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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aushärten einer Klebestelle zwischen zwei Bauelementen mittels elektromagnetischer Strahlung, vorzugsweise im UV-Bereich, wobei diese Klebestelle zwischen einer eine Ausnehmung im ersten Bauelement begrenzenden Ausnehmungsstruktur auf einer Seite des ersten Bauelements und einer in die Ausnehmung eingreifenden Eingriffstruktur des zweiten Bauelements angeordnet ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung eines entsprechenden Verfahrens zur Herstellung zumindest einer Klebeverbinden von Bauelementen einer optischen Messvorrichtung, ein entsprechendes Verbundsystem mit zwei mittels Klebestelle miteinander verbundenen Bauelementen und eine optische Messvorrichtung mit mindestens einem derartigen Verbundsystem.
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Die Druckschrift
WO 2013/010983 A1 beschreibt eine optische Messvorrichtung mit einem der Justage dienenden Verbundsystem, über das die Position einer optischen Einrichtung der optischen Messvorrichtung relativ zu mindestens einer anderen Einrichtungen der optischen Messvorrichtung festgelegt wird, wobei zur Justage ein Eingriffelement in eine in einem Trägerelement ausgebildete Vertiefung bzw. Ausnehmung eingreift. Ein anschließendes Fixieren der Justageposition erfolgt über eine Klebstoffverbindung zwischen Eingriffelement und Vertiefung.
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Bei einer solchen Justage ist es von Vorteil, wenn die Klebstoffverbindung an der Klebestelle erst nach Beendigung der Justage, dann jedoch möglichst rasch, aushärtet.
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Eine Möglichkeit zur gezielten Beschleunigung eines Aushärteprozesses ist die Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung geeigneter Wellenlänge, wie z.B. UV-Strahlung.
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Es ergibt sich jedoch die Herausforderung, wie man der durch die Bauelemente des Ausnehmungs-Eingriff-Systems nach außen abgeschirmten Klebestelle die elektromagnetische Strahlung geeignet zuführt.
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Die Druckschrift
DE 10 2009 027 514 A1 beschreibt ein Kameramodul, bei dessen Objektiv eine Linse in einen Linsenhalter aufgenommen und mittels eines durch UV-Strahlung aktivierbaren Klebers fixiert wird. Anschließend wird der Kleber durch UV-Strahlung auch ausgehärtet. Damit die UV-Strahlung zu dem Kleber gelangen kann, weist der Linsenhalter im Bereich der Klebestellen so dünnwandige Bereiche auf, dass diese UV-transparent sind.
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Das Dokument
DE 10 2016 000 217 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe durch Justieren und Verbinden von mindestens zwei Werkstücken unter Verwendung mindestens eines, mittels eines Fixierklebers zwischen den Werkstücken angeordneten Verbindungsteils unter Aushärten des Fixierklebers an den Justierflächen, wobei dieses Aushärten des Fixierklebers durch elektromagnetische Strahlung induziert wird. Dabei ist mindestens ein Werkstück und/oder mindestens ein Verbindungsteil für die zum Aushärten des Fixierklebers verwendete elektromagnetische Strahlung transparent.
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Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, die ein schnelles Fixieren der Position der Bauelemente zueinander ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aushärten einer Klebestelle zwischen zwei Bauelementen mittels elektromagnetischer Strahlung, bei dem die Klebestelle zwischen einer eine Ausnehmung im ersten Bauelement begrenzenden Ausnehmungsstruktur auf einer Seite des ersten Bauelements und einer in die Ausnehmung eingreifenden Eingriffstruktur des zweiten Bauelements angeordnet ist, ist vorgesehen, dass das erste Bauelement (a) ein erstes Teilelement mit einem darin entlang einer Achse von der einen Seite bis zu einer anderen Seite des ersten Bauelements verlaufenden Durchbruch zur Bildung der Ausnehmung und (b) ein den Durchbruch verschließendes und bezüglich der elektromagnetischen Strahlung transparentes zweites Teilelement aufweist, wobei die beiden Teilelemente zusammen die Ausnehmungsstruktur bilden und die Klebestelle zum Aushärten von der anderen Seite des ersten Bauelements aus entlang der Achse durch das zweite Teilelement hindurch mit der elektromagnetischen Strahlung bestrahlt wird. Der entsprechende Klebstoff ist ein Fixierkleber, insbesondere ein Mehrkomponentenkleber. Die elektromagnetische Strahlung ist bevorzugt Strahlung im UV-Bereich (UV: Ultraviolett). Die Ausnehmung ist eine mulden- oder sacklochartige Ausnehmung, also eine Vertiefung, auf der einen Seite des ersten Bauelements.
