DE202011107070U1

DE202011107070U1 - Punktverklebung

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Publication number: DE202011107070U1
Application number: DE202011107070U
Authority: DE
Original assignee: GEORG MARTIN GmbH
Current assignee: GEORG MARTIN GmbH
Priority date: 2011-03-26
Filing date: 2011-10-22
Publication date: 2013-02-08
Anticipated expiration: 2021-10-23
Also published as: EP2691231A1; DE202011107066U1; WO2012130659A1

Abstract

Toleranzausgleich-Zwischenlage mit einer durch Schichtspaltung anpassbaren Gesamtdicke einer abwechselnden Schichtung von Distanzscheiben und Klebstoff, wobei jede Distanzscheibe aus einer Folie konstanter Dicke besteht und die Distanzscheiben aus gleichen oder unterschiedlichen Dicken bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff zwischen zwei Distanzscheiben jeweils 5 bis 80% der Fläche einer Distanzscheibe bedeckt.

Description

Die vorliegende Neuerung betrifft im Allgemeinen Toleranzausgleich-Zwischenlagen mit einer durch Schichttrennung anpassbaren Dicke, ihre Verwendung als Einstellelemente für mechanische Konstruktionen.
Im Einzelnen betrifft die Neuerung in einer ersten Ausgestaltung eine Toleranzausgleich-Zwischenlage mit einer durch Schichttrennung anpassbaren Dicke einer Schichtung von Distanzscheiben gleicher oder unterschiedlicher Dicke.
Der Einsatz dieser so genannten abziehbaren Materialien als Zwischenlagen (Distanzscheiben) in komplexen mechanischen Konstruktionen ist weit verbreitet, insbesondere in der Luftfahrt. Diese Konstruktionen können mehrere hundert, ja sogar mehrere tausend Teile umfassen, von denen jedes Maßtoleranzen aufweist. Die Summe der Toleranzen erzeugt Spiele, die in manchen Fällen beträchtlich sein und mehrere Millimeter betragen können und die ausgeglichen werden müssen, um es den mechanischen Konstruktionen zu erlauben, ihre Funktionen ordnungsgemäß zu erfüllen.
Zu diesem Zweck werden (Einstellelemente) Toleranzausgleich-Zwischenlagen aus metallischen oder polymeren Materialien verwendet, die in den meisten Fällen abziehbar sind. Diese abziehbaren Ausgleichsscheiben bestehen aus dünnen Lamellen, die übereinander geschichtet und so miteinander verklebt sind, dass sie eine mehr oder weniger große Gesamtdicke bilden, und die so bearbeitet sind, dass sie sich an die Außenkontur der zu justierenden Einrichtung anpassen. Die Einstellung erfolgt durch Verringerung der Dicke der Ausgleichsscheibe, indem eine oder mehrere dieser Schichten abgezogen werden und die Ausgleichsscheibe an der Stelle eingesetzt wird, an der das Spiel festgestellt wurde.
EP-A-667233 beschreibt abziehbare Einstellelemente, die eine Reihe von Flachmaterialbögen zur Herstellung von Distanzscheiben umfasst, zwischen denen jeweils Klebstoffschichten eingefügt sind. Die Flachmaterialbogen sind aus Metall oder gegebenenfalls aus Kunststoff.
US-A-4526641 beschreibt eine Toleranzausgleich-Zwischenlage, die aus einer Schichtung von wärmeaushärtenden Distanzscheiben besteht, die mittels eines Klebstoffs gleicher Beschaffenheit miteinander verbunden sind und die durch eine gewisse intralaminare Kohäsionskraft gekennzeichnet sind.
