DE3518946A1 - Vorrichtung zum verbinden von teilen mittels eines thermisch aktivierbaren klebstoffs - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Verbinden von Teilen mittels
• eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs Stana der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei bekannten Vorrichtungen dieser Gattung sind Induktionsspulen ortsgebunden installiert und in Klebestationen einer Fertigungsstraße zum serienmäßigen Herstellen von Neuteilen integriert.
• In diesen Klebestationen werden die zu verklebenden Teile durch einen Förderer in der vorgeschriebenen gegenseitigen Zuordnung in die Arbeitsstellung überführt, wonach die Teile in Berührung mit den Induktionsspulen der in den Stationen vorgesehenen Vorrichtungen gebracht und an den Klebestellen auf die zur Aktivierung des Klebstoffs notwendige Temperatur erhitzt werden. Diese bekannten Vorrichtungen sind auf eine spezielle Teilepaarung abgestimmt und können ohne größere Umrüstarbeit nur im Rahmen der Fließfertigung dieser Teile eingesetzt werden.
• Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Vorrichtung ohne Umrüstarbeiten für viele Teilepaarungen einsetzbar ist und sich daher insbesondere für den Gebrauch in Karosserie-Reperaturwerkstätten und Handwerksbetrieben eignet.
• Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Anordnung nach dem Haupt anspruch möglich.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn zum Verkleben von Teilen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zwischen die Teile eine Schicht aus einem schnell aktivierbaren Schmelzkleber und daneben eine Schicht eines bei normalen Temperaturen aushärtenden bzw. abbindenden Klebers, vorzugsweise eines Reaktionsklebers, eingebracht ist. In diesem Fall sorgt der Schmelzkleber für ein Zusammenhalten der Teile, bis der andere Kleber voll wirksam ist und die vorgeschriebene Endfestigkeit der Verbindung sicherstellt.
• Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann der Frequenzgenerator als externes Gerät stationär oder verfahrbar ausgebildet und das die Induktionsspule und den Ferritkern enthaltende Arbeitsgerät über ein mehradriges, wechselseitig stromdurchflossenes Kabel, z.B. ein Koaxialkabel, mit dem Frequenzgenerator verbunden sein.
• In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das Arbeitsgerät einen Kompensations-Kondensator enthält, welcher zusammen mit der Induktionsspule einen vom externen Frequenzgenerator anregbaren Schwingkreis bildet. Dadurch ist erreicht, daß über das Kabel zwischen Freqenzgenerator und Handarbeitsgerät nur die Wirkleistung, nicht aber die durch die Induktivität bedingte Blindleistung übertragen wird.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Frequenzgenerator in Halbleitertechnik ausgeführt und in das Gehäuse des Arbeitsgerätes eingebaut.
• Eine kompakte Ausführung des Arbeitsgerätes ergibt sich, wenn das Isolierstoffgehäuse mindestens über einen Teil seiner Länge als Hohlzylinder ausgebildet ist, an dessen einer Stirnseite die in Form einer Spirale, eines Mäanders oder dergleichen gewickelte Induktionsspule und dahinter der scheibenförmig ausgebildete Ferritkörper angeordnet sind. Die Induktionsspule ist am Ferritkörper vorteilhaft durch ein Epoxidharz festgelegt, welches mit einem Al2O3-haltigen Pulver vermischt ist.
• Wenn das Arbeitsgerät zum Kleben von Blechen dienen soll, ist es vorteilhaft, wenn die Induktionsspule nach außen durch eine Platte aus elektrisch isolierendem, nicht ferromagnetischen Stoff abgedeckt ist, welche an ihrer Außenseite eine Arbeitsfläche zum Aufsetzen des Arbeitsgerätes auf das eine der zu verklebenden Teile bildet. Dadurch ist erreicht, daß die Induktionsspule von dem benachbarten Blech in einem definierten Abstand isoliert gehalten ist und über das Arbeitsgerät eine Kraft auf die beiden auf der anderen Seite abgestützten Bleche ausgeübt werden kann.
• Weitere vorteilhafte Konstruktionsmerkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele hervor.
• Zeichnung Vier Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 das erste Ausführungsbei spiel im Schnitt und die Figuren 2 bis 4 die drei anderen Ausführungsbeispiele jeweils schematisch in Seitenansicht Die Vorrichtung nach Figur 1 hat ein als Hohlzylinder ausgebildetes, aus elektrisch isolierendem Stoff bestehendes Gehäuse 10, dessen in der Zeichnung linker Endabschnitt mit einer als Handgriff geformten, ebenfalls aus elektrisch isolierendem Stoff bestehenden Hülse 12 fest verbunden ist.