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Dadurch, dass die Eingriffstruktur von der einen Seite in die Ausnehmung eingreift, die elektromagnetische Strahlung jedoch von der anderen Seite kommt, ist es möglich die Bauelemente einerseits bequem zu halten und die Klebestelle andererseits mit der elektromagnetischen Strahlung besonders gleichmäßig zu bestrahlen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Teilelement ein zumindest teilweise im Durchbruch einliegender Stopfen aus einem bezüglich der elektromagnetischen Strahlung transparenten Material. Das erste Teilelement ist bevorzugt ein Grundkörper des ersten Bauelements.
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Die beiden Teilelemente sind insbesondere aus unterschiedlichen Materialien, wobei das Material des zweiten Teilelements bezüglich der elektromagnetischen Strahlung transparent ist und das Material des ersten Teilelements temperaturbeständig.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Klebestelle das Kopfende der Eingriffstruktur des zweiten Bauelements am Grund der Ausnehmung mit dem zweiten Teilelement des ersten Bauelements stoffschlüssig verbindet. Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Klebestelle die Flanken der Eingriffstruktur des zweiten Bauelements an den Flanken der Ausnehmung mit dem ersten Teilelement des ersten Bauelements stoffschlüssig verbindet.
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Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Bauelement im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet und/oder die Eingriffstruktur fingerartig ausgebildet.
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Bei der erfindungsgemäßen Verwendung eines Verfahrens zum Aushärten einer Klebestelle für die Herstellung zumindest einer Klebeverbindung von Bauelementen einer optischen Messvorrichtung ist vorgesehen, dass das Verfahren ein vorstehend genanntes Verfahren ist.
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Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die Klebeverbindung der Bauelemente dem Fixieren einer Justageposition zumindest einer optischen Einrichtung der optischen Messvorrichtung relativ zu mindestens einer anderen Einrichtung der optischen Messvorrichtung, insbesondere einer Halterung und/oder einer weiteren optischen Einrichtung der optischen Messvorrichtung, dient.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verbundsystem mit zwei mittels mindestens einer Klebestelle miteinander verbundenen Bauelementen, bei dem die Klebestelle zwischen einer eine Ausnehmung im ersten Bauelement begrenzenden Ausnehmungsstruktur auf einer Seite des ersten Bauelements und einer in die Ausnehmung eingreifenden Eingriffstruktur des zweiten Bauelements angeordnet ist, ist vorgesehen, dass das erste Bauelement ein erstes Teilelement mit einem darin entlang einer Achse von der einen Seite bis zu einer anderen Seite des ersten Bauelements verlaufenden Durchbruch zur Bildung der Ausnehmung und ein den Durchbruch verschließendes und bezüglich elektromagnetischer Strahlung transparentes zweites Teilelement aufweist. Dabei bilden die beiden Teilelemente zusammen die Ausnehmungsstruktur und die Klebestelle ist zum Aushärten von der gegenüberliegenden Seite des ersten Bauelements aus entlang der Achse durch das zweite Teilelement hindurch mit der elektromagnetischen Strahlung bestrahlbar bzw. bestrahlt.
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Die zuvor im Rahmen der Beschreibung des Verfahrens genannten Ausführungsformen der Erfindung gelten entsprechend auch für das Verbundsystem.
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Die erfindungsgemäße optische Messvorrichtung umfasst mindestens ein vorstehend genanntes Verbundsystem und ist insbesondere eine optische Messvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein LIDAR-System.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen optischen Messvorrichtung weist diese einen optischen Sender und einen optischen Empfänger als optische Einrichtungen auf, wobei der optische Sender und/oder der optische Empfänger über das Verbundsystem oder eines der Verbundsysteme in der optischen Messvorrichtung befestigt ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
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Es zeigt
- 1 Eine Schnittdarstellung eines Verbundsystems mit zwei mittels Klebestelle miteinander verbundenen Bauelementen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 2 Eine Detaildarstellung der Klebestelle aus 1,
- 3 Eine teilweise semitransparente Darstellung des bereits in 1 gezeigten Verbundsystems und
- 4 Eine Draufsicht auf das bereits in 1 gezeigte Verbundsystem.
