專(zhuān)利名稱(chēng)：用于連接部件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將部件連接成部件組的方法，其中部件由堅(jiān)硬材料形成，尤其是由金屬、纖維增強(qiáng)的塑料和/或由熱塑性塑料形成。
背景技術(shù)：
這種兩個(gè)部件相互粘連的方法在現(xiàn)有的技術(shù)中已知。待粘連的部件首先必須相互定位，以實(shí)現(xiàn)部件組的正確功能或最終形狀。之后將連接各個(gè)部件的膠粘劑硬化從而將部件相互固定。兩個(gè)部件之間的膠粘劑在連接部件時(shí)是面團(tuán)狀。存在的危險(xiǎn)是兩個(gè)部件可能相對(duì)移動(dòng)，這導(dǎo)致膠粘劑硬化后兩個(gè)部件相互間位置錯(cuò)誤進(jìn)而整個(gè)組件無(wú)法使用。為了克服這個(gè)問(wèn)題，在現(xiàn)有技術(shù)中建議除了粘接之外將兩個(gè)部件通過(guò)機(jī)械連接相互連接起來(lái)。通常情況下是指螺栓連接或者定位銷(xiāo)，其任務(wù)是在粘連過(guò)程中將部件在確定 的位置相互固定。然而尤其在粘連纖維增強(qiáng)的材料時(shí)存在問(wèn)題，即相同部件在公差范圍內(nèi)相互不同。與用可以塑性形變的金屬片做成的エ件相反，纖維增強(qiáng)的塑料具有高度的恢復(fù)力。也就是說(shuō)這些部件主要在弾性區(qū)域形變。在一個(gè)或者多個(gè)部件和另一部件或者多個(gè)部件粘連的連接過(guò)程中，這些部件必須用力使其保持在形變狀態(tài)?；謴?fù)カ致使塑料部件在撤回力作用后返回至其原始形態(tài)并由此破壞粘接。所以尤其對(duì)于纖維增強(qiáng)的塑料通過(guò)彎曲部件來(lái)補(bǔ)償公差僅在非常狹窄的范圍內(nèi)可行。如果需要連接的部件本身由組件組成的，這個(gè)問(wèn)題就更為嚴(yán)重。同樣的組件具有相互不同的幾何尺寸，這是由之前的、同樣在公差范圍內(nèi)進(jìn)行的組裝決定的。所以，粘連纖維增強(qiáng)的部件時(shí)為了將部件相互固定除了粘連之外的機(jī)械連接是沒(méi)有意義的，直至膠粘劑硬化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供開(kāi)頭提及的方法，其能克服現(xiàn)有技術(shù)的所述缺點(diǎn)。本任務(wù)根據(jù)具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的方法得以解決。本發(fā)明的其它實(shí)施形式和改進(jìn)是從屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)本發(fā)明的將部件連接成部件組的方法，其中部件由堅(jiān)硬的材料形成，尤其是由金屬、纖維增強(qiáng)的塑料和/或由熱塑性塑料形成，可以具有以下步驟將第一部件在它的第一規(guī)定位置定位，其中第一部件被容納于第一保持件中，將第二部件在它的第一規(guī)定位置定位，其中第二部件被容納于第二保持件中，將膠粘劑涂敷在第一部件和/或第二部件的規(guī)定區(qū)域上，將第二部件移至它的第二規(guī)定位置，在該第二規(guī)定位置中第二部件到第一部件具有規(guī)定距離。此外本發(fā)明的特點(diǎn)可以在干，當(dāng)?shù)诙考幱谠摰诙?guī)定位置時(shí)，通過(guò)膠粘劑將第二部件粘帖在第一部件上，使得兩個(gè)部件彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)被禁止。這提供的優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)本發(fā)明的連接方法僅產(chǎn)生唯一的連接，即通過(guò)兩個(gè)部件之間的膠粘劑，并且可以摒棄額外的機(jī)械連接。