DE102021118198A1

DE102021118198A1 - Method for inserting an insert and production arrangement and insert for this

Info

Publication number: DE102021118198A1
Application number: DE102021118198.4A
Authority: DE
Inventors: Johannes Wolff; Marvin Ehrhardt; Jörg Nickel; Christian Hühne
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2023-01-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten klebenden Einsetzen mindestens eines Inserts in eine Bauteilstruktur, wobei zunächst- eine Bauteilstruktur mit wenigstens einer Insertöffnung bereitgestellt wird,- wenigstens ein Insert derart bereitgestellt wird, dass das Insert eine obere Deckschicht und eine untere Deckschicht und einen sich dazwischen erstreckenden Insertkern hat, der eine Verteilungsanordnung mit mindestens einem Verteilungskanal aufweist, der eine Mehrzahl von um den Insertkern herum verteilten Austrittspunkten zwischen der oberen und der unteren Deckschicht hat und mit einem in der oberen Deckschicht vorgesehenen Einfüllöffnung verbunden ist, und- eine Setzvorrichtung zum automatisierten klebenden Einsetzen des Inserts in die Insertöffnung der Bauteilstruktur bereitgestellt wird; mit den Schritten:- Ausrichten der Setzvorrichtung und der Bauteilstruktur relativ zueinander in eine Setzposition;- Einschieben des Inserts in die Insertöffnung der Bauteilstruktur mittels der Setzvorrichtung, indem eine Setzkraft auf das einzusetzende Insert durch die Setzvorrichtung in Richtung Bauteilstruktur ausgeübt wird, bis das Insert in einer eingesetzten Position in der Insertöffnung der Bauteilstruktur eingeschoben ist, sodass zwischen dem Insertkern des Inserts und der Bauteilstruktur ein ausfüllbarer Hohlraum gebildet wird, und- Befüllen des gebildeten Hohlraumes mit einem Klebstoff, indem mittels der Setzvorrichtung der Klebstoff in die Einfüllöffnung gedrückt wird, sodass sich der Klebstoff in dem mindestens einen Verteilungskanal der Verteilungsanordnung verteilt und aus den Austrittspunkten des Verteilungskanals herausgedrückt wird, um den Hohlraum mit Klebstoff zu befüllen.The invention relates to a method for the automated adhesive insertion of at least one insert into a component structure, wherein first of all - a component structure with at least one insert opening is provided, - at least one insert is provided in such a way that the insert has an upper cover layer and a lower cover layer and one in between extending insert core, which has a distribution arrangement with at least one distribution channel, which has a plurality of exit points distributed around the insert core between the upper and the lower cover layer and is connected to a filling opening provided in the upper cover layer, and- a setting device for automated gluing inserting the insert into the insert opening of the component structure is provided; with the steps:- aligning the setting device and the component structure relative to one another in a setting position;- pushing the insert into the insert opening of the component structure by means of the setting device, in that a setting force is exerted on the insert to be used by the setting device in the direction of the component structure, until the insert in inserted into an inserted position in the insert opening of the component structure, so that a cavity that can be filled is formed between the insert core of the insert and the component structure, and- filling the cavity formed with an adhesive by pressing the adhesive into the filling opening by means of the setting device, so that the adhesive is distributed in the at least one distribution channel of the distribution arrangement and is pushed out of the exit points of the distribution channel in order to fill the cavity with adhesive.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten klebenden Einsetzen mindestens eines Inserts in eine Bauteilstruktur. Die Erfindung betrifft ebenso eine Fertigungsanordnung zum automatisierten klebenden Einsetzen mindestens eines Inserts in eine Bauteilstruktur sowie ein entsprechendes Insert hierzu.The invention relates to a method for the automated adhesive insertion of at least one insert into a component structure. The invention also relates to a production arrangement for the automated adhesive insertion of at least one insert into a component structure and a corresponding insert for this purpose.

In vielen Anwendungsbereichen ist die primäre Anforderung an eine Bauteilstruktur eine hohe Robustheit und Steifigkeit bei geringem Gewicht. Insbesondere bei Anwendungen, die sich auf den Transport von Gütern oder Lebewesen beziehen, wie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt sowie Straßen-, Schienen- und Schiffsverkehr, soll durch Leichtbau entweder ein minimaler Energieverbrauch erreicht oder der Nutzlastanteil an der Gesamtmasse und damit die Effizienz des Fahrzeuges maximiert werden. Typische Leichtbauweisen von Fahrzeugtragwerken sind beispielsweise die Hautfeld-Gurte-Bauweise bzw. Spant-Stringer-Bauweise sowie Schalenbauweise.In many areas of application, the primary requirement for a component structure is high robustness and rigidity with low weight. Especially in applications that relate to the transport of goods or living beings, such as in aerospace, road, rail and ship traffic, lightweight construction should either achieve minimal energy consumption or the payload share of the total mass and thus efficiency of the vehicle are maximized. Typical lightweight constructions of vehicle structures are, for example, the skin panel-belt construction or frame-stringer construction as well as shell construction.

