EP2245320A1 - Fügeverfahren - Google Patents

Fügeverfahren

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EP2245320A1
EP2245320A1 EP08785369A EP08785369A EP2245320A1 EP 2245320 A1 EP2245320 A1 EP 2245320A1 EP 08785369 A EP08785369 A EP 08785369A EP 08785369 A EP08785369 A EP 08785369A EP 2245320 A1 EP2245320 A1 EP 2245320A1
Authority
EP
European Patent Office
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joining
components
component
medium
assembly
Prior art date
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Ceased
Application number
EP08785369A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Paul Nava
Andreas Wohlfahrt
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Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Flagsol GmbH
Original Assignee
Flagsol GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Flagsol GmbH filed Critical Flagsol GmbH
Publication of EP2245320A1 publication Critical patent/EP2245320A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B11/00—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding
    • F16B11/006—Connecting constructional elements or machine parts by sticking or pressing them together, e.g. cold pressure welding by gluing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S25/60—Fixation means, e.g. fasteners, specially adapted for supporting solar heat collector modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S2025/01—Special support components; Methods of use
    • F24S2025/016—Filling or spacing means; Elastic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S25/00—Arrangement of stationary mountings or supports for solar heat collector modules
    • F24S2025/01—Special support components; Methods of use
    • F24S2025/019—Means for accommodating irregularities on mounting surface; Tolerance compensation means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y10T29/49947—Assembling or joining by applying separate fastener
    • Y10T29/49966—Assembling or joining by applying separate fastener with supplemental joining

Definitions

  • the invention is directed to a joining method for the permanent mechanical connection of two joining components with each other.
  • the invention is based on the object to provide a solution with which a with respect to the possibility of compensation of Fü foundedeilwashabweichitch improved and simplified joining method is provided.
  • this object is achieved according to the invention by a joining method for the permanent mechanical connection of two joining components with one another, which comprises the steps:
  • Cohesive and adhesive forces forming permanent and the forces occurring between the components transmitting connection.
  • Joining components is suitable, which should be precisely joined in a defined position to each other, their joining position and in particular do not have correspondingly accurate fitting and joining surfaces.
  • the necessary precision of the assemblies to be created from the two joining components is achieved by Alignment of joining components to be joined to each other and optionally necessary at least temporary fixing of the joining components in this joining position, for example by means of appropriate receiving devices, and the subsequent stress-free joining achieved by means of the first liquid and then curing joining medium. In this case, the joining position of the joining components during curing and thus then not changed in the cured state of the joining medium.
  • the method can be used in a variety of applications. Particularly advantageous, this method is suitable for cost-effective production of solar collector, whose efficiency depends crucially on the optical precision and thus on the precise alignment of the components of the mechanical collector structure to each other. As a result, it is possible to arrange the mirror elements and the support structure of a solar collector element precisely aligned with each other in a joining position and position and then permanently to connect firmly with each other, this attachment of the two joining components is formed free of tension with each other.
  • Parabolic solar collector consists of several collector elements, for example, have a Parabelö Anlagen Schluticae of about 6 m and a length of about 12 m.
  • the parabolic troughs are formed by mirror elements and in the focal line runs an absorber tube, on which the solar radiation is concentrated and to which the collected heat energy is released.
  • the precision with which the mirror elements are aligned with each other and the focal line, is essential, since it depends on the energy yield and thus the efficiency of such a solar thermal system. This precision is determined by the positioning and fixing of the mirror elements on the respective supporting structures of the solar panels.
  • the joining method according to the invention is a six-axis
  • Joining components namely in the joining surfaces having joining component, possible.
  • the joining medium which is advantageously a casting resin, such as polyester resin, polyurethane resin, silicone resin, vinyl ester resin, but especially an epoxy resin, no thermal stress by the hardening casting resin.
  • a possible joining medium is also hot melt adhesive.
  • a joining medium is used, which is preferably liquid at room temperature or in the range of ⁇ 100 0 C, or even in the range of ⁇ 200 0 C. To create the joint connection no joining forces must be applied. Also, no residual stresses are introduced into the joining components to be joined. Any existing corrosion protection layers of the joining components, such as a hot-dip galvanizing, remain intact when joining.
  • FIG. Ia, Ib in a schematic representation of a first embodiment of the invention
  • FIG. 3a, 3b in a schematic representation of the first and second joining component of a
  • FIG. 4a, 4b joining components of the solar collector element in a schematic representation in positionally aligned joining position to each other.
  • first joining component 1 a shows a schematic representation of a first joining component, on which a reservoir or receiving container 2 is arranged, the joining surfaces 3 of the first joining component 1 being formed by the inner wall surfaces of the receiving container 2.
  • the first joining component 1 is assigned a second joining component 4, which is provided with a rod-shaped anchor element 5, wherein the outer surfaces of the anchor element 5 form the joining surfaces 6 of the second joining component 4.