本發(fā)明意義上的堅(jiān)硬材料是熱塑性塑料、纖維增強(qiáng)的塑料例如碳纖維增強(qiáng)塑料(CFK)或者玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFK)，或者金屬。這些材料有相對(duì)從外部作用的機(jī)械カ的高度恢復(fù)力。此外本發(fā)明的特點(diǎn)可以在于，在涂敷了膠粘劑的規(guī)定區(qū)域中設(shè)置規(guī)定的粘接區(qū)域，其中為了在規(guī)定的粘接區(qū)域中將第二部件粘帖在第一部件上，借助于能量攝入、尤其借助于熱輸入，使膠粘劑至少部分硬化。其優(yōu)點(diǎn)是僅在確定的部分區(qū)域中進(jìn)行粘帖，從而在剩余區(qū)域的膠粘劑的硬化可以在后續(xù)過(guò)程步驟中単獨(dú)實(shí)現(xiàn)，由此粘帖的時(shí)間顯著縮短。規(guī)定的接合區(qū)域可以延伸到規(guī)定區(qū)域的整個(gè)長(zhǎng)度或者僅形成于規(guī)定區(qū)域的部分區(qū)域中。附加地或者替代地，可以將第一部件和/或者第二部件的規(guī)定區(qū)域在連接之前預(yù)熱。此外本方法的特點(diǎn)可以在于，借助于紅外輻射或者感應(yīng)進(jìn)行膠粘劑的部分硬化。使用金屬部件時(shí)可以通過(guò)感應(yīng)加熱ー個(gè)或者兩個(gè)待連接的部件，以使膠粘劑硬化。

此外可以確定從第一部件的功能區(qū)域到第二部件的功能區(qū)域的規(guī)定距離，其中通過(guò)膠粘劑厚度進(jìn)行這些部件的公差補(bǔ)償。附加地或者替代地，可以確定從第一部件的規(guī)定區(qū)域到第二部件的規(guī)定區(qū)域的規(guī)
定距離。此外本方法的特點(diǎn)可以在于，膠粘劑的硬化在規(guī)定時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行，其中該規(guī)定時(shí)間段少于膠粘劑的開(kāi)放時(shí)間。該時(shí)間段優(yōu)選在30秒到7分鐘的范圍內(nèi)。其中該時(shí)間段基本上等于60秒的實(shí)施形式是尤其優(yōu)選的。除此之外本方法的特點(diǎn)可以在于，膠粘劑在組件從保持件中分離后完全硬化。由此得出的優(yōu)點(diǎn)是一方面可實(shí)現(xiàn)非常短的用于粘帖膠合劑的時(shí)間段，并且另一方面，粘帖之后，如此建立的組件達(dá)到完全的運(yùn)輸強(qiáng)度。由此可以在部分硬化之后直接將組件重新定位。此外或替代地，本方法的特點(diǎn)可以在于，待連接的部件在連接之前被預(yù)處理，其中將待處理的部件的表面在規(guī)定區(qū)域中粗糙化。由此可以尤其簡(jiǎn)單的方式提高膠粘劑在部件處的粘著并由此提聞部件相互間的粘著。此外本方法的特點(diǎn)可以在于，在連接前清潔待連接的部件。由此有利地降低粘連處有雜質(zhì)的危險(xiǎn)并且因此提聞?wù)尺B處的穩(wěn)定性。此外本方法的特點(diǎn)可以在于，膠粘劑是雙組分膠粘劑。此外本方法的特點(diǎn)可以在干，需要連接的部件是預(yù)制的子組件。此外本方法的特點(diǎn)可以在于，將第一部件定位到它的第一規(guī)定位置和將第二部件移至它的第二規(guī)定位置同時(shí)進(jìn)行。此處可以在將第一部件定位到它的第一規(guī)定位置前，將膠粘劑涂敷在第一部件和/或第二部件的規(guī)定區(qū)域。


以下參照附圖進(jìn)一歩解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。其中，示意地、通過(guò)示例且非限制地示出圖I待連接的第一部件；圖2根據(jù)本發(fā)明方法連接起來(lái)的部件組的示意圖；以及圖3連接部件時(shí)粘帖的過(guò)程步驟。