Um die Beulsteifigkeit und Beulfestigkeit derartiger Bauteilstrukturen (beispielsweise Hautfelder, Schalenelemente oder andere flächige Bauteile) zu erhöhen, werden diese regelmäßig in Sandwichbauweise ausgeführt. Bei der Sandwichbauweise werden zwei Leichtbaueinsätze miteinander kombiniert, zum einen die eigenschaftsgerechte Werkstoffauswahl (Materialleichtbau) und zum anderen die lastgerechte Materialanordnung (Formleichtbau). Dabei werden Materialien mit hoher Zugfestigkeit außen als Deckschichten im Bereich der höchsten Spannungen und niedrigdichte Materialien im geringen belasteten Kernbereich eingesetzt. Dies führte im Vergleich zu monolithischen Bauteilstrukturen gleichermaßen zu einer deutlich überlegenen Festigkeit und Steifigkeit unter Biege- und Schubbelastungen. Häufig werden Sandwichbauteile verwendet, bei denen die Deckschichten aus einem Faserverbundwerkstoff aufweisend ein Fasermaterial, das in ein Matrixmaterial eingebettet ist, hergestellt sind und zwischen denen eine Kernschicht aus einem niedrigdichten Material, z.B. ein Hartschaum- oder ein Wabenmaterial vorgesehen ist.In order to increase the buckling resistance and buckling strength of such component structures (e.g. skin panels, shell elements or other flat components), these are regularly designed in a sandwich construction. In the sandwich construction, two lightweight construction applications are combined with one another, on the one hand the selection of materials that are appropriate for their properties (lightweight material construction) and on the other hand the arrangement of materials appropriate to the load (lightweight construction). Materials with high tensile strength are used on the outside as cover layers in the area of the highest stresses and low-density materials in the low-load core area. Compared to monolithic component structures, this resulted in significantly superior strength and stiffness under both bending and shear loads. Sandwich components are often used in which the cover layers are made of a fiber composite material comprising a fiber material embedded in a matrix material and between which a core layer made of a low-density material, e.g. a rigid foam or honeycomb material, is provided.

Neben den hervorragenden mechanischen Eigenschaften der Sandwichbauweise weist dieser ein hohes Funktionsintegrationspotential, sehr gute thermische und akustische Dämmungs- und Dämpfungseigenschaften, ein hohes Energieaufnahmevermögen bei Verformung sowie eine geschlossene, formtreue Oberfläche auf.In addition to the excellent mechanical properties of the sandwich construction, this has a high potential for functional integration, very good thermal and acoustic insulation and damping properties, a high energy absorption capacity during deformation and a closed, dimensionally stable surface.

Der Nachteil derartiger Bauteilstrukturen, die in Sandwichbauweise hergestellt sind, zeigt sich in einer hohen Empfindlichkeit gegen lokale Belastungen aufgrund der vergleichsweise dünnen Deckschichten. Für lösbare bzw. geschraubte Verbindungen müssen daher lokale Stützelemente bzw. Kernstützelemente (sogenannte Inserts) eingesetzt werden, um hinreichende Lasten übertragen zu können. Für eine hohe spezifische Verbindungsgüte (maximal übertragbare Last im Verhältnis zum Gewicht der Lasteinleitung) der durch die Inserts gebildeten Lasteinleitungspunkte ist die Anbindung aller in der Bauteilstruktur zur Verfügung stehenden Lastpfade an das Insert notwendig. Bei einer typischen Sandwichbauweise bedeutet dies, dass das Insert sowohl zweimal über die Deckschichten als auch einmal über den Kern entsprechend angebunden sein muss, um die über das Insert eingebrachten Lasten am effizientesten in das Sandwichbauteil einleiten zu können.The disadvantage of such component structures, which are manufactured in a sandwich construction, is reflected in a high sensitivity to local loads due to the comparatively thin cover layers. Local support elements or core support elements (so-called inserts) must therefore be used for detachable or screwed connections in order to be able to transfer sufficient loads. For a high specific connection quality (maximum transferable load in relation to the weight of the load introduction) of the load introduction points formed by the inserts, the connection of all load paths available in the component structure to the insert is necessary. In a typical sandwich construction, this means that the insert must be connected twice via the cover layers and once via the core in order to be able to transfer the loads introduced via the insert into the sandwich component as efficiently as possible.

Aus diesem Grund werden Inserts, die als Lasteinleitungspunkte signifikante Lasten in die Bauteilstruktur eintragen müssen, in derartige Sandwichbauteile kernverklebt (mit dem Kern verklebt), um die Einbindung aller drei Lastpfade zu gewährleisten. Dabei wird nach dem Einsetzen des Inserts in die dafür vorgesehene Öffnung im Bauteil ein flüssiger, d. h. noch nicht ausgehärteter Klebstoff, über eine Einfüllöffnung an der Oberseite des Inserts injiziert, um so den Hohlraum zwischen dem Kern der Bauteilstruktur und dem Insert auszufüllen und das Insert entsprechend mit der Kernschicht zu verkleben. Der eingespritzte Klebstoff soll dabei zunächst nach unten fließen und sich dann in zwei Strömen um das Insert herum aufteilen und anschließend den Hohlraum von unten nach oben ausfüllen. Überschüssiger Klebstoff tritt anschließend an einem Austritts- bzw. Indikatorloch an der Oberseite des Inserts aus, wobei die im Hohlraum befindliche Luft während des Injizierens durch das Austrittsloch verdrängt werden soll.For this reason, inserts that have to introduce significant loads into the component structure as load introduction points are core-glued (glued to the core) in such sandwich components in order to ensure the integration of all three load paths. After inserting the insert into the opening provided in the component, a liquid, i. H. not yet hardened adhesive injected via a filling opening at the top of the insert in order to fill the cavity between the core of the component structure and the insert and to bond the insert accordingly to the core layer. The injected adhesive should first flow downwards and then split into two streams around the insert and then fill the cavity from bottom to top. Excess adhesive then exits through an exit or indicator hole on the upper side of the insert, with the air in the cavity being expelled through the exit hole during injection.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Art des Verklebens von Inserts häufig dazu führt, dass im Hohlraum zwischen Insert und Bauteil Luftblasen eingeschlossen werden oder ungefüllte Hohlräume entstehen. Derartige Hohlräume (nicht mit Klebstoff besetzte Räume) verursachen eine suboptimale Anbindung des Inserts an die umgebende Kernschicht des Sandwichbauteils und reduzieren die Festigkeit der Lasteinleitung, da sie den wichtigen Kernlastpfad unterbrechen. Dies hat große Festigkeitsstreubreiten der Insert-Lasteinleitungen zur Folge und verhindert darüber hinaus einen automatisierten, prozesssicheren Prozess des Einsetzens derartiger Inserts.However, it has been shown that this type of gluing of inserts often results in air bubbles being trapped in the cavity between the insert and the component or in unfilled cavities. Such cavities (spaces not occupied by adhesive) cause a suboptimal connection of the insert to the surrounding core layer of the sandwich component and reduce the strength of the load application, as they interrupt the important core load path. This results in large strength scatter ranges of the insert load introduction and also prevents an automated, process-reliable process of inserting such inserts.