• Das Gehäuse 10 ist innen mit einem metallischen Abschirmzylinder 14 versehen, welcher sich auch über die eine Bodenfläche der Hülse 12 bis zur Anschlußstelle 16 eines Koaxialkabels 18 erstreckt und mit dessen äußerem Leiter verbunden ist. Das Koaxialkabel 18 ist biegsam ausgeführt und an einen nicht dargestellten Frequenzgenerator angeschlossen, welcher als tragbares Gerät ausgebildet oder auch an zentraler Stelle stationär angeordnet sein kann.
• In die in der Zeichnung rechte Stirnöffnung des Gehäuses 10 ist eine aus einem Kupferröhrchen zu einer ebenen Spirale geformte Induktionsspule 20 eingesetzt, deren inneres Ende 21 über einen Lötnippel 22 mit dem inneren Leiter 23 des Koaxialkabels 18 verbunden ist, welcher zentral durch das Gehäuse 10 hindurchgeführt ist. Das äußere Ende 24 der Induktionsspule 20 ist an den Abschirmzylinder 14 angelötet und über diesen mit dem äußeren Leiter des Koaxialkabels 18 verbunden. Neben der Induktionsspule 20 ist ein in das Gehäuse 10 eingepaßter scheibenförmiger Ferritkörper 26 angeordnet, welcher zur Formung des Magnetfeldes der Induktionsspule 20 dient, die Induktivität erhöht und die Eigenverluste gering hält. Die Induktionsspule 20 ist am Ferritkörper 26 durch ein Epoxidharz festgelegt, welches mit einem Al2O3-haltigen Pulver vermischt ist.
• Im Gehäuse 10 ist ferner ein Kompensaticns-Kondensator 30 angeordnet, dessen Beläge an den Leiter 23 und den Abschirmzylinder 14 angeschlossen sind. Der Kondensator 30 bildet mit der Induktionsspule 20 einen in das Handarbeitsgerät integrierten Schwingkreis, welcher von dem nicht dargestellten Frequenzgenerator über das Koaxialkabel 18 angeregt und gespeist wird. Neben dem Kondensator 30 ist das Gehäuse 10 mit einer ebenfalls aus Isolierstoff bestehenden Zwischenwand 32 versehen, welche zwischen sich und dem Ferritkörper 26 eine Kammer 34 vom übrigen Innenraum des Gehäuses 10 abteilt und durch welche der Leiter 23 dicht hindurchgeführt ist.
• Das Gehäuse 10 ist an der Seite der Induktionsspule 20 durch eine abnehmbare Isolierplatte 36 verschlossen, die aus nicht ferromagnetischem Stoff besteht, z.B. aus Oxidkeramik. Die Kammer 34 ist mit einem Anschluß 38 für ein Kühlmedium versehen, welches durch Bohrungen 40 im Ferritkörper 26, durch die Windungszwischenräume der Induktionsspule 20 und durch Kanäle 42 der Isolierplatte 36 an die außen liegende Stirnfläche 44 der Isolierplatte 36 tritt.
• Am Gehäuse 10 ist ferner ein Sensor 46 zum Erfassen der Temperatur des zu erwärmenden Teils vorgesehen, welcher über eine eigene Steuerleitung 48 mit einem Schaltglied im Hochfrequenzgenerator verbunden ist.
• In den Lötnippel 22 der Induktionsspule 20 mündet eine Zuleitung 49 für Kühlflüssigkeit ein, welche den inneren Hohlraum der Induktionsspule 20 durchströmt und an deren äußerem Ende 24 in eine Rückleitung 53 gelangt. Die Zuleitung 49 und die Rückleitung 50 sind als gemeinsamer Leitungsstrang 51 aus dem Gehäuse 10 heraus zu einer stationären Vorrichtung für die gesteuerte Bereitstellung der Kühlflüssigkeit geführt.
• Die in Figur 1 dargestellten Teile bilden ein griffgerecht geformtes, frei handhabbares Arbeitsgerät, welches sich insbesondere für den Einsatz in Handwerksbetrieben bei Montage- und Reparaturarbeiten, oder an Arbeitsplätzen in der industriellen Fertigung eignet, an denen die Flexibilität stationärer Geräte nicht ausreicht.
• Das erfindungsgemäße Arbeitsgerät kann vorteilhaft auch zum Anbau an einen Robotor vorgesehen bzw. ausgebildet werden.