  • first joining component 1 and second joining component 4 are at least temporarily fixed relative to one another in their relative position. Thereafter, the joint gap 7 is filled with a fluid joining medium 8.
  • the fluid joining medium it is a casting resin, for example a polyester resin, a polyurethane resin, a silicone resin, a vinyl ester resin, but in particular an epoxy resin or a hot melt adhesive, which are poured into the joint gap 7 in liquid state.
  • This joining medium 8 now hardens in the joint gap 7 and becomes a cohesive and adhesive forces forming permanent and the forces occurring between the first and second joining component 1, 4 transmitting connection.
  • first joining component 1 and second joining component 4 are thus permanently fixed relative to one another in their relative position determined by the joining position. Therefore, after at least partial curing of the joining medium 8, the initially provided at least temporary fixation of first and second joining component 1, 4 to each other can be canceled.
  • a casting resin for example a polyester resin, a polyurethane resin, a silicone resin, a vinyl ester resin, but in particular an epoxy resin or a hot melt adhesive
  • the anchoring element 5 only partially dips into the receptacle 2 and only partially into the joining medium 8 filled therein. In this embodiment, therefore, only the areas of the outer surfaces of the anchoring element 5 form the joining surfaces 6, which dip into the joining medium 8.
  • the existing beyond the outer surface region of the anchoring element 5 may indeed be formed and shaped identical to the joining surfaces 6, but do not contribute to the force and optionally positive connection of the first joining component 1 and second joining component 4. The same applies to the joining surfaces 3 of the joining component. 1
  • the first joining component 1 facing end surface of the anchoring element 5 as almost the inner cross section of the receptacle 2 corresponding plate-shaped formation form, then with only the first joining component 1 facing outer surface with the joining medium 8, which is filled only to the necessary height in the receptacle 2, comes into contact.
  • the power transmission in the first joining component 1 and second joining component 4 then takes place only via this surface coupling together. This is a possibility that is used when the resulting possible force and torque transmission permanently ensures sufficient mechanical stabilization and fixation of the aligned joining position between the first joining component 1 and the second joining component 4.
  • the exemplary embodiment according to FIGS. 2a and 2b differs from the exemplary embodiment according to FIGS. 1a and 1b exclusively in that the joining surfaces 3a of the first joining component 1 and the joining surfaces 6a of the second joining component 4 form undercuts which, after solidification of the joining medium 8, lead to between the anchoring element 5 and the receptacle 2 a positive connection is formed. Since the remaining components are identical to those of the embodiment according to FIGS. 1a, 1b and also have the same function and the method identical thereto is also used, they are provided with identical reference symbols in FIGS. 2a and 2b.
  • Figures 3a, 3b, 4a and 4b illustrate a slightly modified procedure, which is particularly advantageous in the production of solar collector elements application.
  • a first joining member 9 is shown schematically, which is formed on its concave curved outer surface 10 mirrored.
  • the first joining component 9 thus forms a mirror element 11 of a solar collector element.
  • two receptacles 12, 13 are formed and arranged on the first joining component 9.
  • liquid joining medium 8 which is the same medium as in the embodiments of the figures Ia, Ib, 2a and 2b.
  • the second joining component 14, which is also shown schematically in FIG.
  • FIG. 3a represents a steel and / or supporting structure 15 of a solar collector element, shown schematically in partial view, on which the mirror elements 11 of the solar collector element are fastened and which, as a rule, uniaxial about an axis 16 in the case of application be pivoted following the course of the sun.
  • Anchoring pins or anchoring bolts 17a, 17b protrude from the steel joining and / or supporting structure 15, their outer surfaces analogous to the outer surfaces of the anchoring element 5 according to the embodiment according to FIGS. 1a and 1b, the joining surfaces 18a, 18b of the second joining component 14 training.
  • FIG. 3 b shows, in a somewhat less schematic representation, a specific embodiment of a subregion of the second joining component 14 according to FIG. 3 a.
  • FIG. 3 b shows a supporting structure arm 15 a of the steel and / or supporting structure 15, on which an anchoring pin or anchoring pin 17 a is arranged protruding. Furthermore, a part of the back of the first joining component 9 is shown, on which with the interposition of a U-shaped bracket member 19, the receptacle 13 is arranged. In the receptacle 13 is the liquid joining medium. 8
  • the first joining component 9 is provided, the joining surfaces 20a, 20b on the inner wall sides of the
  • Receiving containers 12, 13 has.
  • 3a and 3b is arranged in a receiving device arranged above the first receiving device and receiving the mirror element 11 (also not shown) mounted and positioned with its anchoring pins or anchoring bolts 17a, 17b above the receptacles 12, 13.