具體實(shí)施例方式圖I中示出第一部件13，其定位在保持件11中。保持件11可以是托架形式的容納裝置，其例如位置固定地定位在エ廠廠房的地面上。在本發(fā)明替代的實(shí)施形式中，保持件11可以是移動(dòng)式機(jī)器人夾臂。第一部件13具有形式為法蘭的規(guī)定區(qū)域17。在法蘭區(qū)域涂上膠粘劑以便將第一部件13和第二部件14連接。在圖2中示意性示出這樣的連接過(guò)程。第二部件14設(shè)置在第二保持件12上，且第ニ保持件12同樣可以是樣板或者移動(dòng)式機(jī)器人夾臂樣式的托架。第二保持件12可以向第一保持件11相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而第一部件13和第二部件14可以彼此根據(jù)所需要的位置定位。保持件11和保持件12可以是上ー級(jí)保持単元的或者連接裝置的單個(gè)元件。參照?qǐng)DI至圖3應(yīng)如下描述根據(jù)本發(fā)明的連接方法，以及其各個(gè)過(guò)程步驟。方法 的出發(fā)點(diǎn)是將第一部件13定位到第一保持件11中，其如圖I所示。在這個(gè)位置第一部件13固定地設(shè)置在第一保持件11中。接下來(lái)在規(guī)定區(qū)域17中，例如如上所述在第一部件13的法蘭區(qū)域中，涂敷膠粘劑15。在此可以選擇地將噴嘴靠近第一部件13，從而從噴嘴中將膠粘劑15涂在規(guī)定區(qū)域17上，或者將第一部件13帶過(guò)出膠粘劑的噴嘴，進(jìn)而在規(guī)定區(qū)域17接收膠粘劑15。之后將第二部件14在第二保持件12中——例如機(jī)器人手臂中——定位，并且從第一規(guī)定位置移到第二規(guī)定位置。第二部件14的第一規(guī)定位置(未示出)是指這樣的位置，即，在該位置中保持件12具有第二部件14可以尤其簡(jiǎn)單地放入保持件12中的姿勢(shì)。第二規(guī)定位置對(duì)應(yīng)第二部件14的最終位置，其如圖2所示之后在組件16中保持。類(lèi)似地，第一部件13的第一規(guī)定位置對(duì)應(yīng)該部件13的最終位置，其之后在組件16中保持。在此組件16至少包括第一部件13和第二部件14。第二部件4通過(guò)定義的開(kāi)動(dòng)移至其第二規(guī)定位置。在這個(gè)位置保持和第一部件13之間的所需規(guī)定距離A。在此，所需距離A由第一部件13的確定功能或者形狀的區(qū)域到第二部件14確定。這意味著兩個(gè)部件13、14在公差范圍內(nèi)的外形波動(dòng)可以通過(guò)膠粘劑15補(bǔ)償。也就是說(shuō)，如果兩個(gè)待連接的部件中的一個(gè)沒(méi)有完全尺寸精確地成型，以致例如功能區(qū)域20到法蘭區(qū)域17的距離或者位置較規(guī)定值有偏差，那么該偏差可以通過(guò)膠粘劑15的形變獲得補(bǔ)償，從而形成的組件是尺寸精確的。部件的公差補(bǔ)償在此通過(guò)膠粘劑厚度d實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)將部件相互移動(dòng)，直到膠粘劑15從邊上溢出。功能區(qū)域20或者給定形狀的區(qū)域是指對(duì)于組件16和其它部件或者組件相互作用非常重要的部件區(qū)域，例如其配合精度或者尺寸精度。連接部件時(shí)從中央?yún)^(qū)域(確定功能或形狀的區(qū)域)出發(fā)實(shí)現(xiàn)其定位，也就是說(shuō)僅考慮第一部件13和第二部件14的兩個(gè)中央?yún)^(qū)域之間的距離。法蘭的位置起次要作用。連接部件13、14時(shí)膠粘劑15從組件16溢出。根據(jù)部件形狀的尺寸精度發(fā)生較多或者較少的溢出。當(dāng)兩個(gè)部件13、14達(dá)到各自的、之后在結(jié)構(gòu)組16中仍彼此保持的最終位置后，將部件13和4相互粘帖。這通過(guò)在規(guī)定的粘接區(qū)域18借助熱量攝入將膠粘劑15點(diǎn)逐點(diǎn)地硬化實(shí)現(xiàn)，如圖3中顯示。