DE 602 08 922 T2 betrifft eine Toleranzausgleich-Zwischenlage mit einstellbarer Dicke durch Abschälen, Verfahren zur Herstellung und Anwendung zur Bildung von Ausgleichsscheiben. Zu diesem Zwecke umfasst das Erzeugnis eine abwechselnde Schichtung von Flachmaterialbögen und von Schichten eines Klebstoffs, wobei jeder Flachmaterialbogen einen inneren Widerstand gegen das Zerreißen aufweist und wobei jede Schicht von Klebstoff zwei aneinander angrenzende Flachmaterialbögen der Schichtung mit einer Bindungskraft verbindet, die geringer ist, als der Widerstand der Flachmaterialbögen gegen das Zerreißen, was dazu führt, dass hier der Flachmaterialbogen von der Schichtung gelöst werden kann, ohne dass er zerreißt. Dieses Erzeugnis ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass hier der Flachmaterialbogen im Wesentlichen aus Webfasern gebildet wird, und dadurch, dass hier der Flachmaterialbogen eines jeden Paares von an eine selbe, gemeinsame Schicht von Klebstoff angrenzenden Flachmaterialbogen auf seiner gesamten Dicke mit einer Masse von Klebstoff getränkt ist, die mit der gemeinsamen Schicht von Klebstoff eine Einheit bildet. Insoweit wird in vollem Umfang auf die Offenbarung dieses Dokuments Bezug genommen.
Von der Firma Jicey, Frankreich und Lameco, Frankreich, werden Toleranzausgleichs-Zwischenlagen vorgeschlagen, die farblich unterscheidbare Flachmaterialbögen zweier verschiedener Dicken aufweisen.
Dem vorgenannten Stand der Technik ist gemeinsam, dass die einzelnen Flachmaterialbögen, egal ob diese aus Metall, Polymerfolie oder einem Gewebe bestehen, in einem gegebenen System meist die gleiche Dicke aufweisen und vollflächig miteinander verklebt sind. Die Kombination einer Vielzahl von Flachmaterialbögen einer ersten Dicke mit einer Vielzahl von Flachmaterialbögen einer zweiten Dicke ist nur mit erheblichem Kostenaufwand herstellbar. In der Praxis stellt sich jedoch heraus, dass die vollflächige Verklebung zwischen den Flachmaterialbögen (Distanzscheiben) von Nachteil ist, wenn die Toleranzausgleich-Zwischenlage zwischen zwei gekrümmten Bauteilen eingesetzt werden. Die vollflächige Verklebung ist darüber hinaus beim Abschälen einzelner Distanzscheiben von Nachteil, da hier in der Regel Werkzeug, insbesondere bei metallischen laminierten Zwischenlagen, benutzt werden muss.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe besteht in einer ersten Ausführungsform in einer Toleranzausgleich-Zwischenlage mit einer durch Schichttrennung anpassbaren Gesamtdicke einer Schichtung von Distanzscheiben, wobei jede Distanzscheibe aus einer Folie konstanter Dicke besteht und die Distanzscheiben aus gleichen oder unterschiedlichen Dicken bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff zwischen zwei Distanzscheiben jeweils 5 bis 80, insbesondere 10 bis 50% der Fläche einer Distanzscheibe bedeckt.
In einer neuerungsgemäßen Ausführungsform handelt es sich bei dem Klebstoff vorzugsweise um einen synthetischen Kautschuk und/oder um ein Harz, beispielsweise um ein Acrylat-, Epoxid-, Phenol-, Vinylester- oder Polyvinylharz, der/das die Distanzscheiben durch einen Polymerisationsvorgang zusammenhält.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des neuerungsgemäßen Erzeugnisses kann der Kautschuk und/oder das Harz mit Zusätzen versehen werden, um den Klebstoff zu bilden, wobei es sich bei diesen Zusätzen um Härte- und/oder Verdünnungsmittel zur Änderung der Viskosität des Klebstoffs handelt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des neuerungsgemäßen Erzeugnisses wird die Haftung aneinander angrenzender Distanzscheiben |_[c1]durch Erhöhung der Menge des Verdünnungsmittels im Verhältnis zur Menge des Harzes im Klebstoff verringert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des neuerungsgemäßen Erzeugnisses kann es sich bei den Folien um Metallfolien, Polymerfolien sowie um Gewebe aus Fasern, auch Faserverbundwerkstoffe, im Wesentlichen um Glas-, Kohlenstoff-, Keramik- oder Aramidfasern oder um eine Mischung verschiedener Materialen untereinander handeln.