  • the first joining member 9 and the second joining member 14 are then moved towards each other and at the same time in their exact

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Abstract

Bei einem Fügeverfahren zur dauerhaften mechanischen Verbindung zweier Fügebauteile miteinander soll eine Lösung geschaffen werden, mit der ein hinsichtlich der Kompensationsmöglichkeit von Fügebauteilmaßabweichungen verbessertes und vereinfachtes Fügeverfahren zur Verfügung gestellt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass das Fügeverfahren die Schritte umfasst : a) positionsgenaues Ausrichten eines ersten und eines zweiten Fügebauteils (1, 4) zueinander in eine Fügeposition unter Ausbildung eines Fügespaltes (7) zwischen den Fügeflächen (3, 3a; 6, 6a) der Fügebauteile (1, 4); b) zumindest temporäres Fixieren der Fügebauteile (1, 4) in dieser Fügeposition; c) Verfüllen des Fügespaltes (7) mit einem fluiden Fügemedium (8) und d) Aushärten des Fügemediums (8) im Fügespalt (7) zu einer Kohäsions- und Adhäsionskräfte ausbildenden dauerhaften und die zwischen den Fügebauteilen (1, 4) auftretenden Kräfte übertragenden Verbindung.

Description

Fügeverfahren
Die Erfindung richtet sich auf ein Fügeverfahren zur dauerhaften mechanischen Verbindung zweier Fügebauteile miteinander.
Um Fügebauteile in einer gewünschten Fügeposition relativ zueinander anordnen und fixieren zu können, werden verschiedene Techniken angewendet. Es ist bekannt, ausgerichtete und fixierte Teile durch Verschraubungen und Vernietungen zu fügen. Hierbei ergeben sich dann Verstellmöglichkeiten durch die Ausbildung von Langlöchern oder die Ausbildung spezifisch gestalteter Ausnehmungen. Hierbei handelt es sich um eine kraftschlüssige, insbesondere reibschlüssige Verbindung. Hierbei können Einstellvorrichtungen mit Gewindeelementen vorgesehen sein, die die Realisierung von linearen Zug- und Druckeinstellbewegungen und die Realisierung von drehenden Ausgleichsbewegungen durch weiterhin vorzusehende Gelenke ermöglichen. Durch Unterlegen von Ausgleichselementen wie Passscheiben, Einstellfolien oder Distanzblechen können unerwünschte Spalte ausgeglichen werden. Die Anwendung klemmbarer Einstellelemente, z. B. klemmbare Rohrmuffen, ermöglicht die Realisierung drehbarer und/oder linear ausgleichender Fügeverbindungen. Bei flächigen Verklebungen können toleranzausgleichende Fügeverbindungen im Rahmen der Verschiebbarkeit der Klebeflächen zueinander realisiert werden.
Bei diesen Verfahren treten Probleme dann auf, wenn die miteinander zu verbindenden Fügebauteile Toleranzabweichungen in ihren Maßen aufweisen und bei Anordnung der Fügebauteile in ihrer relativen Fügeposition zueinander ein Toleranzausgleich erfolgen muss. Da die Fügebauteile frei im Raum positionierbar sind, ergeben sich sechs Freiheitsgrade bzw. Verstellrichtungen oder -möglichkeiten, in denen ein Toleranzausgleich gegebenenfalls möglich sein muss. Bei den bekannten Verfahren ist dies nur durch iterative, nacheinander erfolgende Mehrfachanwendung oder Hintereinanderschaltung der einzelnen Verfahrensschritte möglich. Beim mechanischen Fixieren mittels Klemmung und/oder Reibschluss entstehen darüber hinaus Verspannungen in den Bauteilen, die unerwünschte Verformungen auslösen oder ausbilden können. Ebenso besteht die Gefahr, dass beim Aufbringen der Klemmkräfte die zueinander ausgerichteten Fügebauteile, beispielsweise aufgrund elastischer Verformung der Bauteile oder eines der Fügebauteile, verrutschen.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, mit der ein hinsichtlich der Kompensationsmöglichkeit von Fügebauteilmaßabweichungen verbessertes und vereinfachtes Fügeverfahren zur Verfügung gestellt wird.
Bei einem Fügeverfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Fügeverfahren zur dauerhaften mechanischen Verbindung zweier Fügebauteile miteinander, das die Schritte umfasst :
a) positionsgenaues Ausrichten eines ersten und eines zweiten Fügebauteils zueinander in eine Fügeposition unter Ausbildung eines Fügespaltes zwischen den Fügeflächen der Fügebauteile; b) zumindest temporäres Fixieren der Fügebauteile in dieser Fügeposition; c) Verfüllen des Fügespaltes mit einem fluiden Fügemedium und d) Aushärten des Fügemediums im Fügespalt zu einer Kohäsions- und Adhäsionskräfte ausbildenden dauerhaften und die zwischen den Bauteilen auftretenden Kräfte übertragenden Verbindung.