Daher werden zurzeit Sicherheits- oder Abschlagsfaktoren in das Auslegungsmodell implementiert, um die prozessbedingte Festigkeitsstreubreite durch einen größeren Insert-Durchmesser zu kompensieren. Größere Inserts bedeuten jedoch ein höheres Gewicht, was dem Kerngedanken des Leichtbaus entgegensteht. Bei Strukturen mit vielen Inserts wird hier ein erhebliches Zusatzgewicht erzeugt, wodurch unter Umständen sogar der gesamte Vorteil des Leichtbaus zunichte gemacht wird und der Aufwand bei der Herstellung der Leichtbaustruktur mit vielen Inserts in keinem Verhältnis zum Endresultat steht.For this reason, safety or deduction factors are currently being implemented in the design model in order to compensate for the process-related strength scatter with a larger insert diameter. However, larger inserts mean a higher weight, which is contrary to the core idea of lightweight construction. In the case of structures with many inserts, a considerable additional weight is generated here, which under certain circumstances even negates the entire advantage of lightweight construction and the effort involved in producing the lightweight structure with many inserts is disproportionate to the end result.

Eine weitere Möglichkeit ist die händische Verfüllung des Hohlraumes zwischen Insert und Bauteilstruktur. Das manuelle Verfüllen ist jedoch eines der zeit- und arbeitsaufwändigeren Verfahren, das daher nur für Spezialstrukturen mit wenigen Inserts infrage kommt, nicht jedoch für Fahrzeugstrukturen in Serienfertigung. Darüber hinaus entspricht dieses Vorgehen nicht dem Kerngedanken der Automation.Another option is to manually fill the cavity between the insert and the component structure. However, manual backfilling is one of the more time-consuming and labor-intensive methods, which is therefore only an option for special structures with a few inserts, not for mass-produced vehicle structures. In addition, this procedure does not correspond to the core idea of automation.

Aus der EP 2 781 763 A1 ist ein Insert und ein Verfahren zum Einsetzen bekannt, wobei das Insert einen Kragen aufweist, der eine Nut bildet, die in eine Feder im Randbereich der Öffnung, in die das Insert eingesetzt werden soll, eingreift. Nachteil hierbei ist, dass eine zusätzliche Struktur (nämlich die Feder) in das Bauteil implementiert werden muss, um das Insert einsetzen zu können, was zusätzlichen Herstellungsaufwand und damit Kostensteigerung mit sich bringt.From the EP 2 781 763 A1 an insert and a method for insertion are known, the insert having a collar which forms a groove which engages in a tongue in the edge region of the opening into which the insert is to be inserted. The disadvantage here is that an additional structure (namely the spring) has to be implemented in the component in order to be able to use the insert, which entails additional manufacturing effort and thus an increase in costs.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren, eine verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Insert anzugeben, um ein schnelles, automatisierbares und prozesssicheres Einsetzen des Inserts in eine Bauteilstruktur zu erreichen. Es ist insbesondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile beim Verkleben der Inserts prozesssicher zu beseitigen.It is therefore the object of the present invention to specify an improved method, an improved device and an improved insert in order to achieve rapid, automatable and process-reliable insertion of the insert into a component structure. It is a particular object of the present invention to reliably eliminate the disadvantages known from the prior art when gluing the inserts.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Anspruch 1 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.The object is achieved with the method according to claim 1 according to the invention. Advantageous refinements of the method can be found in the corresponding dependent claims.

Gemäß Anspruch 1 wird ein Verfahren zum automatisierten klebenden Einsetzen mindestens eines Inserts in eine Bauteilstruktur vorgeschlagen, wobei die Bauteilstruktur beispielsweise ein Sandwichbauteil sein kann. Dabei wird zunächst eine Bauteilstruktur mit wenigstens einer Insertöffnung bereitgestellt, in die ein Insert klebend eingesetzt werden soll. Mit anderen Worten, in die Insertöffnung soll ein Insert eingesetzt werden, welches mit einem Klebstoff mit der Bauteilstruktur in der Insertöffnung verklebt werden soll.According to claim 1, a method for the automated adhesive insertion of at least one insert into a component structure is proposed, wherein the component structure can be a sandwich component, for example. First of all, a component structure is provided with at least one insert opening, into which an insert is to be adhesively inserted. In other words, an insert is to be inserted into the insert opening and is to be bonded to the component structure in the insert opening with an adhesive.

Es wird des Weiteren wenigstens ein Insert bereitgestellt, welches eine Oberseite und eine Unterseite und einen sich dazwischen erstreckenden Insertkern hat, der bspw. eine zylindrische Form haben kann. Der Insertkern bildet dabei diejenige Struktur des Bauteils, an der später die Lasteinleitungselemente (externe Bauteile, meist lösbar befestigt) angeordnet und befestigt werden soll. Hierfür kann der Insertkern beispielsweise entsprechende Aufnahmen aufweisen, um solche Lasteinleitungselemente insbesondere lösbar befestigen zu können. So ist es denkbar, dass der Insertkern im Inneren ein Gewinde aufweist, sodass dort eine Schraube eingeschraubt werden kann. Die Oberseite des Inserts bildet dabei eine obere Deckschicht (Kopfplatte) des Inserts und die Unterseite eine untere Deckschicht (Fußplatte) des Inserts, wobei der Lasteinleitungspunkt in der Regel an der Oberseite vorgesehen ist. Das Insert kann einteilig ausgebildet sein oder mehrteilig (einzelnen Teile: Oberseite, Unterseite, Insertkern mit Verteilungsanordnung oder Insertkern und separater Verteilungsanordnung)Furthermore, at least one insert is provided, which has a top and a bottom and an insert core extending therebetween, which can have a cylindrical shape, for example. The insert core forms the structure of the component to which the load introduction elements (external components, mostly detachably attached) are to be arranged and attached later. For this purpose, the insert core can, for example, have corresponding receptacles in order to be able to fasten such load introduction elements, in particular in a detachable manner. So it is conceivable that the insert core has a thread on the inside, so that a screw can be screwed in there. The upper side of the insert forms an upper cover layer (head plate) of the insert and the underside a lower cover layer (foot plate) of the insert, with the load application point usually being provided on the upper side. The insert can be designed in one piece or in several parts (individual parts: top, bottom, insert core with distribution arrangement or insert core and separate distribution arrangement)