Die neuerungsgemäße Toleranzausgleich-Zwischenlage ist eine zeit- und kostenoptimierte Alternative zu bekannten Schichtfolien geringer Dicke. Naturgemäß ist die Herstellung von Toleranzausgleich-Zwischenlagen gleicher Gesamtdicke von der Anzahl der einzelnen Distanzscheiben abhängig. Je mehr Distanzscheiben bei gleicher Gesamtschichtdicke enthalten sind, desto dünner muss entsprechend eine Distanzscheibe ausgeführt werden, was bei geringerer Dicke der einzelnen Distanzscheiben zu höheren Kosten führt. Mit Hilfe der vorliegenden Neuerung ist es nun möglich, auf den Einsatz von zusätzlichen Toleranzausgleich-Zwischenlagen mit geringer Dicke der einzelnen Distanzscheiben zu verzichten, wenn die neuerungsgemäße Toleranzausgleich-Zwischenlage vorzugsweise wenigstens zwei Distanzscheiben unterschiedlicher Dicke umfasst und somit wahlweise eine größere oder eine kleinere Abschälung möglich ist. Darüber hinaus ist es bei bestimmten sehr geringen Dicken der Distanzscheiben möglich, diese an Stelle eines Werkzeugs mit dem Finger abzuschälen, so dass auch hierin ein Vorteil in Bezug auf das Handling der Folien zu sehen ist. Dies wird beispielsweise erreicht, indem vom Hersteller beim fertigen Produkt vorab auf der Seite der dünnen Distanzscheibe eine kleine Partie der Folie etc. angeschält wird. Somit dient dies dem Anwender als eine Art „Fingerlift” für werkzeugloses Anschälen dieser Seite. Gleichzeitig kann auch die dünne von der dickeren Distanzscheibe unterschieden werden, da per Definition nur auf der dünnen Seite vorab angeschält wird. Die Unterscheidung wird zudem unterstützt, indem auf der Seite des Fingerlifts eine dreizeilige Linie angedruckt wird.
Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Neuerung handelt es sich bei den Distanzscheiben um metallische Folien, Polymerfolien, Faserverbundwerkstoffe, Gewebe und/oder Vliese. Diese können beliebig untereinander kombiniert werden. Bevorzugt ist jedoch, dass die Toleranzausgleich-Zwischenlage wenigstens zwei Sorten von Distanzscheiben unterschiedlicher Dicke aufweist. Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung verhält sich die Dicke einer ersten Sorte von Distanzscheiben zu der Dicke einer zweiten Sorte von Distanzscheiben im Verhältnis von 10 zu 2 bis 10 zu 7, insbesondere 10 zu 5, d. h. die gegebenenfalls einzelne Distanzscheibe ist halb so dick wie die anderen Distanzscheiben. Beispielsweise ist es möglich, die erste Sorte von Distanzscheiben dahingehend auszustatten, dass deren Dicke 0,05 mm beträgt, während die Dicke der zweiten Sorte von Distanzscheiben beispielsweise 0,025 mm (10 zu 5) beträgt. Damit ist es möglich, beim entsprechenden Einsatz der Toleranzausgleich-Zwischenlagen zu gegebener Zeit einen Toleranzausgleich von entweder 0,05 mm oder 0,025 mm vorzunehmen.
Durch die Kombination von dünnen und dickeren Schichtdicken kann man besonders geschickt im Falle von dem Wunsch nach Verwendung von Compositen (Faserverbundstoffen) auch sehr geringe Abstimmintervalle ermöglichen, die bei der Verwendung von Compositen den Nachteil der hohen Nachgiebigkeit aufweisen. In der neuerungsgemäßen Ausführung können nun übliche Dicken von Compositschichten mit sehr dünnen Schichten, gebildet zum Beispiel aus Metallfolien von kleiner 0,050 mm, kombiniert werden. Der Vorteil beruht auf dem Effekt, dass die Steifigkeit bei dünnen Compositschichten mit abnehmender Dicke immer mehr von dem relativ nachgiebigen Harz beeinflußt wird.