Ebenso wird die vorstehende Aufgabe bei dem eingangs bezeichneten Verfahren gelöst durch ein Fügeverfahren zur dauerhaften mechanischen Verbindung zweier Fügebauteile miteinander, das die Schritte umfasst :
al) Bereitstellen eines ersten Fügebauteils, das ein Fügeflächen umfassendes und mit flüssigem Fügemedium befülltes Aufnahmebehältnis aufweist; bl) positionsgenaues Ausrichten des ersten und eines zweiten Fügebauteils zueinander in eine Fügeposition, in welcher Fügeflächen des zweiten Fügebauteils in das flüssige Fügemedium im Aufnahmebehältnis des ersten Fügebauteils eintauchen und zwischen den Fügeflächen von erstem und zweitem Fügebauteil ein Fügespalt ausgebildet wird; cl) zumindest temporäres Fixieren der Fügebauteile in dieser Fügeposition und dl) Aushärten des Fügemediums im Fügespalt zu einer
Kohäsions- und Adhäsionskräfte ausbildenden dauerhaften und die zwischen den Bauteilen auftretenden Kräfte übertragenden Verbindung.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungsgegenstände ergeben sich aus den von den Ansprüchen 1 und 4 jeweils abhängigen Unteransprüchen.
Durch die Erfindung wird ein Fügeverfahren geschaffen, das Kräfte übertragen kann und insbesondere zur Verbindung von
Fügebauteilen geeignet ist, die in einer definierten Lage zueinander, ihrer Fügeposition, präzise gefügt werden sollen und die insbesondere nicht über entsprechend genaue Pass- und Fügeflächen verfügen. Die notwendige Präzision der aus den zwei Fügebauteilen zu erstellenden Zusammenbauten wird durch Ausrichtung der zu fügenden Fügebauteile zueinander und gegebenenfalls notwendiges zumindest temporäres Fixieren der Fügebauteile in dieser Fügeposition, beispielsweise mittels entsprechender Aufnahmevorrichtungen, und das anschließende spannungsfreie Fügen mittels des zunächst flüssigen und dann aushärtenden Fügemediums erreicht . Hierbei wird die Fügeposition der Fügebauteile während des Aushärtens und damit dann auch im ausgehärteten Zustand des Fügemediums nicht verändert . Die aufgrund von Maßungenauigkeiten bestehenden Bauteiltoleranzen führen hierbei lediglich dazu, dass der vorgesehene Fügespalt den Maß- und gegebenenfalls Toleranzabweichungen der Fügebauteile entsprechend in seiner Dimensionierung größer oder kleiner wird, dadurch aber insgesamt die Maßabweichungen kompensiert werden, dass das flüssige Medium sich während des Aushärtens an die jeweils gegebenen geometrischen Verhältnisse anpasst und dann durch Aushärtung eine Kohäsions- und Adhäsionskräfte ausbildende Verbindung zwischen den Fügebauteilen ausbildet. Insgesamt wird somit ein Verfahren zum Ausgleich von Bauteiltoleranzen beim Zusammenbau von einzelnen Fügebauteilen zu gegebenenfalls hoch präzisen Strukturen oder Gesamtbauteilen durch spannungsfreies Fügen unter Anwendung eines zunächst fluiden Mediums und dessen anschließender Aushärtung geschaffen.
Das Verfahren ist in einer Vielzahl von Anwendungsfällen einsetzbar. Besonders vorteilhaft eignet sich dieses Verfahren zur kostengünstigen Herstellung von Solarrinnenkollektoren, deren Wirkungsgrad entscheidend von der optischen Präzision und damit von der präzisen Ausrichtung der Bauteile der mechanischen Kollektorstruktur zueinander abhängig sind. Hierdurch ist es also möglich, die Spiegelelemente und die Tragkonstruktion eines Sonnenkollektorelementes präzise zueinander in einer Fügeposition ausgerichtet anzuordnen und zu positionieren und dann dauerhaft fest miteinander zu verbinden, wobei diese Befestigung der beiden Fügebauteile miteinander spannungsfrei ausgebildet ist. Parabelförmige Solarrinnenkollektoren bestehen aus mehreren Kollektorelementen, die beispielsweise eine Parabelöffnungsweite von ca. 6 m und eine Länge von ca. 12 m aufweisen. Die Parabolrinnen werden von Spiegelelementen ausgebildet und in der Brennlinie verläuft ein Absorberrohr, auf das die Sonneneinstrahlung konzentriert wird und an das die aufgefangene Wärmeenergie abgegeben wird. Die Präzision, mit der die Spiegelelemente zueinander und zur Brennlinie ausgerichtet sind, ist wesentlich, da davon die Energieausbeute und damit der Wirkungsgrad einer solchen solarthermischen Anlage abhängt. Diese Präzision wird durch die Positionierung und Fixierung der Spiegelelemente auf den jeweiligen Tragkonstruktionen der Sonnenkollektoren bestimmt. Hier wird durch die Erfindung nun ein Verfahren geschaffen, das eine dauerhafte, stabile und feste Verbindung der Fügebauteile in ihrer Fügeposition schafft, das es ermöglicht, die Bauteile frei in die Fügeposition zu bewegen und das dann etwa vorhandene Maß- und/oder
Präzisionsabweichungen der Fügebauteile bezüglich ihrer zu verbindenden Fügeflächen ausgleicht. Insgesamt wird hierdurch eine Kostenminimierung bei der Herstellung von Sonnenkollektorelementen erreicht, da die komplexen Strukturen eines Sonnenkollektorelementes weiterhin hochgenau und präzise zueinander ausgerichtet und angeordnet sind, wobei gleichzeitig die Ansprüche an die Maßhaltigkeit der einzelnen Fügebauteile verringert werden kann, weil Maß- und Toleranzabweichungen durch das Fügeverfahren noch ausgeglichen werden können.