Das Insert wird dabei so bereitgestellt, dass an dem Insertkern eine Verteilungsanordnung für den Klebstoff mit mindestens einem Verteilungskanal vorgesehen ist, wobei der Verteilungskanal eine Mehrzahl von um den Insertkern herum verteilten Austrittspunkten zwischen der Oberseite und der Unterseite hat und mit einer in der Oberseite vorgesehenen Einfüllöffnung verbunden ist. Der Verteilungskanal der Verteilungsanordnung dient dabei dazu, den an einer zentralen Stelle injizierten Klebstoff an verschiedene, um den Insertkern herum verteilte Austrittspunkten gleichmäßig zu verteilen, sodass Hohlraumeinschlüsse vermieden bzw. verhindert werden. Die Austrittspunkte werden dabei durch Austrittsöffnungen in dem Verteilungskanal gebildet. Vorzugsweise sind die Fließwege von der Einfüllöffnung zur jeweiligen Austrittsöffnung im Wesentlichen gleich lang (innerhalb einer Toleranz von weniger als 30 %), sodass der in die Einfüllöffnung injizierte Klebstoff im Wesentlichen gleichzeitig aus den Austrittspunkten in eine zu befüllende Klebstoffkavität fließen kann. Hierdurch wird der Einschluss von Luftblasen prozesssicher verhindert.The insert is provided in such a way that a distribution arrangement for the adhesive with at least one distribution channel is provided on the insert core, the distribution channel having a plurality of exit points distributed around the insert core between the upper side and the lower side and with a filling opening provided in the upper side connected is. The distribution channel of the distribution arrangement serves to evenly distribute the adhesive injected at a central point to different exit points distributed around the insert core, so that cavity inclusions are avoided or prevented. The exit points are formed by exit openings in the distribution channel. The flow paths from the filling opening to the respective outlet opening are preferably of essentially the same length (within a tolerance of less than 30%), so that the adhesive injected into the filling opening can flow essentially simultaneously from the outlet points into an adhesive cavity to be filled. This reliably prevents the inclusion of air bubbles.

Schließlich wird wenigstens eine Setzvorrichtung zum automatisierten klebenden Einsetzen des Inserts in die Insertöffnung der Bauteilstruktur bereitgestellt, um ein derart bereitgestelltes Insert in die Insertöffnung automatisiert einzusetzen und in der Insertöffnung zu verkleben. Die Setzvorrichtung kann dabei durch einen Bewegungsautomaten geführt sein.Finally, at least one setting device is provided for the automated adhesive insertion of the insert into the insert opening of the component structure, in order to automatically insert an insert provided in this way into the insert opening and to glue it in the insert opening. The setting device can be guided by a moving machine.

Nach dem Bereitstellen dieser Komponenten wird nun das Insert in die Bauteilstruktur klebend und automatisiert eingesetzt. Hierfür werden mithilfe der Setzvorrichtung zunächst die Setzvorrichtung und die Bauteilstruktur relativ zueinander in eine Setzposition ausgerichtet. Dies bedeutet insofern, dass in der Setzposition die Setzvorrichtung und die Bauteilstruktur so zueinander ausgerichtet sind, dass das Insert durch eine translatorische Bewegung in Richtung der Bauteilstruktur in die Insertöffnung eingesetzt werden kann. Hierfür sollte die Setzvorrichtung und die Bauteilstruktur so zueinander ausgerichtet sein, dass die Insertöffnung in der Bauteilstruktur, in die das Insert eingesetzt werden soll, mit dem einzusetzenden Insert fluchtet.After these components have been provided, the insert is now glued and automatically inserted into the component structure. For this purpose, the setting device and the component structure are first aligned relative to one another in a setting position with the aid of the setting device. This means that in the setting position, the setting device and the component structure are aligned with one another in such a way that the Insert can be used by a translational movement in the direction of the component structure in the insert opening. For this purpose, the setting device and the component structure should be aligned with one another in such a way that the insert opening in the component structure into which the insert is to be inserted is aligned with the insert to be inserted.

Nach dem Ausrichten wird das Insert in die Insertöffnung der Bauteilstruktur mittels der Setzvorrichtung eingeschoben, indem eine Setzkraft auf das einzusetzende Insert durch die Setzvorrichtung in Richtung Bauteilstruktur ausgeübt wird, bis das Insert in einer eingesetzten Position in der Insertöffnung der Bauteilstruktur eingeschoben ist. Im eingeschobenen Zustand wird dabei zwischen dem Insertkern des Inserts und der Bauteilstruktur der ausfüllbare Hohlraum gebildet, der mit dem Klebstoff befüllt werden soll und so das Insert mit der Bauteilstruktur, insbesondere mit der Kernschicht der Bauteilstruktur, verkleben soll. Im eingeschobenen Zustand sollte dabei die Oberseite plan und bündig mit der äußeren Oberfläche der Bauteilstruktur (Deckschicht der Bauteilstruktur), von der aus das Insert in die Insertöffnung eingeschoben wird, anliegen. Die Unterseite kann dabei an der gegenüberliegenden äußeren Oberfläche der Bauteilstruktur plan und bündig anliegen oder innerhalb der Bauteilstruktur verbleiben.After alignment, the insert is pushed into the insert opening of the component structure by means of the setting device, in that a setting force is exerted on the insert to be inserted by the setting device in the direction of the component structure until the insert is pushed into an inserted position in the insert opening of the component structure. In the pushed-in state, the fillable cavity is formed between the insert core of the insert and the component structure, which cavity is to be filled with the adhesive and thus to bond the insert to the component structure, in particular to the core layer of the component structure. When pushed in, the upper side should lie flat and flush with the outer surface of the component structure (top layer of the component structure) from which the insert is pushed into the insert opening. The underside can lie flat and flush against the opposite outer surface of the component structure or remain within the component structure.