Wesentlich im Sinne der vorliegenden Neuerung ist, dass die Fläche zwischen zwei Distanzscheiben nicht wie im Stand der Technik bisher üblich, vollständig mit Klebstoff belegt ist. Wenn im vorliegenden Fall definiert wird, dass lediglich 10 bis 50% der Fläche einer Distanzscheibe mit dem Klebstoff bedeckt ist, so bedeutet dies, dass die übrigen Flächenbereiche der Distanzscheibe frei und ohne verbindenden Kontakt aufeinander liegen. Die freie Beweglichkeit in diesen Flächenabschnitten ermöglicht es, in besonders einfacher Weise einzelne Distanzscheiben ohne Einsatz von Werkzeug allein mit dem Finger voneinander zu trennen. In einem gattungsfremden Stand der Technik ist dieses Grundprinzip bei der Herstellung von Haftnotizen (Post-It^®) verwirklicht. Erfindungsgemäß ist es jedoch in der bevorzugten Ausführungsform nicht erforderlich, wenngleich möglich auch die Stirnseiten der Distanzscheiben miteinander zu verkleben.
Anstelle der Auftragung des Klebstoffes zwischen den Distanzscheiben in einem einzelnen Punkt, der sich naturgemäß bei dem Verpressen der Distanzscheiben entsprechend vergrößert, besteht selbstverständlich auch die Möglichkeit, den Klebstoff in einer Vielzahl von kleinen Punkten anzubringen, sodass eine rasterförmige Anordnung dieser entsteht. Diese rasterförmige Anordnung kann sich über die gesamte Fläche einer Distanzscheibe erstrecken, wobei jedoch hier die Grenzwerte der Flächenbedeckung, wie oben dargelegt, eingehalten werden muss. Alternativ ist es jedoch ebenso möglich, die rasterförmige Anordnung des Klebstoffs auf bestimmte vordefinierte Flächenabschnitte zu begrenzen.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Toleranzausgleich-Zwischenlage mit einer durch Schichttrennung anpassbaren Gesamtdicke besteht darin, zusätzlich zu der vorgenannten Verklebung zwischen den Distanzscheiben gegebenenfalls nach Aufrauhen der Stirnseiten einer Schichtung von Distanzscheiben, diese mit einem Klebstoff analog einem Buchrücken zu versehen. In einem zweiten Schritt wird dann der Klebstoff ausgehärtet. Alternativ ist es auch möglich, eine lose oder komprimierte Schichtung von Distanzscheiben in einem Bad mit dem Klebstoff einzutauchen oder die Stirnseiten der Distanzscheiben mit dem Klebstoff zu besprühen.
Damit werden die Toleranzausgleich-Zwischenlagen mit unterschiedlichen, aber auch mit gleichen Dicken der Distanzscheiben, nur in Teilbereichen der Distanzscheiben mit Klebestoff versehen, wobei dies hier nicht nur am Umfang, also den Stirnflächen der Distanzscheiben, sondern auch zwischen den Distanzscheiben erfolgt. Allen Verklebungsarten ist gemein, dass sie wiederlösbar, bzw. spaltbar sind.
Diese Art der teilweisen Verklebung ermöglicht eine flexible Radiengestaltung für kurvige Oberflächen, sofern in Applikationen zwei gekrümmte Flächen auf Abstand gehalten werden müssen. Ebenso können unterschiedliche Materialarten verbunden werden mit unterschiedlichsten vorteilhaften Eigenschaften für die Anwendung, als da wären: Vermeidung von Kontaktkorrosion, Einbringen von Gleitschichten, Integrieren von dickeren Zwischenmaterialbögen, die Steifigkeit und höhere Druckfestigkeiten einbringen und Kostenvorteile bieten, indem die Anzahl von Schichten verringert wird. Besonders die Erhöhung der Drucksteifigkeit in einer Zwischenlage ohne soliden, dickeren Kern zu erreichen, kann sehr vorteilhaft sein, beispielsweise. aus einem Aufbau vieler Schichten in Kombination mit einigen wenigen dünnen, zum Beispiel 2 mm = sechs mal 0,3 mm plus zwei mal 0,1 mm; da dann die Konstruktion der Zwischenlage keinen Mindestabstand in der Höhe des soliden Anteils einkalkulieren muss. Sondern es kann platzsparend aber drucksteif vollgeschichtet konstruiert werden. Gerade in der Verbesserung von bestehenden Konstruktionen – wo beispielsweise noch zu schleifende Distanzelemente vorgesehen sind –, wo nachträglich Toleranz-Zwischenlagen eingebracht werden sollen, kann das von Platz sparendem Vorteil sein.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Neuerung besteht darin, dass man abgeschälte Zwischenlagen wiederverwenden kann. Gerade bei metallischen laminierten Zwischenlage ist das nicht zu vernachlässigen, da somit kein „zu viel” an Abschälen stattfinden kann, da eine abgezogene Lage Ihre Form behält und sich nicht zusammenrollt und somit Abfall würde. Damit reduziert sich also auf alle Fälle auch der Ausschuss, der durch normale Handhabung manchmal passieren kann. Das spricht dann sehr für die „ein Bauteil”-Lösung, da man keinen Ausschuss einplanen muss.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Vorgang zum Versehen der Distanzscheiben mit Kleber durch Zerstäuben, durch Aufbringen per Hand mittels einer Walze, durch Bedrucken auf einer Maschine vom Typ ”Offset” oder durch Eintauchen erfolgen.