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Die 1 zeigt ein Verbundsystem 10 mit zwei miteinander verbundenen Bauelementen 12, 14. Das erste dieser Bauelemente 12 weist eine Ausnehmungsstruktur 16 auf, die eine Ausnehmung 18 im Bauelement 12 begrenzt. Diese Ausnehmung 18 ist eine Muldenartige Ausnehmung auf einer Seite 20 des Bauelements 12, also eine Vertiefung. Eine fingerförmige Eingriffstruktur 22 des zweiten Bauelements 14 greift auf dieser Seite 20 in die Ausnehmung 18 ein und ist dort über eine Klebestelle 24 mit der Ausnehmungsstruktur 18 des ersten Bauelements 12 stoffschlüssig verbunden. Mit anderen Worten verbindet die Klebestelle 24 die beiden Bauelemente 12, 14 bzw. entsteht über die Klebestelle 24 eine Klebeverbindung zwischen den Bauelementen 12, 14.
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Das erste Bauelement
12 ist eine plattenförmige Halterung
26 einer (in Gänze nicht gezeigten) optischen Messvorrichtung. Das zweite Bauelement
14 ist eine Halterung
28 für einen optischen Empfänger
30 dieser optischen Messvorrichtung. Neben dem hier gezeigten Empfänger
30 weist die optische Messvorrichtung auch einen korrespondierenden optischen Sender als weitere optische Einrichtung auf, der jedoch nicht gezeigt ist. Die optische Messvorrichtung kann eine optische Messvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein LIDAR-System, sein. Die eingangs erwähnte Druckschrift
WO 2013/010983 A1 beschreibt eine solche optische Messvorrichtung.
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Damit nun Licht auf ein Sensorelement des Empfängers 30 fallen kann, ist ein Sichtkanal 32 für den Empfänger 30 durch einen Durchbruch in der plattenförmigen Halterung vorgesehen, an den sich eine Kragenstruktur 34 entlang einer optischen Achse 36 anschließt.
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Die hier gezeigte Klebestelle 24 ist eine von mehreren Klebestellen 24, über die der Empfänger 30 in der optischen Messvorrichtung befestigt ist. Die weiteren Klebestellen 24 sind in der Ansicht der 4 erkennbar. Über diese Klebestellen 24 wird der Empfänger 30 gegenüber den weiteren optischen Einrichtungen, insbesondere dem Sender der optischen Messvorrichtung, auch ausgerichtet. Daher soll der Klebstoff nach der Justage der entsprechenden optischen Einrichtung, hier des Empfängers 30, gegenüber dem Rest der optischen Messvorrichtung möglichst schnell aushärten. Dieses Aushärten wird durch Bestrahlen der jeweiligen Klebestellen 24 mittels UV-Strahlung (UV: Ultraviolett) beschleunigt. Da nun aber die Klebestelle 24 in der als Vertiefung ausgestalteten Ausnehmung 16 lokalisiert ist und nach außen über das erste Bauelement 12 sowie die Eingriffstruktur 22 des zweiten Bauelements 14 abgeschirmt wird, muss ein Weg zum Bestrahlen der Klebestelle 24 mit UV-Licht bereitgestellt werden.
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Das erste Bauelement 12 wird dazu im Wesentlichen von einem ersten Teilelement 38, dem Grundkörper 40 des Bauelements 12, gebildet. In dem ersten Teilelement 38 des ersten Bauelements 12 befindet sich pro Klebestelle 24 ein Durchbruch 42 zur Bildung der entsprechenden Ausnehmung 18 in Form einer Vertiefung, in die die entsprechende Eingriffstruktur 22 von der einen Seite 20 eingreift. Der Durchbruch 42 erstreckt sich entlang einer Achse 44 von der einen Seite 20 bis zur anderen Seite 46 des ersten Bauelements 12. Auf der anderen Seite 46 ist der Durchbruch 42 jedoch über ein zweites Teilelement 48 des ersten Bauelements 12 verschlossen. Dieses zweite Teilelement 48 bildet eine Art Stopfen 50, der jedoch für die verwendete elektromagnetische Strahlung (hier UV-Strahlung) 54 transparent ist. Dies ermöglicht es nun, dass die Klebestelle 24 von der anderen Seite 46 aus zum Aushärten mittels einer Beleuchtungseinrichtung 52 mit entsprechender elektromagnetischer Strahlung 54 bestrahlt werden kann.