Mit der Oberseite (erste Deckschicht) wird demnach diejenige Seite bezeichnet, von der aus das Insert in die Öffnung eingeschoben wird. Die Unterseite (zweite Deckschicht) bezeichnet demnach die der Oberseite gegenüberliegende Deckschicht.The upper side (first cover layer) is therefore the side from which the insert is pushed into the opening. The underside (second top layer) therefore refers to the top layer opposite the top.

Der so gebildete Hohlraum zwischen Insertkern und Bauteilstruktur wird nun mittels der Setzvorrichtung mit einem Klebstoff befüllt, indem mittels der Setzvorrichtung der Klebstoff in die Einfüllöffnung gedrückt wird, sodass sich der Klebstoff in dem mindestens einen Verteilungskanal der Verteilungsanordnung verteilt und aus den Austrittspunkten des Verteilungskanals in den Hohlraum zwischen Insert und Bauteilstruktur herausgedrückt wird.The cavity formed in this way between the insert core and the component structure is now filled with an adhesive using the setting device by pressing the adhesive into the filling opening using the setting device, so that the adhesive is distributed in the at least one distribution channel of the distribution arrangement and from the exit points of the distribution channel into the Cavity between insert and component structure is pushed out.

Mit dem vorliegenden Verfahren wird es möglich, Inserts in eine Bauteilstruktur automatisiert einzusetzen und zu verkleben, wobei prozesssicher aufgrund des Verteilungskanals bzw. der Verteilungsanordnung sichergestellt wird, dass Lufteinschlüsse und festigkeitsmindernde Hohlräume prozesssicher vermieden oder auf ein tolerierbares Minimum reduziert werden. Dies hat zur Folge, dass keine Sicherheits- und Abschlagsfaktoren in das Auslegungsmodell implementiert werden müssen, wodurch weiter Gewicht bei den Inserts und somit bei dem herzustellenden Bauteil eingespart werden kann. Außerdem hat das vorliegende Verfahren den Vorteil, dass keine zusätzlichen Strukturen in die Bauteilstruktur implementiert werden müssen, um das Insert einzusetzen. Weitere Vorteile ergeben sich durch die Automatisierbarkeit, die Ersparnis von manuellen Arbeitsschritten, den eingesparten Zeitbedarf sowie die Wiederholgenauigkeit und damit einer möglichen Reduzierung des Qualitätskontrollaufwandes.With the present method, it is possible to automatically insert and glue inserts into a component structure, with the distribution channel or the distribution arrangement ensuring that air pockets and strength-reducing cavities are reliably avoided or reduced to a tolerable minimum. The consequence of this is that no safety and deduction factors have to be implemented in the design model, which means that weight can be further saved in the inserts and thus in the component to be produced. In addition, the present method has the advantage that no additional structures have to be implemented in the component structure in order to use the insert. Further advantages result from the ability to automate, the saving of manual work steps, the saved time requirement as well as the repeatability and thus a possible reduction of the quality control effort.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Setzvorrichtung mit einem Setzkopf, der eine Aufnahme für wenigstens ein Insert umfasst und einen Setzstempel hat, bereitgestellt wird, wobei mittels des Setzstempels zum Einschieben des in der Aufnahme befindlichen Inserts die Setzkraft in Richtung der Bauteilstruktur auf das Insert ausgeübt wird, indem der Setzstempel von einer Ausgangsposition in Richtung Bauteilstruktur bewegt wird.According to one embodiment, it is provided that the setting device is provided with a setting head, which comprises a receptacle for at least one insert and has a setting stamp, with the setting stamp for pushing in the insert located in the receptacle applying the setting force in the direction of the component structure on the insert is exerted by moving the setting punch from a starting position towards the component structure.

Der Setzstempel ist dabei innerhalb des Setzkopfes angeordnet und dort so beweglich gelagert, dass er eine translatorische Bewegung in Richtung der Bauteilstruktur durchführen kann, wenn die Setzvorrichtung und die Bauteilstruktur in der Setzposition zueinander ausgerichtet sind. Durch die translatorische Bewegung wird eine Setzkraft auf das Insert in der Aufnahme ausgeübt, sodass der Setzstempel das Insert in die Insertöffnung der Bauteilstruktur treibt. Hierfür hat der Setzstempel eine Auflagefläche, die an der Oberseite des Inserts anliegt, sodass der Setzstempel die entsprechende Setzkraft auf die Oberseite des Inserts ausübt. Der Setzstempel kann ebenfalls mit einem Dorn ausgeführt sein, der in eine Aufnahme im Insertkern oder in das Zentralgewinde im Insertkern eingreift und das Insert axial führt, so dass eine noch präzisere Positionierung des Inserts möglich wird.The setting die is arranged inside the setting head and is movably mounted there so that it can perform a translational movement in the direction of the component structure when the setting device and the component structure are aligned with one another in the setting position. The translational movement exerts a setting force on the insert in the receptacle, so that the setting punch drives the insert into the insert opening of the component structure. For this purpose, the setting stamp has a bearing surface that rests against the upper side of the insert, so that the setting stamp exerts the corresponding setting force on the upper side of the insert. The setting die can also be designed with a mandrel, which engages in a receptacle in the insert core or in the central thread in the insert core and guides the insert axially, so that the insert can be positioned even more precisely.

