestellt. Im Schritt 402 wird in die Nut 110 der 1. Klebstoff 130 eingebracht.
Im Schritt 403 wird der Motor 201 mittels der Feder 120 in die Nut 110 des Steuergeräts 102 eingefügt.
Im Schritt 404 wird dann der 2. Klebstoff 105/106 auf den 1.Klebstoff 130, wie oben erwähnt „nass in nass“, aufgetragen. Die Auftragung des 2. Klebstoffs 105/106 könnte jedoch alternativ auch räumlich getrennt von dem 1. Klebstoff 130 geschehen.
Im folgenden Schritt 405 wird der 2. Klebstoff 105/106 durch UV-Licht oder ähnlichem ausgehärtet, wonach dann im Schritt 406 die weitere Montage stattfinden kann.
In der 5 sieht man in den beiden linken Bildern den Elektromotor 101 und das Steuergerät 102 mit der Nut 110, in der der 1. Klebstoff eingebracht worden ist. Im von links gezählten dritten Bild erkennt mann, dass in der Nut 110 auf den 1. Klebstoff an den Stellen 106a, b und c der 2. Klebstoff aufgetragen worden ist. Im rechten Bild wird dann das Steuergerät 102 über die Nut-Feder-Verbindung mit dem Elektromotor 110 verbunden. Im rechten Bild ist das Steuergerät 102 über eine Nut-Feder-Verbindung 110 verbunden Zusätzlich ist der Verbund mit dem 2. Klebstoff an den Stellen (100a,b,c) verbunden.
Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Klebung in einem Serienfertigungsprozess, beispielsweise zu einem elektromotorischen Bremskraftverstärker für Kraftfahrzeug zu verwenden.

Claims

Verfahren zur Montage wenigstens zweier Teile (101, 102) mittels Haftverbindungsmittel, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei unterschiedliche Haftverbindungsmittel (105/106, 130) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftverbindungsmittel (105/106, 130), insbesondere Klebemittel, unterschiedliche Aushärtecharakteristiken aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftverbindungsmittel (105/106, 130) unterschiedliche Aushärtezeiten aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aushärtecharakteristiken durch unterschiedliches Aushärtungsverhalten durch unterschiedliche Aushärteparameter aufweisen, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass als Aushärteparameter Licht, insbesondere UV-Licht, und/oder Temperatur vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftverbindungsmittel (105/106, 130) im ausgehärteten Zustand unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Eigenschaften wenigstens eine Eigenschaft wie Dichtheit bzgl. Medien, Festigkeit, Kraftübertragung, elektrische und/oder thermischer Leitfähigkeit und/oder optische Funktion wie Transmission und/oder Reflexion vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftverbindungsmittel an unterschiedliche Stellen (106a, 106b, 106c, 130) der Teile (101, 102) aufgetragen werden, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Teile (101, 102) über eine Feder-Nut-Verbindung (110, 120) derart zusammengefügt werden, dass die Haftverbindungsmittel (105, 106, 130) im Bereich der Feder-Nut-Verbindung (110, 120) aufgetragen werden, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das erste Haftmittel (130) im Bereich der gesamten Feder-Nut-Verbindung (110, 120) aufgetragen wird und das zweite Haftmittel (106, 106) nur partiell an unterschiedlichen Stellen (106a/b/c) 130) der Feder-Nut-Verbindung (110, 120) aufgetragen wird.
Vorrichtung bestehend aus wenigstens zwei mittels Haftverbindungsmittel zusammengefügter Teile (101, 102), dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Teile (101, 102) mittels wenigstens zweier unterschiedlicher Haftverbindungsmittels (105/106, 130) zusammengefügt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftverbindungsmittel (105/106, 130) unterschiedliche Aushärtecharakteristiken und/oder unterschiedliche Aushärtezeiten aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aushärtecharakteristiken durch unterschiedliches Aushärtungsverhalten durch unterschiedliche Aushärteparameter aufweisen, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass als Aushärteparameter Licht, insbesondere UV-Licht, und/oder Temperatur vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftverbindungsmittel (105/106, 130) im ausgehärteten Zustand unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass als Eigenschaften wenigstens eine Eigenschaft wie Dichtheit bzgl. Medien, Festigkeit, Kraftübertragung, elektrische und/oder thermischer Leitfähigkeit und/oder optische Funktion wie Transmission und/oder Reflexion vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftverbindungsmittel an unterschiedliche Stellen (106a/b/c, 130) der Teile (101, 102) aufgetragen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (101, 102) über eine Feder-Nut-Verbindung (110, 120) derart zusammengefügt sind, dass die Haftverbindungsmittel (105, 106, 130) im Bereich der Feder-Nut-Verbindung (110, 120) aufgetragen sind, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass das erste Haftmittel (130) im Bereich der gesamten Feder-Nut-Verbindung (110, 120) aufgetragen ist und das zweite Haftmittel (106, 106) nur partiell an unterschiedlichen Stellen (106a/b/c) 130) der Feder-Nut-Verbindung (110, 120) aufgetragen ist.