Besonders bevorzugt werden daher die einzelnen Lagen (Distanzscheiben) in der Form des Endprodukts ausgeschnitten oder ausgestanzt, um diese exakt übereinander zu stapeln und zwischen den Distanzscheiben mit Klebstoff versehen. Anschließend werden die Lagen fixiert um dann gegebenenfalls die vorher definierte(n) Stirnfläche(n)/umlaufende(n) Kante(n) mit Klebstoff zu versehen. Der Klebstoff sollte elastisch genug sein, um mechanische Festigkeit bei geringer Benetzungsfläche zu bieten und den Erschütterungen durch Handhabung und Transport zu widerstehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung betrifft die Neuerung die abziehbaren Einstellelemente für mechanische Konstruktionen.
Die neuerungsgemäßen abziehbaren Einstellelemente bestehen somit im Wesentlichen aus einer Toleranzausgleich-Zwischenlage bzw. werden mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhalten.
Die Toleranzausgleich-Zwischenlage dieser Art ist gut geeignet, um als Ausgleichsscheibe in der Luftfahrtindustrie zu dienen, beispielsweise für Flugzeuge oder Hubschrauber.
Es ist anzumerken, dass die oben beschriebene Toleranzausgleich-Zwischenlage besonders leicht, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme eines Werkzeugs abziehbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 667233 A [0005]
US 4526641 A [0006]
DE 60208922 T2 [0007]

Claims

Toleranzausgleich-Zwischenlage mit einer durch Schichtspaltung anpassbaren Gesamtdicke einer abwechselnden Schichtung von Distanzscheiben und Klebstoff, wobei jede Distanzscheibe aus einer Folie konstanter Dicke besteht und die Distanzscheiben aus gleichen oder unterschiedlichen Dicken bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff zwischen zwei Distanzscheiben jeweils 5 bis 80% der Fläche einer Distanzscheibe bedeckt.
Toleranzausgleich-Zwischenlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff zwischen zwei Distanzscheiben jeweils 10 bis 50% der Fläche einer Distanzscheibe bedeckt. Toleranzausgleich-Zwischenlagen.
Toleranzausgleich-Zwischenlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Klebstoff rasterförmig oder punktuell in einem Flächenausschnitt der Distanzscheibe befindet.
Toleranzausgleich-Zwischenlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtfolge diskontinuierlich oder kontinuierlich abwechselnde Dicken und/oder verschiedene Materialien umfasst.
Toleranzausgleich-Schichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Klebstoff zusätzlich an den Stirnflächen der Distanzscheiben befindet.
Toleranzausgleich-Schichtfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Klebstoff um ein Harz handelt, insbesondere um ein Acrylat-, Epoxid-, Phenol-, Vinylester- oder Polyvinylharz, welches die Distanzscheiben durch einen Polymerisationsvorgang zusammenhält.
Toleranzausgleich-Zwischenlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz mit Zusätzen versehen ist, um den Klebstoff zu bilden, insbesondere Härte- und/oder Verdünnungsmittel zur Änderung der Viskosität des nichtgehärteten Klebstoffs.
Toleranzausgleich-Zwischenlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanzscheiben ausgewählt sind aus metallischen Folien, Polymerfolien, Faserverbundwerkstoff, Gewebe und/oder Vliesen.
Verwendung einer Toleranzausgleich-Zwischenlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Bildung eines abziehbaren Einstellelements für mechanische Konstruktionen.