Während des Einschiebens des Inserts in die Insertöffnung wird somit der Setzstempel von einer Ausgangsposition in eine Endposition bewegt, in der das Insert wie gewünscht in seiner eingeschobenen Position in der Insertöffnung eingebracht ist. Der Setzstempel wird dabei von einem Aktor angetrieben, beispielsweise einem Linearaktuator.During the insertion of the insert into the insert opening, the setting ram is thus moved from an initial position to an end position in which the insert is introduced into the insert opening in its inserted position as desired. The setting die is driven by an actuator, for example a linear actuator.

Die Auflagefläche des Setzstempels kann dabei den Durchmesser der Oberseite des Inserts überschreiten bzw. überragen, so dass für diesen ein natürlicher Anschlag durch die benachbarte Bauteiloberfläche gegeben ist und damit ein bündiger Übergang des Inserts zur Oberfläche des Bauteils gewährleistet wird. Der Setzstempel kann weiterhin gefedert sein, so dass ein Toleranzweg zwischen Aktuator und Setzstempel resultiert. Fährt der Aktuator zum Beispiel ein paar Millimeter zu weit aus, setzt der Setzstempel auf der Bauteiloberfläche auf, der Federweg jedoch verhindert nun, dass der Setzstempel in das Bauteil gedrückt wird und dieses ggf. beschädigt. Dadurch kann die Integration eins komplexen, elektronischen Regelungskreises für die axiale Positionsregelung des Setzstempels entfallen.The contact surface of the setting die can exceed or protrude beyond the diameter of the upper side of the insert, so that there is a natural stop for this through the adjacent component surface and thus a flush transition of the insert to the surface of the component is ensured. The setting die can also be spring-loaded, so that there is a tolerance path between the actuator and the setting die. For example, if the actuator extends a few millimeters too far, the setting stamp will make contact with the component surface, but the spring deflection now prevents the setting stamp from being pressed into the component and potentially damaging it. This allows the integration one kom complex, electronic control circuit for the axial position control of the setting die.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Setzkopf der Setzvorrichtung mit einem Insertmagazin zur Bevorratung mehrerer Inserts am Setzkopf bereitgestellt wird, in dem mehrere Inserts bevorratet sind, wobei nach dem Einsetzen eines Inserts der Setzstempel in die Ausgangsposition zurück bewegt und anschließend ein neues Insert aus dem Insertmagazin in die Aufnahme des Setzkopfes durch eine Ladevorrichtung des Setzkopfes eingelegt wird.According to one embodiment, the setting head of the setting device is provided with an insert magazine for storing a number of inserts on the setting head, in which a number of inserts are stored Insert magazine is inserted into the receptacle of the setting head by a loading device of the setting head.

In dieser Ausführungsform werden mehrere Inserts nacheinander eingesetzt, ohne dass hierfür manuell ein neues Insert in die Aufnahme des Setzkopfes eingelegt werden muss. Nach dem Einsetzen eines ersten Inserts wird der Setzstempel von der Endposition zurück in die Ausgangsposition bewegt, wobei anschließend ein neues Insert aus dem Insertmagazin des Setzkopfes in die nunmehr noch leere Aufnahme automatisch eingesetzt wird. Hierfür hat der Setzkopf eine Ladevorrichtung, mit der ein neues Insert aus dem Insertmagazin in die noch leere Aufnahme eingelegt werden kann. Nachdem ein neues, zweites Insert aus dem Insertmagazin in die Aufnahme eingesetzt ist, können die Arbeitsschritte erneut durchgeführt werden, um so auch das neue, zweite Inserts in eine entsprechende weitere Insertöffnung der Bauteilstruktur automatisiert einzusetzen.In this embodiment, several inserts are inserted one after the other without a new insert having to be manually inserted into the seating of the setting head. After inserting a first insert, the setting stamp is moved from the end position back to the starting position, with a new insert then being automatically inserted from the insert magazine of the setting head into the now empty receptacle. For this purpose, the setting head has a loading device with which a new insert can be inserted from the insert magazine into the still empty receptacle. After a new, second insert from the insert magazine has been inserted into the receptacle, the work steps can be carried out again in order to automatically insert the new, second insert into a corresponding additional insert opening in the component structure.

Die Ladevorrichtung kann dabei in Art einer Trommel arbeiten, die mindestens zwei Insertkammern aufweist und um eine Zentralachse rotierbar ist. Die erste Insertkammer befindet sich in der Aufnahme, während die zweite Insertkammer am Insertmagazin bzw. unter dem Insertmagazin ausgerichtet ist. Sowohl in der ersten Insertkammer als auch in der zweiten Insertkammer befindet sich jeweils ein Insert. Das erste Insert in der ersten Insertkammer befindet sich dabei in der Aufnahme, während das zweite Insert der zweiten Insertkammer sich im Bereich des Insertmagazins befindet. Wurde nun das erste Insert aus der ersten Insertkammer in eine Insertöffnung eingesetzt, so ist nach diesem Vorgang die erste Insertkammer leer. Durch Drehen der Trommel werden nunmehr diese beiden Kammern vertauscht, sodass die zweite Insertkammer sich nunmehr in der Aufnahme befindet und somit das zweite Insert in die Aufnahme geladen wurde. Die erste Insertkammer, die leer ist, wird nun unter das Insertmagazin bewegt, wodurch ein weiteres Insert aus der Bevorratung nachrutscht und somit die erste Insertkammer wieder mit einem weiteren Insert befüllt. Anschließend kann dieser Prozess so lange fortgesetzt werden, bis sämtliche Inserts aus der Bevorratung des Insertmagazins aufgebraucht und eingesetzt sind.The loading device can work in the manner of a drum, which has at least two insert chambers and can be rotated about a central axis. The first insert chamber is located in the receptacle, while the second insert chamber is aligned with the insert magazine or under the insert magazine. There is an insert in both the first insert chamber and the second insert chamber. The first insert in the first insert chamber is in the receptacle, while the second insert in the second insert chamber is in the area of the insert magazine. If the first insert from the first insert chamber has now been inserted into an insert opening, the first insert chamber is empty after this process. By rotating the drum, these two chambers are now swapped so that the second insert chamber is now in the receptacle and the second insert has thus been loaded into the receptacle. The first insert chamber, which is empty, is now moved under the insert magazine, as a result of which another insert from the storage slides down and the first insert chamber is thus filled with another insert. This process can then be continued until all the inserts from the supply of the insert magazine have been used up and used.

