DE2841449A1

DE2841449A1 - Klebemittel-befestigungselement und zugehoeriges klebemittel-befestigungssystem

Info

Publication number: DE2841449A1
Application number: DE19782841449
Authority: DE
Inventors: Robert George Kobetsky
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1977-09-28
Filing date: 1978-09-23
Publication date: 1979-04-05
Also published as: IT1098917B; IT7828077A0; ES473777A1; CA1091902A; AU523282B2; BR7806233A; US4139408A; SE7809158L; FR2404760A1; JPS5457536A; AU3968378A

Description

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ILLINOIS TOOL WORKS INC.

Klebemittel-Befestigungselement und zugehöriges Klebemittel-Befestigungssystem

Die Erfindung betrifft ein Klebemittel-Befestigungselement zum Befestigen eines zweiten Werkstückes an einer ersten Trägerfläche, wobei das Element eine plattenartige Basis aus ferrogmagnetischem Material und von im wesentlichen gleichmäßiger, vorbestimmter Querschnittsdicke besitzt und die Basis an der Unterseite eine hitzeaktivierbare Klebemittelschicht trägt. Außerdem betrifft die Erfindung ein zugehöriges System zum Befestigen eines solchen Elementes.

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Die Benutzung von U-förmigen Induktionskernen zur Erhitzung von Metallelementen ist bekannt.Um ein solches System für Klebemittel-Befestigungselemente zu benutzen, werden die Endflächen des Kerns in Kontakt mit seitlich getrennten Oberflächen der ferromagnetischen Basis des Befestigungselementes gebracht. Dabei wird ein Magnetflußkreis dadurch geschaffen, indem das Metall-Befestigungselement die Flächen des Kernes überbrückt. Die dabei in dem Befestigungselement entstehende Induktion heizt die Basis vorwiegend durch einen Hystereseeffekt auf und aktiviert somit das Klebemittel.

Es ist sehr wichtig, daß das Klebemittel in einem solchen System in gleichmäßiger Weise aufgeheizt wird, da sonst Unterschiede in'der Stärke der Bindung an der Bindungsfläche des verbundenen Elementes auftreten. Ein typischer Nachteil solcher Aufheizsysteme mit U-förmigem Kern zum Aktivieren von Klebemitteln tragenden Befestigungselementen besteht darin, daß der Kern selbst als Hitzeabsenker dienen kann, da durch ihn Hitze zurück in den Kern abgeleitet werden kann, wenn die flache Metallbasis aufgeheizt wird. Dieses reduziert natürlich die Wirksamkeit des Systems, vergrößert die Heizperiode und resultiert darin, daß weniger Hitze in den Bereichen der Hitzeabsenkung vorhanden ist, wodurch eine Ungleichmäßigkeit in der Bindungsstärke im Bereich der Klebemittelschicht geschaffen wird. Dieses Problem wird noch vergrößert, wenn das aufzuheizende Befestigungselement eine unregelmäßige Form aufweist, die an sich aufgrund der vorhandenen Konfiguration schon eine Kühlblechwirkung beinhaltet. Da Klebemittelbindungen am schwächsten sind, wenn sie einer "Abschälkraft" unterworfen werden, sollten alle Anstrengungen unternommen werden, um die Bindung im Bereich der

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Peripherie einer Klebemittelschicht zu verstärken.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Klebemittel-Befestigungselement zu schaffen, bei dem die Klebemittelschicht gleichmäßig aufgeheizt wird.

Dieses wird ausgehend von dem eingangs definierten Befestigungselement erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß auf der Oberseite der Basis eine Mehrzahl von Vorsprüngen von begrenzter Höhe und Fläche vorgesehen sind, die in zwei voneinander seitlich getrennten, parallelen Linien angeordnet sind, die wiederum jede dicht seitlich getrennten Abschnitten der Peripherie der hitzeaktivierbaren Klebemittelschicht derart benachbart ist, daß ein U-förmiger Induktorkern mit den Endflächen seiner Schenkel an den Linien von Vorsprüngen anliegend über die Basis gelegt werden kann und dabei die Hitzeverluste des Elementes bei dessen Aufheizung durch das Schließen eines Magnetflußkreises zwischen den Schenkeln des Kerns durch die Basis des Elementes minimalisiert wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Befestigungselementes und ein dazugehöriges System sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen näher beschrieben= In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Klebemittel-Befestigungselement ,

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Pig. 2 eine Seitenansicht des Befestigungselementes in Fig. 1 zusammen mit einem U-förmigen Kern,

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1, woraus die einen Teil der Erfindung bildenden Vorsprünge ersichtlich sind,

Fig. 4 eine Seitenansicht des Befestigungselementes zusammen mit einem U-förmigen Kern, wie er in Fig. 2 dargestellt ist,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungselementes von unregelmäßiger Form,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Befestigungselementes gem. Fig. 5 zusammen mit einem U-förmigen Kern zur Induktionsaufheizung,

Fig. 7 eine Seitenansicht des Befestigungselementes zusammen mit einem Kern, wie er in Fig. 6 dargestellt ist und

Fig. 8 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 7.

