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Dokumentenidentifikation DE102004015013B4 19.06.2008
Titel Verfahren zur Bearbeitung von Festkörpern
Anmelder Vacuumschmelze GmbH & Co. KG, 63450 Hanau, DE
Erfinder Zapf, Lothar, 63755 Alzenau, DE
Vertreter Westphal, Mussgnug & Partner, 80331 München
DE-Anmeldedatum 26.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004015013
Offenlegungstag 13.10.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.06.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.06.2008
IPC-Hauptklasse C09J 5/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H02K 15/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B29C 65/48(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Bearbeitung von Festkörpern, insbesondere Festkörpern aus magnetisch aktivem Material, die im Zuge der Bearbeitung zunächst fixiert werden müssen, um dann beispielsweise spanend bearbeitet werden zu können. Dies ist insbesondere bei kleinen Festkörpern problematisch, da beim Einspannen in eine mechanische Haltevorrichtung oft nicht genug Platz zur Bearbeitung verbleibt oder das Werkstück nicht in der gewünschten Weise zugänglich ist. Deshalb werden in einigen Fällen solche zu bearbeitenden Festkörper mittels eines Klebers vorübergehend an einer Haltevorrichtung fixiert und/oder mehrere zu bearbeitende Festkörper miteinander verbunden, um eine gemeinsame Bearbeitung zu ermöglichen.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bearbeitung von Festkörpern, insbesondere Magnetkörpern, bei dem wenigstens ein erster zu bearbeitender Festkörper mittels eines Klebstoffes in einem Fügebereich seiner Oberfläche mit einer Haltevorrichtung und/oder mit einem zweiten zu bearbeitenden Festkörper verbunden wird, und bei dem darauf eine Bearbeitung des ersten Festkörpers und insbesondere auch des zweiten Festkörpers stattfindet.

In DE 195 04 482 A1 ist offenbart, eine Blechumbördelung im Bereich einer Kraftfahrzeugtür zu verkleben, wobei durch abstandhaltende Partikel verhindert werden soll, dass beim Andrücken der zu verbindenden Teile der Klebstoff weggedrückt wird.

In JP 58189277 A sind abstandhaltende Partikel eines Quarzsandes, der einem Epoxidkleber beigemischt wird, beschrieben.

In DE 101 21 086 A1 ist ein Verfahren zur Verklebung von Türblechen für Kraftfahrzeugtüren beschrieben, wobei durch die Zugabe von abstandhaltenden Partikeln definierte Fugenmaße geschaffen werden. Durch die Einhaltung eines Mindestabstandes zwischen den zu verklebenden Blechen wird in DE 101 21 086 A eine elektrische Isolierung zur Vermeidung von korrosionsfördernden elektrischen Potentialdifferenzen sichergestellt.

In JP 60079082 A sind zur Herstellung einer festen Klebeverbindung Kügelchen aus Glas oder einer Keramik beschrieben, die über die Klebeschicht gestreut werden und für eine Beabstandung der zu verklebenden Oberflächen sorgen.

In DE 21 30 773 A ist das Verkleben unter Zwischenlagen von Abstandskörpern zur Erzielung bestimmter magnetischer Eigenschaften beschrieben.

Nachteilig bei den beschriebenen Verfahren ist, dass durch das Einfügen von abstandhaltenden Partikeln die Festigkeit der Klebeverbindung derart erhöht wird, dass eine einfache Auflösung der Klebeverbindung nicht möglich ist.

Aus der DE 3902480 C2 ist ein Verfahren zur Fixierung von Neodym-Bor-Eisenmagneten innerhalb eines elektrischen Motors bekannt, wobei zur Verbindung mit einem Träger ein flexible Eigenschaften aufweisender Klebstoff verwendet wird, der ein flexibles Epoxydharz enthält. Gemäß dem zitierten Stand der Technik werden die Magnete nach ihrer Befestigung auf dem Stator durch Abschleifen in die gewünschte Form gebracht.