Werden beide Vorgänge, d.h. das Weiterdrehen der Insertkammern sowie das Befüllen einer leeren Kammer mit einem neuen Insert, während des Verfahrvorgangs des Setzkopfes zur nächsten Setzposition ausgeführt, kann ein kontinuierliches Setzen von Inserts erreicht werden, womit eine hohe Taktrate des Setzvorgangs bzw. eine hohe zeitliche Effizienz erreicht werden kann.If both processes, i.e. the further rotation of the insert chambers and the filling of an empty chamber with a new insert, are carried out while the setting head is being moved to the next setting position, continuous setting of inserts can be achieved, which means a high cycle rate for the setting process or a high time efficiency can be achieved.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Setzkopf mit einem Setzstempel bereitgestellt wird, an dem ein Einfüllstutzen zum Einfüllen des Klebstoffes vorgesehen ist, der mit einem Klebstoffreservoir kommunizierend in Verbindung steht, wobei der Einfüllstutzen mit der Einfüllöffnung des eingeschobenen oder einzuschiebenden Inserts in Wirkverbindung gebracht wird, um nach dem Einschieben des Inserts den Klebstoff aus dem Klebstoffreservoir in den Hohlraum zu füllen.According to one embodiment, it is provided that the setting head is provided with a setting die, on which a filler neck is provided for pouring in the adhesive, which is in communication with an adhesive reservoir, the filler neck being brought into operative connection with the filling opening of the inserted or to be inserted insert , to fill the adhesive from the adhesive reservoir into the cavity after inserting the insert.

Wie bereits oben angesprochen, steht der Setzstempel mit seiner Auflagefläche mit der Oberseite des Inserts in Wirkverbindung, um so durch eine translatorische Bewegung des Setzstempels das Insert in die Insertöffnung zu treiben. In der Oberseites befindet sich die Einfüllöffnung, die mit dem Verteilungskanal des Inserts kommunizierend in Verbindung steht. Der Setzstempel weist nunmehr einen Einfüllstutzen auf, der mit der Einfüllöffnung so zusammenwirken kann, dass über den Einfüllstutzen der Klebstoff aus dem Klebstoffreservoir in die Einfüllöffnung eingefüllt werden kann. Hierfür wird das Insert so in der Aufnahme ausgerichtet, dass Einfüllstutzen und Einfüllöffnung zueinander so ausgerichtet sind, dass der Einfüllstutzen in die Einfüllöffnung eingreifen kann.As already mentioned above, the seating stamp is in operative connection with its contact surface with the upper side of the insert in order to drive the insert into the insert opening by means of a translatory movement of the setting stamp. The filling opening is located on the upper side and communicates with the distribution channel of the insert. The setting die now has a filler neck which can interact with the filler opening in such a way that the adhesive can be filled from the adhesive reservoir into the filler opening via the filler neck. For this purpose, the insert is aligned in the receptacle such that the filler neck and the filler opening are aligned with one another in such a way that the filler neck can engage in the filler opening.

Wurde der Setzstempel nun in die Endposition gebracht, so wurde das Insert vollständig in die eingeschobene Position in der Insertöffnung eingesetzt. In dieser Endposition verbleibt der Setzstempel für eine gewisse Zeit, wobei nunmehr Klebstoff aus dem Klebstoffreservoir über den Einfüllstutzen in die Einfüllöffnung eingefüllt wird. Der Klebstoff wird dann durch den Verteilungskanal auf die Mehrzahl von Austrittspunkten verteilt und gelangt so an verschiedenen Stellen in den Hohlraum zwischen Insertkern und Bauteilstruktur. Dadurch, dass der Setzstempel weiterhin in dieser Endposition verbleibt, wird darüber hinaus verhindert, dass durch das Eindrücken des Klebstoffes das Insert aus seiner eingeschobenen Position herausgedrückt wird und sich so gegebenenfalls verschiebt. Vielmehr wird der Klebstoff in den Hohlraum gepresst und besetzt dort sämtliche Positionen.If the setting stamp was now brought into the end position, the insert was inserted completely into the pushed-in position in the insert opening. The setting die remains in this end position for a certain time, with adhesive now being filled from the adhesive reservoir into the filling opening via the filling nozzle. The adhesive is then distributed through the distribution channel to the plurality of exit points and thus reaches the cavity between the insert core and the component structure at various points. The fact that the setting stamp remains in this end position also prevents the insert from being pushed out of its pushed-in position and possibly being displaced as a result of the adhesive being pressed in. Rather, the adhesive is pressed into the cavity and occupies all positions there.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Setzvorrichtung mit einem Bewegungsautomaten bereitgestellt wird, an dem als Endeffektor der Setzkopf angeordnet ist.According to one embodiment it is provided that the setting device with a Bewe vending machine is provided on which the setting head is arranged as an end effector.