Dem erfindungsgemäßen Fügeverfahren ist ein sechsachsiger
Toleranzausgleich in jeweils einem einzigen Wirkelement eines
Fügebauteils, nämlich in dem die Fügeflächen aufweisenden Fügebauteilelement , möglich. Es entsteht bei entsprechender Auswahl des Fügemediums, welches vorteilhafterweise ein Gießharz, wie Polyesterharz, Polyurethanharz, Silikonharz, Vinylesterharz, insbesondere aber ein Epoxidharz ist, keine thermische Belastung durch das aushärtende Vergussharz. Ein mögliches Fügemedium ist auch Schmelzklebstoff. Es wird also ein Fügemedium verwendet, das vorzugsweise bei Raumtemperatur oder im Bereich von < 100 0C, oder auch im Bereich von < 200 0C flüssig ist. Zur Herstellung der Fügeverbindung müssen keine Fügekräfte aufgebracht werden. Auch werden keine Eigenspannungen in die zu fügenden Fügebauteile eingebracht. Eventuell vorhandene Korrosionsschutzschichten der Fügebauteile, beispielsweise eine Feuerverzinkung, bleiben beim Fügen unversehrt. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können unterschiedliche Werkstoffe miteinander verbunden werden. Eine Lösung der Verbindung ist nur durch Zerstören der Verbindung möglich, so dass ein unbeabsichtigtes Lösen, wie beispielsweise bei Schraubverbindungen, bei der erfindungsgemäß zerstörungsfrei unlösbaren Verbindung nicht eintritt .
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert. Diese zeigt in
Fig. Ia, Ib in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens,
Fig. 2a, 2b in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 3a, 3b in schematischer Darstellung erstes und zweites Fügebauteil eines
Sonnenkollektorelementes in schematischer Darstellung vor positionsgenauer Ausrichtung der Fügebauteile zueinander und in
Fig. 4a, 4b Fügebauteile des Sonnenkollektorelementes in schematischer Darstellung in positionsgenau ausgerichteter Fügeposition zueinander.
Die Fig. Ia zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Fügebauteil, an welchem ein Reservoir oder Aufnahmebehältnis 2 angeordnet ist, wobei die Fügeflächen 3 des ersten Fügebauteiles 1 von den Innenwandflächen des Aufnahmebehältnisses 2 ausgebildet werden. Dem ersten Fügebauteil 1 ist ein zweites Fügebauteil 4 zugeordnet, das mit einem stabförmigen Ankerelement 5 versehen ist, wobei die Außenflächen des Ankerelementes 5 die Fügeflächen 6 des zweiten Fügebauteiles 4 ausbilden. Beispielsweise ausgehend von der in Fig. Ia dargestellten relativen Position von erstem und zweitem Fügebauteil 1, 4 zueinander, werden diese in ihrer Raumposition so verändert und gedreht, dass sie in der in Fig. Ib dargestellten positionsgenauen Ausrichtung zueinander positioniert werden. In dieser in Fig. Ib dargestellten Fügeposition sind die die Fügeflächen des zweiten Fügebauteiles ausbildenden Außenflächen des Verankerungselementes 5 von den die Fügeflächen 3 des ersten Fügebauteils 1 ausbildenden Innenwandflächen des Aufnahmebehältnisses 3 beabstandet angeordnet, so dass dadurch ein durchgängiger Fügespalt 7 ausgebildet wird. Damit ist als erster Schritt ein positionsgenaues Ausrichten des ersten und zweiten Fügebauteils 1, 4 zueinander in die dargestellte Fügeposition unter Ausbildung des Fügespaltes 7 zwischen den Fügeflächen 6 der Fügebauteile 1, 4 erfolgt. In dieser Fügeposition werden erstes Fügebauteil 1 und zweites Fügebauteil 4 in ihrer Relativlage zueinander zumindest temporär fixiert. Danach wird der Fügespalt 7 mit einem fluiden Fügemedium 8 verfüllt. Bei dem fluiden Fügemedium handelt es sich um ein Gießharz, beispielsweise ein Polyesterharz, ein Polyurethanharz, ein Silikonharz, ein Vinylesterharz, aber insbesondere ein Epoxidharz oder auch einen Schmelzklebstoff, die in flüssigem Aggregatzustand in den Fügespalt 7 eingegossen werden. Dieses Fügemedium 8 härtet nun in dem Fügespalt 7 aus und wird zu einer Kohäsions- und Adhäsionskräfte ausbildenden dauerhaften und die zwischen erstem und zweitem Fügebauteil 1, 4 auftretenden Kräfte übertragenden Verbindung. Nach dem Aushärten sind erstes Fügebauteil 1 und zweites Fügebauteil 4 somit dauerhaft in ihrer durch die Fügeposition bestimmten Relativlage