Bei dem genannten Bearbeitungsverfahren ist es einerseits ein Erfordernis, dass die Festkörper/Magnetkörper dauerhaft und zuverlässig fixiert werden, so dass eine Bearbeitung auch unter Kraftanwendung möglich ist. Oft ist es jedoch auch notwendig, die Fixierung in einfacher Weise wieder lösen zu können, um die Festkörper danach ihrer eigentlichen Bestimmung zukommen zu lassen beziehungsweise an anderer Stelle einzubauen. Oft werden derartige Festkörper auch zunächst miteinander verbunden, um dann in gleicher Weise bearbeitet werden zu können, so dass beispielsweise deckungsgleiche Festkörper durch die Bearbeitung entstehen. Diese sollen nach dieser Bearbeitung wieder voneinander gelöst werden können, um getrennt voneinander verwendet beziehungsweise eingebaut werden zu können.

Die für eine solche Fixierung bisher bekannten Verfahren lassen insbesondere bezüglich einer guten Lösbarkeit der Festkörper zu wünschen übrig. Oft ist insbesondere bei flächigen Verklebungen eine Lösezeit von mehreren Tagen erforderlich um die Festkörper von der Haltevorrichtung oder voneinander zu lösen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine gute Lösbarkeit des/der Festkörper von einer Haltevorrichtung oder voneinander gegeben ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch das Vorsehen derartiger Beabstandungselemente, insbesondere gesonderter Beabstandungspartikel, ist der Fügespalt in seiner Spaltweite wunschgemäß zumindest bezüglich einer minimalen Weite einstellbar, so dass beim Lösen der Verbindung einem Lösungsmittel genügend Angriffsfläche geboten wird und der Klebstoff in vertretbar kurzer Zeit längs des Fügespaltes aufgelöst werden kann. Der Fügespalt wird je nach dem verwendeten Klebstoff und dem Lösungsmittel, das später verwendet werden soll, durch die Wahl der Größe der Beabstandungselemente eingestellt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Klebstoff ein Cyanoacrylatklebstoff verwendet wird.

Besonders vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass der Klebstoff auf der Basis von Alkoxyalkylcyanacrylat, besonders vorteilhaft Methoxyethylcyanacrylat hergestellt ist.

Derartige Klebstoffe sind sehr einfach einzusetzen, es handelt sich um einkomponentige Werkstoffe, die mit sehr hoher Prozesssicherheit verwendet werden können. Bei gemäß dem Stand der Technik eingesetzten mehrkomponentigen Klebstoffen kann die Topfzeit für eine Bearbeitung zu kurz sein oder es können Fehlerquellen in fehlerhaften Mischungsverhältnissen liegen. Die gemäß der Erfindung verwendeten Klebstoffe sind handelsüblich und härten innerhalb von wenigen Minuten aus. Sie stellen eine gute Qualität der Fixierung sicher und sind auch gegen Kühl-/Schmiermittel, die bei einer spanenden Bearbeitung Verwendung finden können, weitgehend resistent.

Letztlich sind derartige Klebungen leicht mit Wasser oder noch schneller mit verdünnter Natronlauge löslich. Dabei wird beispielsweise 1–5 prozentige Natronlauge bei Temperaturen von ca. 90° bis 100° Celsius verwendet. Die Klebstoffe können für alle Arten von Haltevorrichtungen aus verschiedenen Materialien, wie beispielsweise Holz, Glas, Marmor, Graphit, Metall, Kunststoff sowie Keramik eingesetzt werden.

Somit ergibt sich insgesamt eine gute Verarbeitbarkeit der Klebstoffe, wobei auch das Arbeitspersonal nicht durch gefährliche Lösungsmittel belastet wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Klebstoff eine Viskosität zwischen 50 und 400 mPas aufweist.

Eine derartige Viskosität stellt sicher, dass der Klebstoff einerseits nicht zu leicht wegtropft, andererseits der Fügespalt ohne übermäßige Kraftanstrengung bis auf die lichte Weite der Beabstandungselemente zusammendrückbar ist.

Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Beabstandungselemente eine Dicke von zwischen 80 und 300 &mgr;m, vorteilhaft zwischen 90 und 200 &mgr;m, weiter vorteilhaft zwischen 90 und 150 &mgr;m aufweisen.

Derartige Beabstandungselemente haben sich in der angegebenen Größe bewährt. Dabei macht die Verwendung größerer Elemente die Lösbarkeit des Klebstoffes nach der Bearbeitung leichter, jedoch führt eine zu dicke Klebstoffschicht einerseits zu einer Beweglichkeit der Festkörper und andererseits zu einer weniger zuverlässigen Klebverbindung.