將例如發(fā)射紅外線的熱源靠近連接的組件。熱源9因此用紅外線照射粘接區(qū)域18，從而在此區(qū)域膠粘劑15硬化并且由此將部件13、14之間相互固定。對(duì)粘接區(qū)域18進(jìn)行加熱在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，其必須少于膠粘劑的開(kāi)放時(shí)間。膠粘劑的開(kāi)放時(shí)間應(yīng)理解為膠粘劑具有粘合特性的時(shí)間。也就是說(shuō)，開(kāi)放時(shí)間是在其過(guò)去之后膠粘劑失去粘合特性的時(shí)間，以至于不能實(shí)現(xiàn)將部件粘合在膠粘劑或者其它部件上。將組件16或其結(jié)合區(qū)域18加熱的時(shí)間或時(shí)間段優(yōu)選為50秒至7分鐘。本方法的優(yōu)選實(shí)施形式中，用熱作用于組件16的時(shí)間為60秒。也就是說(shuō)，將兩個(gè)部件相互接連的過(guò)程步驟優(yōu)選大體上60秒。經(jīng)過(guò)粘接的過(guò)程步驟，組件16穩(wěn)定、尺寸精確，并由此達(dá)到其運(yùn)輸強(qiáng)度而且可以從保持件11、12或連接裝置中移除。本發(fā)明提供的優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)部分粘帖將部件形狀穩(wěn)定地連接并且由此能夠僅在短暫的停留時(shí)間之后在連接裝置中將其重新定位。膠粘劑15在未硬化區(qū)域的完全硬化在空氣中進(jìn)行。
在本發(fā)明的其它替代實(shí)施形式中將規(guī)定區(qū)域17預(yù)處理。將堅(jiān)硬材質(zhì)的塑料部件研磨粗糙化，目的是為膠粘劑提供更好的粘合。使纖維增強(qiáng)的塑料部件粗糙通過(guò)例如噴砂、研磨或激光實(shí)現(xiàn)。在其它替代方法中可以通過(guò)火實(shí)現(xiàn)表面活化。如果部件13、14是由熱塑性材料形成，這尤其適用。規(guī)定的區(qū)域17在此可以是法蘭區(qū)域或者部件的規(guī)定粘合面。待連接的部件經(jīng)過(guò)粗糙化預(yù)處理后可以清潔部件，其方法是自動(dòng)通過(guò)機(jī)器人手臂自動(dòng)以去油脂和/或灰塵的方式擦凈部件。這可以優(yōu)先通過(guò)用浸泡在異丙醇中的抹布擦拭、通過(guò)噴或者刷實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明其它未示出的實(shí)施形式中，可以在連接發(fā)生前將膠粘劑15分別涂在待連接的部件13、14上。此外也可以將兩個(gè)部件分別設(shè)置在移動(dòng)式抓臂上。連接部件時(shí)，進(jìn)行待連接部件的定義開(kāi)動(dòng)，其中不僅第一部件13而且第二部件14可以相互移動(dòng)，直到功能區(qū)域20占據(jù)規(guī)定的距離A。在包括保持部件11、12的保持裝置中，將部件13、14固定在相應(yīng)的裝置部件中。為了避免膠粘劑中的應(yīng)力，將待連接的部件13、14在全部三個(gè)空間方向保持，但沒(méi)有相互拉紫。在膠紋平面區(qū)域中盡可能遠(yuǎn)離粘結(jié)法蘭進(jìn)行部件13、14的定位。當(dāng)?shù)谝徊考?3在其第一位置且第二部件14在其第二位置時(shí)，為了在膠紋中運(yùn)行公差補(bǔ)償，制動(dòng)連接裝置的保持件11、12。也就是說(shuō)，連接裝置具有止擋或者制動(dòng)器，其允許待連接的部件13、14最大限度移向?qū)Ψ?。其結(jié)果就是不將膠層固定設(shè)置為標(biāo)稱(chēng)尺寸，以致其可以變化。標(biāo)稱(chēng)尺寸對(duì)應(yīng)上述距離A，并在功能區(qū)域17間確定。