zueinander fixiert. Daher kann nach zumindest teilweiser Aushärtung des Fügemediums 8 die zunächst vorgesehene zumindest temporäre Fixierung von erstem und zweitem Fügebauteil 1, 4 zueinander aufgehoben werden. Im in den Figuren Ia und Ib dargestellten Ausführungsbeispiel taucht das Verankerungselement 5 nur teilweise in das Aufnahmebehältnis 2 und auch nur teilweise in das darin eingefüllte Fügemedium 8 ein. In diesem Ausführungsbeispiel bilden folglich nur die Bereiche der Außenflächen des Verankerungselementes 5 die Fügeflächen 6 aus, die in das Fügemedium 8 eintauchen. Die darüber hinaus vorhandenen Außenflächenbereich des Verankerungselementes 5 können zwar identisch zu den Fügeflächen 6 ausgebildet und ausgeformt sein, tragen aber zur kraft- und gegebenenfalls formschlüssigen Verbindung von erstem Fügebauteil 1 und zweitem Fügebauteil 4 nicht bei. Gleiches gilt für die Fügeflächen 3 des Fügebauteils 1.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann es auch möglich sein, beispielsweise die dem ersten Fügebauteil 1 zugewandte Endfläche des Verankerungselementes 5 als nahezu dem Innenquerschnitt des Aufnahmebehältnisses 2 entsprechende tellerförmige Ausformung auszubilden, die dann lediglich mit ihrer dem ersten Fügebauteil 1 zugewandten Außenfläche mit dem Fügemedium 8, das nur bis zu der dafür notwendigen Höhe in das Aufnahmebehältnis 2 eingefüllt wird, in Kontakt tritt. In diesem Falle findet die Kraftübertragung beim ersten Fügebauteil 1 und zweiten Fügebauteil 4 dann lediglich über diese flächige Aneinanderkopplung statt. Dies ist eine Möglichkeit, die dann genutzt wird, wenn die dadurch mögliche Kraft- und Momentübertragung eine ausreichende mechanische Stabilisierung und Fixierung der ausgerichteten Fügeposition zwischen erstem Fügebauteil 1 und zweitem Fügebauteil 4 dauerhaft gewährleistet.
Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2a und 2b unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel nach den Figuren Ia und Ib ausschließlich darin, dass die Fügeflächen 3a des ersten Fügebauteils 1 und die Fügeflächen 6a des zweiten Fügebauteils 4 Hinterschneidungen ausbilden, die nach Erstarrung des Fügemediums 8 dazu führen, dass zwischen dem Verankerungselement 5 und dem Aufnahmebehältnis 2 eine formschlüssige Verbindung ausgebildet ist. Da die übrigen Bauteile identisch zu denen des Ausführungsbeispieles nach den Figuren Ia, Ib sind und auch dieselbe Funktion aufweisen und ebenso das dazu identische Verfahren angewendet wird, sind diese in den Figuren 2a und 2b mit identischen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren 3a, 3b, 4a und 4b verdeutlichen eine leicht abgewandelte Verfahrensweise, die mit besonderem Vorteil bei der Herstellung von Sonnenkollektorelementen Anwendung findet .
In der Fig. 3a ist ein erstes Fügebauteil 9 schematisch dargestellt, das auf seiner konkav gewölbten Außenfläche 10 verspiegelt ausgebildet ist. Das erste Fügebauteil 9 bildet somit ein Spiegelelement 11 eines Sonnenkollektorelementes aus. Auf der der verspiegelten Außenfläche 10 abgewandten (Rück-) Seite sind auf dem ersten Fügebauteil 9 zwei Aufnahmebehältnisse 12, 13 ausgebildet und angeordnet. In den Aufnahmebehältnissen 12, 13 befindet sich flüssiges Fügemedium 8, wobei es sich um dasselbe Medium wie bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren Ia, Ib, 2a und 2b handelt. Das in der Fig. 3a weiterhin schematisch dargestellte zweite Fügebauteil 14 stellt eine in Teilansicht schematisch dargestellte Stahl- und/oder Tragkonstruktion 15 eines Sonnenkollektorelementes dar, auf welchem die Spiegelelemente 11 des Sonnenkollektorelementes befestigt werden und welches in der Regel einachsig um eine Achse 16 im Anwendungsfalle dem Sonnenverlauf nachfolgend verschwenkt werden. An dem zweiten Fügebauteil 14 bzw. aus der Stahl - und/oder Tragkonstruktion 15 ragen Verankerungsstifte oder Verankerungsbolzen 17a, 17b hervor, deren Außenflächen analog zu den Außenflächen des Verankerungselementes 5 nach der Ausführungsform gemäß Figuren Ia und Ib die Fügeflächen 18a, 18b des zweiten Fügebauteils 14 ausbilden.