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Das in den Zeichnungen dargestellte Befestigungselement stellt den wesentlichen Teil der Erfindung dar, der insbesondere ausgelegt ist zur Benutzung mit einem U-förmigen Induktionsaufheizungskern, wie dem Kern 30.

Das Befestigungselement 10 besitzt eine im wesentlichen flache Basis 12 und ist konventionellerweise mit einem hochstehenden Befestigungselement wie dem Schraubenbolzen 14 versehen, an dem ein Gewinde 16 vorgesehen ist und der sich rechtwinklig zur Basis erstreckt. Dieser Schraubenbolzen befindet sich in der Mitte zwischen den Seitenkanten 20 und den Endkanten 22 der im wesentlichen rechtwinkligen Basis 12. Unterhalb der Basis ist eine Klebemittelschicht 18 angebracht, die zur Verbindung mit einer Trägerfläche dient, wie es in klarerer Weise aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich ist.

Das die Klebemittelschicht tragende Befestigungselement wird wirksam aufgeheizt durch die Wirkverbindung mit dem U-förmigen Kern 30. Der Kern 30 besitzt typischerweise einen Brückensteil 32 und zwei Schenkel 34, wobei eine Erregerspule 38 um den Brückenteil herumgewunden ist. Der Kern kann so ausgebildet sein, daß die Schenkel so zur Basis des Befestigungselementes geneigt sind, daß sie sich verschiedenen Längen der Schraubenbolzen anpassen können. Endflächen 36 an den Enden der Schenkel werden in angrenzende Beziehung mit der Oberfläche des Befestigungselementes gebracht. Auf diese Weise wird ein Magnetflußkreis zwischen den Schenkeln des Kerns so geschlossen, daß die Induktion die Basis vorwiegend durch einen Hystereseeffekt aufheizt. Wie jedoch bereits früher bemerkt wurde, ist es wichtig, daß die Klebemittelschicht gleichmäßig aufgeheizt wird. Da die Endflächen des Kerns direkt an die

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ferromagnetische Basis 12 angrenzen, wird ein gewisser Wärmebetrag in die Schenkel des Kerns mit niedrigem Widerstand zurückgeleitet. Diese Situation verringert die Wirksamkeit des Systems und vergrößert die Zeit der Heizperiode und schwächt die Hitze in den Regionen der Klebemittelschicht ab, die an den Seitenkanten 20 liegen.

Die Erfindung umfaßt ein Paar Linien von Vorsprüngen innerhalb der Oberfläche der Basis 12. Jede Linie sollte zumindest zwei Vorsprünge 24 und 25 besitzen. Diese Linien von Vorsprüngen sind geeignet, um mit den Endflächen eines entsprechend dimensionierten Kerns ausgerichtet zu sein und befinden sich vorteilhafterweise nahe den Seitenkanten 20 des Befestigungselementes. Diese Lage der Linie von Vorsprüngen stehen in direkter Relation zu den Seitenenden der Klebemittelschicht. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß diese Vorsprünge eine sehr begrenzte Oberfläche und Höhe besitzen, die vorzugsweise nicht die Dicke der Basis überschreitet. Auf diese Weise wird ein geringer Zwischenraum zwischen der Fläche des Kerns und der zu erhitzenden Basis geschaffen. Dieser geringe Abstand ist nicht so groß, um ernsthaft die Induktion zu beeinflussen, die in den Kern eintritt, verhindert jedoch die Rückführung der Wärme in den Kern.

Bei bestimmten Beispielen hat es sich gezeigt, daß es angebracht ist, die Endflächen 36 des Kernes mit einer sehr dünnen Schicht eines abnutzungsbeständigen Materials zu versehen, wodurch die relativ weichen,magnetisch leitenden Lamellen geschützt werden, die die Schenkel des Kernes bilden.

Es soll beschrieben werden,, daß die Benutzung von genau angeordneten

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Vorsprüngen auf einem zu erhitzenden Befestigungselement so verändert werden kann, daß diese" einstückig geformten Befestigungselementen angepaßt werden, die an sich eine Hitzeabsenkung bewirken, wenn die Hitze der Basis zugeführt wird. Beispielsweise zeigt Fig. 5 ein L-förmiges Befestigungselement 10a, das eine im wesentlichen flache Basis 12a und einen hochstehenden Flansch 14a umfaßt, der eine Bohrung 16a oder andere Befestigungsmittel enthält. Der Flansch 14a erstreckt sich von einer Endkante 22a des Befestigungselementes aus. Im Rahmen der Erfindung sind ein Paar seitlich voneinander getrennte Linien von Vorsprüngen der Basis 12a nahe den Seitenkanten 20a vorgesehen. Bei dieser Ausführung sind die Vorsprünge 24a, die am dichtesten am Bereich des Flansches liegen, von geringerer Höhe als die Vorsprünge 26a, die am weitesten von dem Flanschbereich entfernt sind. Dieses ergibt eine Neigung des zugehörigen Kernes 30a, wie es in den Fig. 6 und 7 und in größerem Detail in Fig. 8 gezeigt ist. Beispielsweise besitzt der Vorsprung 24a einen Abstand A von der Oberfläche, während der Vorsprung 25a einen Abstand B besitzt, der größer ist als der Abstand A. Diese Abstände sind nicht wesentlich größer als die Dicke der Basis und beeinträchtigen somit nicht die Fähigkeit des U-förmigen Kerns, die Basis ausreichend aufzuheizen.