• Zum induktiven Kleben von in Figur 1 angedeuteten, mit Klebstoff beschichteten Blechen wird das Handarbeitsgerät mit der Stirnfläche 44 der Isolierplatte 36 an einer Klebestelle auf das eine Blech aufgesetzt, wodurch die Induktionsspule 20 in definiertem Abstand isoliert von der Blechoberfläche gehalten wird. Nach dem Einschalten des Frequenzgenerators wird über das Koaxialkabel 18 der im Gerät enthaltene Schwingkreis 20, 30 angeregt und die über das magnetische Wechselfeld der Induktionsspule 20 in den zu verbindenden Blechen induzierte Heizleistung übertragen. Während dieses Vorganges kann über das Handarbeitsgerät auch eine Andruckkraft auf die Bleche ausgeübt werden, wenn eine solche Kraft für die Herstellung der Verbindung vorteilhaft ist. Nach Aktivierung des Klebers, bei Verwendung eines Schmelzklebers nach Erreichen der vorgeschriebenen Schmelztemperatur, wird das Handgerät von der Klebestelle abgehoben bzw. über der Klebenaht weiterbewegt.
• Beim Erwärmen der Bleche wird die Induktionsspule 20 durch die über die Zuleitung 49 zugeführte Kühlflüssigkeit gekühlt. Nach Aktivierung des Klebers und Abschalten des Frequenzgenerators kann über den Anschluß 38 Kühlmedium zum Rückkühlen der Bleche an der Klebestelle zugeführt werden. Als Kühlmedium kann eine Flüssigkeit oder Luft verwendet werden. Ferner kann die über die Zuleitung 49 zugeführte Kühlflüssigkeit durch entsprechende Maßnahmen zur Kühlung der zu verklebenden Teile eingesetzt werden.
• Das beschriebene Handarbeitsgerät kann auch zum Verkleben von nichtmetallischen Teilen, z.B. von Holzplatten oder dgl. eingesetzt werden. In diesem Fall ist zwischen die Holzplatten oder dgl. eine metallische Trägerfolie einzulegen, welche mit dem Klebstoff beschichtet ist und durch das Handarbeitsgerät induktiv erwärmt wird. Das Handar-Arbeitsgerät selbst kommt dann ohne eine Isolierplatte 36 aus. Je nach Leistungsgröße und Ausführung des Schwingkreises kann eine punktförmige oder flächenförmige Verklebung der Teile erfolgen.
• Bei Verwendung von Schmelzklebern, die nicht die beispielsweise in der Karosserie-Reparaturtechnik geforderten Festigkeitswerte erreichen, wird vorgeschlagen, in eine Klebefuge neben dem Schmelzkleber einen zweiten Kleber mit hoher Endfestigkeit einzubringen. In diesem Fall übernimmt der Schmelzkleber die sofort wirksame Fixierung mit ausreichenaer Anfangsfestigkeit, während der zweite Kleber, beispielsweise Polyester, nach einer gewissen Aushärtezeit die Langzeitfestigkeit der Verbindung ergibt.
• Bei der Vorrichtung nach Figur 2 hat das Handarbeitsgerät ebenfalls ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 52 mit einem kegelstumpfförmigen Abschnitt 53, in welchem ein aus Induktionsspule, Ferritkörper und Kompensations-Kondensator bestehender Induktor 54 untergebracht ist und dessen ebene Stirnseite 44a die Arbeitsfläche des Handarbeitsgerätes bildet. Hinter dem Induktor 54 ist ein in Halbleitertechnik ausgeführter Frequenzgenerator 56 zur Versorgung des Induktors 54 und eine interne Kühleinheit 58 in das Gehäuse 52 eingebaut. Das Handarbeitsgerät ist ferner mit einem Schalter 60 zum Ein- und Ausschalten des Frequenzgenerators 56, sowie mit einem griffgerecht gestalteten Gehäuseteil 62 zur sicheren Handhabung versehen. Zur externen Stromversorgung des Handarbeitsgerätes ist ein aus Transformator 64 und Gleichrichter 66 bestehendes Netzteil 68 vorgesehen, welches über ein flexibles Kabel 69 mit dem Handarbeitsgerät verbunden ist. Zur Widerstandsanpassung und zur Trennung vom Netz kann der Kondensator mit der Induktionsspule auch über einen Transformator gekoppelt sein, so daß der Transformator 64 entfallen kann.