In der Fig. 3b ist in einer etwas weniger schematischen Darstellung eine konkrete Ausgestaltung eines Teilbereiches des zweiten Fügebauteils 14 gemäß Fig. 3a dargestellt. Die Fig. 3b zeigt einen Tragkonstruktionsarm 15a der Stahl - und/oder Tragkonstruktion 15, an dem ein Verankerungsstift oder Verankerungsbolzen 17a hervorstehend angeordnet ist. Weiterhin ist ein Teil der Rückseite des ersten Fügebauteiles 9 dargestellt, auf welcher unter Zwischenschaltung eines U- förmigen Bügelelementes 19 das Aufnahmebehältnis 13 angeordnet ist. In dem Aufnahmebehältnis 13 befindet sich das flüssige Fügemedium 8.
Es wird nun zunächst das erste Fügebauteil 9 bereitgestellt, das Fügeflächen 20a, 20b auf den Innenwandseiten der
Aufnahmebehältnisse 12, 13 aufweist. Hierbei sind die Aufnahmebehältnisse 12, 13 bereits mit dem flüssigen Fügemedium 8 befüllt. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass das Spiegelelement 11 mit der verspiegelten Seite nach unten in eine erste (nicht dargestellte) Aufnahmevorrichtung eingelegt und die Aufnahmebehältnisse 12, 13 mit dem flüssigen Fügemedium 8 befüllt werden. Anschließend erfolgt ein positionsgenaues Ausrichten von erstem und zweitem Fügebauteil 9, 14 zueinander in eine Fügeposition. Hierbei wird beispielsweise in der in den Figuren 3a und 3b dargestellten Ausgangsposition die Stahl- und/oder Tragkonstruktion 15 in der in den Figuren 3a und 3b dargestellten Position in eine über der ersten Aufnahmevorrichtung angeordneten, das Spiegelelement 11 aufnehmenden zweiten (ebenfalls nicht dargestellten) Aufnahmevorrichtung eingehängt und mit seinen Verankerungsstiften oder Verankerungsbolzen 17a, 17b oberhalb der Aufnahmebehältnisse 12, 13 positioniert. Durch Aufeinanderzufahren von erster und zweiter Aufnahmevorrichtung in Richtung des Pfeiles 21 (siehe Fig. 4a) werden das erste Fügebauteil 9 und das zweite Fügebauteil 14 dann aufeinander zu bewegt und gleichzeitig in ihre exakte
Fügeposition ausgerichtet. In dieser Fügeposition tauchen dann, wie es aus den Figuren 4a und 4b ersichtlich ist, die Fügeflächen 18a, 18b des zweiten Fügebauteils 14 in das flüssige Fügemedium 8 in den Aufnahmebehältnissen 12, 13 des ersten Fügebauteils 9 ein. Hierbei wird zwischen den Fügeflächen 18a, 18b des zweiten Fügebauteils 14 und den Fügeflächen 20a, 20b des ersten Fügebauteils 9 jeweils ein Fügespalt 22a, 22b ausgebildet. In dieser, in den Figuren 4a und 4b dargestellten Fügeposition erfolgt nun ein zumindest temporäres Fixieren der Fügebauteile 9, 14 und ein Aushärten des Fügemediums 8 in den Fügespalten 22a und 22b zu einer Kohäsions- und Adhäsionskräfte ausbildenden dauerhaften und die zwischen den Fügebauteilen 9, 14 auftretenden Kräfte übertragenden Verbindung. Anschließend wird nach zumindest teilweiser Aushärtung des Fügemediums die zumindest temporäre 1
Fixierung von erstem und zweitem Fügebauteil 9, 14 in der Fügeposition aufgehoben, so dass dann allein die Fixierung der beiden Bauteile zueinander mit Hilfe der durch das nun ausgehärtete Fügemedium 8 gebildeten Verbindung erfolgt. Auch bei der Ausführungsform nach den Figuren 3a, 3b, 4a, 4b wird die Ausbildung der Fügespalte 22a, 22b sowie die Ausbildung der dauerhaften festen Verbindung durch Eintauchen der Verankerungsstifte oder Verankerungsbolzen 17a, 17b in das mit dem ersten Fügebauteil 9 zur Verfügung gestellte flüssige Fügemedium 8 erreicht.