Es kann außerdem vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Beabstandungselemente als separate Beabstandungspartikel ausgeführt sind.

Dies kann beispielsweise durch kugelförmige oder rotationselipsoidförmige Partikel verwirklicht sein. Mit diesen lässt sich die gewünschte Weite des Fügespaltes zuverlässig einstellen.

Außerdem kann gemäß der Erfindung vorgesehen sein, dass die Beabstandungspartikel aus Glas bestehen.

Glas weist eine genügende Inkompressibilität auf, um den Abstand zuverlässig einzustellen und außerdem sind Glaspartikel in den gewünschten Größen einfach herstellbar. Zusätzlich interagiert Glas nicht mit dem Klebstoff oder dem Lösungsmittel.

Es kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Beabstandungspartikel nach dem Auftragen des Klebstoffs im Fügebereich auf diesen aufgestreut werden.

Die lichte Weite des Fügespaltes kann somit nach dem Auftragen des Klebstoffes je nach Wunsch individuell festgelegt werden.

Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Beabstandungspartikel vor dem Auftragen des Klebstoffes mit diesem vermischt werden.

In diesem Fall ist durch die Auswahl des Klebers mit in diesem enthaltenen Beabstandungspartikeln bereits die lichte Weite des Fügespaltes bestimmt und es können beispielsweise mehrere Klebstoffe vorrätig gehalten werden für unterschiedliche Anwendungen mitunterschiedlichen Partikelgrößen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durchführbar mit einer Haltevorrichtung, bei der die Beabstandungspartikel in dem Bereich, der mit dem Klebstoff in Verbindung kommt, mit der Haltevorrichtung fest verbunden und als Erhebungen, vorteilhaft als Stege ausgeprägt sind, wobei die Höhe der Erhebungen zwischen 90 und 300 &mgr;m, vorteilhaft zwischen 90 und 150 &mgr;m beträgt. Bei dieser Höhe ist die entstehende Fügespaltweite durch die Erhebungen/Stege vorteilhaft festgelegt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und nachfolgend beschrieben.

Dabei zeigt

1 einen Stapel von Festkörpern, die mittels Klebstoff miteinander verbunden sind,

2 einen Festkörper der auf einer Haltevorrichtung mittels eines Klebstoffs befestigt ist.

Die 1 zeigt vier scheibenförmige Magnetkörper 1, 2, 3, 4, die mittels drei Schichten 5, 6, 7 aus einem Methoxyethylcyanoacrylat-Klebstoff zusammengeklebt sind. Dazu wird zunächst der Klebstoff mittels eines Spatels auf jeweils einen der Magnetkörper, die typisch aus einer NeodymEisenBor-Legierung bestehen, aufgetragen und danach werden auf den flüssigen Klebstoff Glasperlen der Größe 90–150 &mgr;m aufgestreut. Darauf werden jeweils zwei Magnetkörper bis auf den Abstand von 90–150 &mgr;m, das heißt, bis dass die Partikel die Bewegung begrenzen, zusammengedrückt. Auf diese Weise wird aus den jeweils drei Millimeter dicken Magnetkörpern ein Scheibenstapel in einer Höhe von ca. 7 cm Höhe geklebt. Nach Erhärten des Klebers, das heißt nach wenigen Minuten, kann der Scheibenstapel mittels eines Bearbeitungswerkzeugs, beispielsweise eines Fräskopfes 8 oder einer Innenlochsäge bearbeitet werden. Hierzu wird der gesamte Block zusätzlich auf einer nicht in der Figur dargestellten Unterlage/Haltevorrichtung ähnlich der in 2 dargestellten mittels desselben Klebstoffes und unter Zwischenlage von Glasperlen befestigt.

Nach der Bearbeitung wird der aus Magnetkörpern bestehende Block mitsamt der Unterlage/Haltevorrichtung mit einem Lösungsmittel behandelt, das beispielsweise aus 4 prozentiger Natronlauge bei 95° Celsius besteht. Nach sechs Stunden Behandlungszeit sind alle Klebungen gelöst und die einzelnen Magnetkörper können getrennt entnommen werden.