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Die 2 zeigt die Ausnehmung 18 im ersten Bauelement 12, die Eingriffstruktur 22 und die Klebestelle 24 noch einmal im Detail. Bei dieser Detaildarstellung ist klar erkennbar, dass die Ausnehmungsstruktur 16 des ersten Bauelements 12 von beiden Teilelementen 38, 48, also dem Grundkörper 40 und dem im Durchbruch 42 einliegenden Stopfen 50, gemeinsam gebildet wird. Die Klebestelle 24 verbindet das Kopfende der Eingriffstruktur 22 am Grund der Ausnehmung 18 mit dem zweiten Teilelement 48 und die Flanken der Eingriffstruktur 22 an den Flanken der Ausnehmung 18 mit dem ersten Teilelement 38 stoffschlüssig.
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Die 3 zeigt eine teilweise semitransparente Darstellung des bereits in 1 gezeigten Verbundsystems 10. Neben der Ausnehmung 18 mit der Klebestelle 24 ist auch der Sichtkanal 32 für den Empfänger 30 mit der Kragenstruktur 34 sichtbar.
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Die 4 zeigt schließlich eine Draufsicht auf das bereits in 1 gezeigte Verbundsystem 10, wobei nun alle drei Eingriffstrukturen 22 des den Empfänger 30 vor dem Sichtkanal 32 positionierenden Trägers 28 sichtbar sind. Über diese drei Verbindungen mittels Klebestellen kommt es zur Ausrichtung des Empfängers gegenüber dem Rest der optischen Messvorrichtung.
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Im Folgenden sollen diverse Aspekte der Erfindung und möglicher Ausgestaltungen der Erfindung noch einmal mit anderen Worten zusammengefasst werden:
- Bei der Justage des Senders und Empfängers 30 wird, um die Toleranzen der einzelnen Bauelemente 12, 14 bzw. die Abweichung, die bei der Produktion dieser Bauelemente 12, 14 entstehen auszugleichen, Kleber/Klebstoff verwendet.
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Um den Klebe-Prozess zu beschleunigen wird standardmäßig ein UV-aushärtender Klebstoff („Fixierkleber“) verwendet. Dabei muss die UV-Strahlung den Kleber in allen Bereichen ausleuchten. Durch das Eintauchen der „Klebefüße“ (Eingriffstrukturen 22) in die „Kiebetöpfe“ (Ausnehmungsstrukturen 16) werden Bereiche der „Töpfe“ von den Trägern 28 abgeschattet. Durch diese Abschattung besteht die Gefahr, dass der Klebstoff nicht richtig aushärtet. Eine weitere Schwierigkeit ist, dass durch eine nicht homogene Bestrahlung des Klebers anschließend im ausgehärteten Kleber Spannungen entstehen können, die sich bei Temperaturänderungen durch leichtes Verschieben der verklebten Bauelemente 12, 14 manifestieren kann.
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Durch die Verwendung eines für UV-Strahlung durchlässigen Kunststoffes als Stopfen 50, der das Ausfließen des Klebstoffes zur anderen Seite 46 verhindert, kann die Beleuchtungseinrichtung 52 auf diese andere Seite 46 verlagert werden. Dadurch kann der Klebstoff recht homogen ausgeleuchtet werden, was eine gleichmäßige und vollständige Aushärtung des Klebstoffs zur Folge hat.
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Bezugszeichenliste
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| Verbundsystem |
10 |
| Erstes Bauelement |
12 |
| Zweites Bauelement |
14 |
| Ausnehmungsstruktur (erstes Bauelement) |
16 |
| Ausnehmung |
18 |
| Eine Seite (erstes Bauelement) |
20 |
| Eingriffstruktur |
22 |
| Klebestelle |
24 |
| Plattenförmige Halterung |
26 |
| Träger |
28 |
| Empfänger |
30 |
| Sichtkanal (Empfänger) |
32 |
| Kragenstruktur |
34 |
| Optische Achse |
36 |
| Erstes Teilelement (erstes Bauelement) |
38 |
| Grundkörper |
40 |
| Durchbruch |
42 |
| Achse (Durchbruch) |
44 |
| Andere Seite (erstes Bauelement) |
46 |
| Zweites Teilelement |
48 |
| Stopfen |
50 |
| Beleuchtungseinrichtung |
52 |
| Elektromagnetische Strahlung |
54 |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2013/010983 A1 [0003, 0026]
- DE 102009027514 A1 [0007]
- DE 102016000217 A1 [0008]