Claims

1Patentansprüche
1. Fügeverfahren zur dauerhaften mechanischen Verbindung zweier Fügebauteile (1, 4) miteinander umfassend die
Schritte:
a) positionsgenaues Ausrichten eines ersten und eines zweiten Fügebauteils (1, 4) zueinander in eine Fügeposition unter Ausbildung eines Fügespaltes (7) zwischen den Fügeflächen (3, 3a; 6, 6a) der Fügebauteile (1, 4) ; b) zumindest temporäres Fixieren der Fügebauteile (1, 4) in dieser Fügeposition; c) Verfüllen des Fügespaltes (7) mit einem fluiden
Fügemedium (8) und d) Aushärten des Fügemediums (8) im Fügespalt (7) zu einer Kohäsions- und Adhäsionskräfte ausbildenden dauerhaften und die zwischen den Fügebauteilen (1,
4) auftretenden Kräfte übertragenden Verbindung.
2. Fügeverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach zumindest teilweiser Aushärtung des Fügemediums (8) die Aufhebung der zumindest temporären Fixierung des Schrittes b) erfolgt.
3. Fügeverfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeflächen (3, 3a) des ersten Fügebauteils (1) ein das flüssige Fügemedium (8) aufnehmendes Reservoir oder Aufnahmebehältnis (2) ausbilden.
4. Fügeverfahren zur dauerhaften mechanischen Verbindung zweier Fügebauteile (9, 14) miteinander umfassend die Schritte:
al) Bereitstellen eines ersten Fügebauteils (9) , das ein Fügeflächen (20a, 20b) umfassendes und mit flüssigem Fügemedium (8) befülltes
Aufnahmebehältnis (12, 13) aufweist; bl) positionsgenaues Ausrichten des ersten und eines zweiten Fügebauteils (9, 14) zueinander in eine
Fügeposition, in welcher Fügeflächen (18a, 18b) des zweiten Fügebauteils (14) in das flüssige Fügemedium (8) im Aufnahmebehältnis (12, 13) des ersten Fügebauteils (9) eintauchen und zwischen den Fügeflächen (20a, 20b; 18a, 18b) von erstem und zweitem Fügebauteil (9, 14) ein Fügespalt (22a, 22b) ausgebildet wird; cl) zumindest temporäres Fixieren der Fügebauteile (9, 14) in dieser Fügeposition und dl) Aushärten des Fügemediums (8) im Fügespalt (22a, 22b) zu einer Kohäsions- und Adhäsionskräfte ausbildenden dauerhaften und die zwischen den Fügebauteilen (9, 14) auftretenden Kräfte übertragenden Verbindung.
5. Fügeverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach zumindest teilweiser Aushärtung des Fügemediums
(8) die Aufhebung der zumindest temporären Fixierung des Schrittes (cl) erfolgt.
6. Fügeverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeflächen (6, 6a,- 18a, 18b) des zweiten Fügebauteils (4, 14) in der Fügeposition des Fügebauteils (4, 14) in das Reservoir oder Aufnahmebehältnis (2; 12, 13) eintauchen.
7. Fügeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeflächen (3a, 6a) der
Fügebauteile (1, 4) Hinterschneidungen aufweisen, die mit dem ausgehärteten Fügemedium (8) eine formschlüssige
Verbindung ausbilden.
8. Fügeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das das Aufnahmebehältnis (2; 12, 13) aufweisende erste Fügebauteil (1, 9) ein auf seiner dem Aufnahmebehältnis (2; 12, 13) abgewandten Seite verspiegeltes Spiegelelement (11) eines Sonnenkollektorelementes ist.
9. Fügeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Fügebauteil (4, 14) die Stahl- und/oder Tragkonstruktion (15) oder zumindest einen Teil der Stahl- und/oder Tragkonstruktion (15) eines Sonnenkollektorelementes ist.
10. Fügeverfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die in das Aufnahmebehältnis (2; 12, 13) eintauchenden Fügeflächen (6, 6a; 18a, 18b) des zweiten Fügebauteils (4, 14) als an der Stahl- und/oder Tragkonstruktion (15) hervorstehende Verankerungsstifte oder -bolzen (17a, 17b) , insbesondere Profilstifte oder -bolzen, ausgebildet sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der zumindest temporären Fixierung der Fügebauteile (9, 14) in der Fügeposition das Spiegelelement (11) mit der verspiegelten Seite (10) nach unten in eine erste Aufnahmevorrichtung eingelegt wird und die Stahl - und/oder Tragkonstruktion (15) in eine darüber angeordnete zweite Aufnahmevorrichtung eingehängt wird und erste und zweite Aufnahmevorrichtung in die Fügeposition bewegt und dort gehalten werden.
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