在本發(fā)明的其它替代實(shí)施形式中，考慮盡可能達(dá)到硬度相關(guān)的設(shè)計(jì)將部件13、14連接為部件組16。在這個(gè)實(shí)施形式中，同樣將第二部件14通過(guò)定義的開(kāi)動(dòng)移至其第二規(guī)定位置，在該位置其和第一部件13保持所需的規(guī)定距離d。所需距離不是由第一部件13的確定功能或形狀的區(qū)域相對(duì)于第二部件14確定，而是由第一部件13的規(guī)定區(qū)域17或法蘭區(qū)域17到第二部件14的規(guī)定區(qū)域17a或者法蘭區(qū)域17a確定，如圖2示出。在此實(shí)施形式中，規(guī)定距離對(duì)應(yīng)于法蘭區(qū)域17、17a之間的距離，并因此主要是膠紋厚度d。以下應(yīng)總結(jié)上述根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)用局部硬化粘帖部件而不需要烘箱，在烘箱中整個(gè)組件6必須和位于其中的膠粘劑15硬化。未局部硬化的膠粘劑區(qū)域可以節(jié)省能源地在空氣中完成硬化。通過(guò)舍棄待連接部件之間的額外機(jī)械連接可以使用在不同工具中生產(chǎn)的纖維增強(qiáng)的塑料部件。因此這允許多工具，且在批量生產(chǎn)組件16時(shí)不出現(xiàn)大量質(zhì)量損失。在此情況下可以在ー個(gè)工具中使用多腔，用來(lái)同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)纖維增強(qiáng)的塑料部件。根據(jù)本發(fā)明的方法可以尤其用于車(chē)身制造，例如車(chē)身結(jié)構(gòu)的邊框作為第一部件和例如是車(chē)頂元件或車(chē)底組件的第二部件粘合。車(chē)底組件本身可以由多個(gè)子部件或者組件組成。根據(jù)本發(fā)明方法的能量需求對(duì)于商用標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)身制造可以大量降低。此外用這種方法制作的車(chē)身不需要噴漆。此外可以通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法生產(chǎn)防水粘合的車(chē)身。這是針對(duì)用單獨(dú)部件焊接的車(chē)身的優(yōu)點(diǎn)，在這種車(chē)身中在焊接過(guò)程中必須為焊接設(shè)備保留通道開(kāi)ロ。連接之后，在噴涂車(chē)身之前通道開(kāi)ロ必須用例如用聚氯こ烯(PVC)密封。因此根據(jù)本發(fā)明的方法在節(jié)能和環(huán)境可持續(xù)性方面提供重要優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的上述特征和實(shí)施形式可以任意地相互組合。
權(quán)利要求
1.一種將部件(13，14)連接成部件組(16)的方法，其中部件(13，14)由堅(jiān)硬的材料形成，尤其是由金屬、纖維增強(qiáng)的塑料和/或由熱塑性塑料形成，包括以下步驟 -將第一部件(13)定位在ー個(gè)第一規(guī)定位置，其中第一部件(13)被容納于第一保持件(11)中， -將第二部件(14)定位在ー個(gè)第一規(guī)定位置，其中第二部件(14)被容納于第二保持件(12)中， -將膠粘劑(15)涂敷到第一和/或第二部件(13，14)的規(guī)定區(qū)域(17)上， -將第二部件(14)移至ー個(gè)第二規(guī)定位置，在該第二規(guī)定位置中第二部件(14)到第一部件(13)具有規(guī)定距離(A，d)，其特征在干， -當(dāng)?shù)诙考?14)處于所述第二規(guī)定位置時(shí)，通過(guò)膠粘劑(15)將第二部件粘貼在第一部件(13)上,使得兩個(gè)部件(13，14)彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)被禁止。