• Bei der Vorrichtung nach Figur 3 ist auch ein Gleichrichter 70 und ein Transformator 72 in das Handarbeitsgerät eingebaut, das im übrigen wie das Gerät nach Figur 2 einen Induktor 54, einen Frequenzgenerator 56 und eine interne Kühleinheit 58 enthält. Anstelle des griffgerecht gestalteten Gehäuseteils 62 ist beim Handgerät nach Figur 3 ein Handgriff 74 mit einer Grifföffnung 76 vorgesehen, in welche das Bedienungsglied 78 eines Schalters zum Ein- und Ausschalten des Frequenzgenerators 56 hineinragt. Das Handarbeitsgerät nach Figur 3, das außer mit einem Anschluß für Kühlflüssigkeit nur noch mit einem Netzanschlußkabel 80 versehen ist, ist für das Arbeiten mit geringeren Erwärmungsleistungen konzipiert.
• Das Handarbeitsgerät nach Figur 4 ist pistolenförmig gestaltet, wobei in ein im wesentlichen zylindrisches bzw. rotationssymmetrisches Gehäuseteil 52a wie beim Handgerät nach Figur 2 ein Induktor 54, ein in Halbleitertechnik ausgeführter Frequenzgenerator 56 und eine interne Kühleinheit 58 hintereinanderliegend eingebaut sind. In einem griffgerecht gestalteten, mit dem Schalter für den Frequenzgenerator 56 versehenen Schaftteil 81 des Gehäuses sind ein Gleichrichter 82 und ein Transformator 84 übereinanderliegend eingebaut, so daß auch dieses Handarbeitsgerät nur mit einem Netzanschlußkabel 86 zur Stromversorgung versehen ist. Bei einer Variante des Handarbeitsgeräts nac:a Figur 4 konnte die interne Kühleinheit 58 auch im Schaftteil 81 untergebracht und der Gleichrichter samt Transformator als externes Netzteil ausgeführt sein.
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Claims (10)

1. Ansprüche 1. Vorrichtung zum Verbinden von Teilen mittels eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs, mit einem Frequenzgenerator und einer daran angeschlossenen Induktionsspule, die zum induktiven Erwärmen von mit dem Klebstoff in Berührung stehenden metallischen Oberflächen der Teile oder eines metallischen Klebstoffträgers dient und welcher ein Ferritkörper zur Magnetfeldformung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritkörper (26) und die Induktionsspule (20) in ein aus Isolierstoff bestehendes Gehäuse (10, 52) eingesetzt sind und mit diesem ein frei handhabbares, vorzugsweise griffgerecht geformtes Arbeitsgerät bilden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsgerät über ein flexibles mehradriges Kabel (18) mit dem Frequenzgenerator verbunden ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsgerät einen Kompensations-Kondensator (30) enthält, welcher zusammen mit der Induktionsspule (20) einen von einem externen Frequenzgenerator anregbaren Schwingkreis bildet.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgenerator (56) in Halbleitertechnik ausgeführt und in das Gehäuse (50) des Arbeitsgerätes eingebaut ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) mindestens über einen Teil seiner Länge als Hohlzylinder ausgebildet ist, an dessen einer Stirnseite die in Form einer Spirale, eines Mäanders oder dergleichen ausgebildete Induktionsspule (20) und dahinter der scheibenförmig ausgebildete Ferritkörper (26) angeordnet sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (20) nach außen durch eine Isolierplatte (36) aus nicht ferromagnetischem Stoff abgedeckt ist, welche an ihrer Außenseite eine Arbeitsfläche (44) zum Aufsetzen des Arbeitsggerätes auf das eine zu verklebende Teil bildet.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) mit einem Anschluß (38) für ein Kühlmedium versehen ist, welches durch Bohrungen (40) im Ferritkörper (26), durch Windungszwischenräume der Induktionsspule (20) und durch Kanäle (42) in der Isolierplatte (36) an die Arbeitsfläche (44) geleitet ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) mit einem Anschluß (51) für Kühlflüssigkeit versehen ist und die Induktionsspule (20) aus einem Kupferrohr besteht, durch welches die Kühlflüssigkeit hindurchgeführt ist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsgerät mit einem Sensor (46) zum Erfassen der Temperatur des zu erwärmenden Blechteils versehen ist, welcher über eine Steuerleitung (48) mit einem Schaltglied oder Regelglied im Frequenzgenerator verbunden ist.
10. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsspule (20) durch ein mit einem Al2O3-haltigen Pulver vermischtes Epoxidharz am Ferritkern (26) festgelegt ist.