Somit ist ersichtlich, daß die Induktion in dem an den Flansch 14a angrenzenden Gebiet größer ist als die Induktion in dem von dem Flansch entfernt liegenden Gebiet. Die Vergrößerung der Induktion im Gebiet des Flansches paßt sich somit der Hitzeabsenkung an, die durch den Flansch erzeugt wird und stellt, wenn eine sorgfältige Bemessung erfolgt ist, sicher, daß die Klebemittelschicht 18a gleichmäßig erhitzt wird.

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Bei einem L-förmigen Befestigungselement vom beschriebenen Typ ist eine gleichmäßige Aufheizung wichtig, da der Flansch 14a dazu vorgesehen ist, ein zweites Element mit der ersten Oberfläche durch die Benutzung des Befestigungselementes und seiner Klebemxttelschicht zu verbinden. Wie oben erwähnt, erzeugt, da eine Klebeverbindung relativ schwach ist, wenn sie in einer "Abschälrichtung" belastet wird, ein unangemessenes Aufheizen des Klebemittels im Bereich des Flansches 14a eine an sich schwache Verbindung.

Obgleich die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles beschrieben worden ist, versteht es sich, daß sie nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Im Gegenteil sind viele Variationen, Modifikationen und Äquivalente möglich, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims

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Patentansprüche

Klebemittel-Befestigungselement zum Befestigen eines zweiten Werkstückes an einer ersten Trägerfläche, wobei das Element eine plattenartige Basis aus ferromagnetischem Material und von im wesentlichen gleichmäßiger, vorbestimmter Querschnittsdicke besitzt, und die Basis an der Unterseite eine hitzeaktivierbare Klebemittelschicht trägt, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberseite der Basis (12) eine Mehrzahl von Vorsprüngen (24,25) von begrenzter Höhe und Fläche vorgesehen sind, die in zwei voneinander seitlich getrennten, parallelen Linien angeordnet sind, die wiederum jede dicht seitlich getrennnten Abschnitten der Peripherie der hitzeaktivierbaren Klebemittelschicht (18) derart benachbart ist, daß ein U-förmiger Induktorkern (30) mit den Endflächen (36) seiner Schenkel (34) an den Linien von Vorsprüngen anliegend über die Basis gelegt werden kann und dabei die Hitzeverluste des Elementes bei dessen Aufheizung durch das Schließen eines Magnetflußkreises zwischen den Schenkeln des Kerns durch die Basis des Elementes minimalisiert wird.
2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (12) rechteckförmig ist und die Linien von VorSprüngen (24,25) dicht entgegengesetzten Seitenkanten (20) der Basis benachbart sind.

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3. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den sich gegenüberliegenden Seitenkanten (20) ein Bolzen (14) mit der Basis verbunden ist und alle Vorsprünge gleiche Höhe besitzen.
4. Befestigungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer quer zur Ebene der Basis (12a) verlaufenden Ebene ein sich nach oben erstreckender Flansch (14a) vorgesehen ist, wobei der Flansch an der Endkante (22a) der Basis angeformt ist, die quer zu den gegenüberliegenden Seitenkanten (20a) verläuft und zumindest zwei Vorsprünge (24a,25a) in jeder seitlich getrennten Linie angeordnet sind, wobei jeder der Vorsprünge (24a) der in der Nähe der dem Flansch zugeordneten Kante der Basis angeordnet ist von geringerer Höhe ist als jeder der Vorsprünge (25a), der an der von dem Flansch entfernt liegenden Kante angeordnet ist.
5. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (24a,25a) sich von der Basis um einen Abstand nach oben erstrekken, der nicht größer ist als die Dicke der Basis.
6. Klebemittel-Befestigungssystem, gekennzeichnet durch die Kombination eines Befestigungselementes nach einem der Ansprüche 1-5 mit einem U-förmigen Kern (30), der derart angeordnet ist, daß die Basis einen Magnetflußkreis zwischen den Schenkeln des Kerns schließt, wobei die Endflächen (36) der Schenkel derart angeordnet sind, daß sie an den beiden seitlich getrennnten Linien von

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Vorsprüngen (24,25) anliegen, und die Endflächen mit einer dünnen Schicht (40) eines abnutzungsfesten Materials derart bedeckt sind, daß die in ihrer Fläche begrenzten Vorsprünge diese Endflächen nicht verletzen,wenn der Kern und das Befestigungselement zur Befestigung des Elementes an einer Trägerfläche unter Druck aneinanderliegen.

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