Dadurch, dass in den Klebstoffschichten 5, 6, 7 jeweils die aus Glas bestehenden im wesentlichen kugelförmigen Beabstandungspartikel 10, 11, 12, 13 eingelagert sind, ist die Dicke der Klebstoffschichten 5, 6, 7 beziehungsweise die lichte Weite der jeweiligen Fügeverbindungen auf 90–150 &mgr;m festgelegt, was ein gutes Eindringen der verdünnten Natronlauge zum Auflösen der Klebstoffverbindungen ermöglicht.

In der 2 ist eine andere Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, nämlich ein einzelner Magnetkörper 9 aus einer NeodymEisenBor-Legierung, der auf einen als Haltevorrichtung dienenden Holzträger 14 mittels eines Methoxyethylcyanoacrylat-Klebers aufgeklebt ist. Zu diesem Zweck werden zunächst auf den Holzträger 14, der in diesem Fall die Haltevorrichtung darstellt, zwei Klebstoffraupen aufgetragen und danach auf diese eine Anzahl Glasperlen im Durchmesser zwischen 90 und 150 &mgr;m aufgestreut. Mittels einer Justiervorrichtung wird dann der Magnetkörper 9 aufgesetzt und innerhalb von 60 Sekunden durch den Klebstoff fixiert. Nach einer Ruhezeit von ca. einer Stunde kann der Magnetkörper 9 in Teilkörper aufgeschnitten werden. Dabei verwendete Kühl-/Schmiermittel greifen den Klebstoff nicht an und der Klebstoff setzt auch die Werkzeuge zum Schneiden des Magnetkörpers 9 nicht zu. Es können auch mehrere der gezeigten Magnetkörper 9 auf den Holzträger 14 hintereinander in einer Reihe aufgeklebt und danach bearbeitet werden.

Nach dem Bearbeitungsprozess kann der Träger mit den aufgeklebten Magnetkörpern ca. 15 Minuten in 2 prozentiger Natronlauge bei 90°–100° Celsius gelagert werden. Nach dem Abkühlen können die Magnetkörper beziehungsweise die aus diesen durch Zerschneiden geformten Teilkörper von dem Holzträger 14 abgenommen werden. Lose anhaftende Klebstoffreste werden bei dem folgenden Gleitschleifprozess der Magnetkörper vor einer gegebenenfalls folgenden Beschichtung entfernt.

In der 2 sind auf der Haltevorrichtung zusätzlich zu den Glasperlen alternativ zu diesen vorsehbare Stege 15 dargestellt, die als Erhebungen ebenfalls Beabstandungselemente bilden und die Glasperlen ersetzen können- allerdings bei unveränderlicher Höhe der Stege, so dass der Fügespalt nicht einstellbar ist.


Anspruch[de]
Verfahren zur Bearbeitung von Festkörpern (1, 2, 3, 4, 9), bei dem wenigstens ein erster zu bearbeitender Festkörper mittels eines Klebstoffes (5, 6, 7) in einem Fügebereich seiner Oberfläche mit einer Haltevorrichtung (14) und/oder mit einem zweiten zu bearbeitenden Festkörper verbunden wird, wobei in dem Fügebereich Beabstandungselemente (10, 11, 12, 13) zur Erreichung einer gewünschten Fügespaltweite vorgesehen sind, bei dem darauf eine Bearbeitung des ersten Festkörpers und gegebenenfalls auch des zweiten Festkörpers stattfindet und bei dem nach der Bearbeitung der Klebstoff längs des Fügebereiches mittels eines Lösungsmittels aufgelöst wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Klebstoff (5, 6, 7) ein Cyanoacrylatklebstoff verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (5, 6, 7) auf der Basis von Alkoxyalkylcyanacrylat, hergestellt ist. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (5, 6, 7) eine Viskosität zwischen 50 und 400 mPas aufweist. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandungselemente eine Dicke von zwischen 80 und 300 &mgr;m aufweisen. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandungselemente als separate Beabstandungspartikel (10, 11, 12, 13) ausgeführt sind. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandungspartikel (10, 11, 12, 13) aus Glas bestehen. Verfahren nach Anpruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandungspartikel (10, 11, 12, 13) nach dem Auftragen des Klebstoffs im Fügebereich auf diesen aufgestreut werden. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandungspartikel (10, 11, 12, 13) vor dem Auftragen des Klebstoffes mit diesem vermischt werden.






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