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其特征在于， -在涂敷了膠粘劑(15)的規(guī)定區(qū)域(17)中設(shè)置規(guī)定的粘接區(qū)域(18)，其中-為了在規(guī)定的粘接區(qū)域(18)中將第二部件(14)粘帖在第一部件(13)上，借助于能量攝入、尤其借助于熱輸入，使膠粘劑(15)至少部分硬化，其中-尤其借助于紅外輻射或者感應(yīng)進(jìn)行膠粘劑(15)的部分硬化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于， -確定從第一部件(13)的功能區(qū)域到第二部件(14)的功能區(qū)域的規(guī)定距離(A)，其中 -通過(guò)膠粘劑厚度進(jìn)行部件(13，14)的公差補(bǔ)償，和/或 -確定從第一部件(13)的規(guī)定區(qū)域(17)到第二部件(14)的規(guī)定區(qū)域(17a)的規(guī)定距離⑷。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求2或3之一的方法,其特征在于， -膠粘劑的硬化在少于膠粘劑的開(kāi)放時(shí)間的規(guī)定時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行，其中所述時(shí)間段優(yōu)選在30秒到7分鐘的范圍內(nèi)，并且尤其優(yōu)選基本上等于60秒。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于， -膠粘劑(15 )在組件(16 )從保持件(11，12 )中分離后完全硬化。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于， -在連接之前對(duì)待連接的部件(13，14)進(jìn)行預(yù)處理，其中將所述部件的表面在規(guī)定區(qū)域中粗糙化。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于， -在連接前清潔待連接的部件(13，14)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于， -膠粘劑(15)是雙組分膠粘劑。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于， -待連接的部件(13，14 )是預(yù)制的子組件。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于， 一將第一部件(13)定位到所述第一規(guī)定位置和將第二部件(14)移至所述第二規(guī)定位置同時(shí)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種將部件(13，14)連接成部件組(16)的方法，其中部件(13，14)由堅(jiān)硬的材料形成，尤其是由金屬、纖維增強(qiáng)的塑料和/或由熱塑性塑料形成，包括以下步驟將第一部件(13)在第一規(guī)定位置定位，其中第一部件(13)被容納于第一保持件(11)中；將第二部件(14)在第一規(guī)定位置定位，其中第二部件(14)被容納于第二保持件(12)中；將膠粘劑(15)涂敷在第一和/或第二部件(13，14)的規(guī)定區(qū)域(17)上；將第二部件(14)移至第二規(guī)定位置，在第二規(guī)定位置中第二部件(14)到第一部件(13)具有規(guī)定的距離(A，d)；并且通過(guò)膠粘劑(15)將第二部件(14)粘帖在第一部件(13)處。
文檔編號(hào)B62D27/02GK102869560SQ201180020077
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者P·戈?duì)柼? J·察勞爾, M·庫(kù)爾茨 申請(qǐng)人:寶馬股份公司