Ein solcher Bewegungsautomat kann beispielsweise ein industrieller Knickarmroboter sein. Zum Einsetzen eines Inserts wird dabei die Bauteilstruktur an einer festen Position eingespannt, wobei mithilfe des Bewegungsautomaten der Setzkopf zu der Bauteilstruktur in der Setzposition ausgerichtet wird. Anschließend kann, wie bereits oben beschrieben, das jeweilige Insert in die dafür vorgesehene Insertöffnung eingesetzt werden.Such a movement machine can be, for example, an industrial articulated arm robot. To insert an insert, the component structure is clamped in a fixed position, with the setting head being aligned with the component structure in the setting position with the aid of the automatic movement device. Then, as already described above, the respective insert can be inserted into the insert opening provided for this purpose.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens ein Insert bereitgestellt wird, bei dem der mindestens eine Verteilungskanal in einem unteren Bereich des Insertkerns angeordnet ist, der durch die Unterseite begrenzt wird, und über mindestens einen Zuführkanal mit der Einfüllöffnung, die in der Oberseite vorgesehen ist, verbunden ist, wobei beim Befüllen des gebildeten Hohlraums mit dem Klebstoff dieser von der Einfüllöffnung durch den mindestens einen Zuführkanal in den Verteilungskanal gedrückt und dort verteilt wird, so dass der aus den Austrittspunkten des Verteilungskanal herausgedrückte Klebstoff von dem unteren Bereich in Richtung eines oberen Bereiches bzw. in Richtung Oberseite des Insertkerns gedrückt wird. Der Zuführkanal kann dabei mehrere Kanalzweige aufweisen, die an verschiedenen Stellen in den Verteilungskanal münden und den Klebstoff gleichmäßig und gleichzeitig in den Verteilungskanal einleiten.According to one embodiment, it is provided that at least one insert is provided, in which the at least one distribution channel is arranged in a lower area of the insert core, which is delimited by the underside, and via at least one feed channel with the filling opening, which is provided in the upper side , is connected, wherein when the cavity formed is filled with the adhesive, this is pressed from the filling opening through the at least one feed channel into the distribution channel and distributed there, so that the adhesive pressed out of the exit points of the distribution channel is pushed from the lower area in the direction of an upper area or towards the top of the insert core. The feed channel can have a number of channel branches which open into the distribution channel at different points and feed the adhesive into the distribution channel evenly and simultaneously.

Hierbei wird vorteilhafterweise der Hohlraum zwischen Insertkern und Bauteilstruktur von unten nach oben befüllt, d. h. vom unteren Bereich in Richtung der Oberseite und somit in Richtung der Einfüllöffnung. Hierfür weist die Verteilungsanordnung einen Zuführkanal auf, der die Einfüllöffnung mit dem Verteilungskanal verbindet. Von der Einfüllöffnung ausgehend wird der Klebstoff über den Zuführkanal in den unteren Bereich des Insertkerns in den Verteilungskanal gedrückt, wobei sich die Austrittspunkte des Verteilungskanals im unteren Bereich des Insertkerns befinden. Von dort aus befüllt nun der Klebstoff den Hohlraum in Richtung Oberseite bzw. Einfüllöffnung und drückt so die in dem Hohlraum eingeschlossene Luft nach oben in Richtung Oberseite. Befinden sich in der Oberseite des Inserts eine Entlüftung bzw. ein Indikatorloch, so wird die Luft dort hinausgedrückt, wobei bei Austritt von Klebstoff aus dem Indikatorloch sichergestellt werden kann, dass der gesamte Hohlraum mit Klebstoff befüllt ist.In this case, the cavity between the insert core and the component structure is advantageously filled from the bottom up, i. H. from the bottom towards the top and thus towards the filling opening. For this purpose, the distribution arrangement has a feed channel that connects the filling opening to the distribution channel. Starting from the filling opening, the adhesive is pressed into the distribution channel via the feed channel in the lower area of the insert core, with the exit points of the distribution channel being located in the lower area of the insert core. From there, the adhesive now fills the cavity in the direction of the top or filling opening and thus pushes the air trapped in the cavity upwards in the direction of the top. If there is a vent or an indicator hole in the upper side of the insert, the air is pressed out there, and when adhesive escapes from the indicator hole it can be ensured that the entire cavity is filled with adhesive.

Der untere Bereich des Insertkerns meint dabei den Bereich, der von der Unterseite in Richtung der Oberseite bis maximal zur Hälfte des Insertkerns (vorzugsweise bis maximal 1/3) sich erstreckt. Der obere Bereich schließt sich dabei an dem unteren Bereich an und wird durch die Oberseite begrenzt.The lower area of the insert core means the area that extends from the underside in the direction of the top up to a maximum of half of the insert core (preferably up to a maximum of 1/3). The upper area connects to the lower area and is limited by the top.

Durch diese Ausführungsform wird es möglich, den Hohlraum mit Klebstoff von unten nach oben zu befüllen und dabei den Klebstoff in Richtung Einfüllöffnung bzw. in Richtung Entlüftung/Indikatorloch zu treiben. Der Klebstoff wird somit immer in Richtung und so weit wie möglich weg von der Entlüftung bzw. dem Indikatorloch in den Hohlraum eingefüllt und kann somit prozesssicher den gesamten Hohlraum mit Klebstoff füllen, ohne dass Lufteinschlüsse und Hohlräume verbleiben.This embodiment makes it possible to fill the cavity with adhesive from the bottom up and thereby drive the adhesive in the direction of the filling opening or in the direction of the ventilation/indicator hole. The adhesive is thus always filled into the cavity in the direction of and as far away as possible from the ventilation or the indicator hole and can thus reliably fill the entire cavity with adhesive without air inclusions and cavities remaining.

Der Zuführkanal kann dabei aus mehreren Kanalzweigen bestehen und so den Klebstoff an verschiedenen Stellen in den Verteilungskanal zuführen. Ausgehend von der Einfüllöffnung verzweigt der Zuführkanal in verschiedene Richtungen und mündet an verschiedenen Positionen in den Verteilungskanal. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Klebstoff gleichmäßig in dem Verteilungskanal eingefüllt wird und somit auch gleichmäßig durch den Verteilungskanal den Hohlraum mit Klebstoff füllt.The feed channel can consist of several channel branches and thus feed the adhesive into the distribution channel at different points. Starting from the filling opening, the feed channel branches in different directions and opens into the distribution channel at different positions. In this way it can be ensured that the adhesive is filled evenly into the distribution channel and thus also fills the hollow space with adhesive evenly through the distribution channel.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens ein Insert bereitgestellt wird, bei dem mindestens ein Entlüftungskanal vorgesehen ist, der den gebildeten Hohlraum mit einer äußeren Umgebung kommunizierend verbindet.According to one embodiment it is provided that at least one insert is provided, in which at least one ventilation channel is provided, which connects the cavity formed with an external environment in a communicative manner.

Wie bereits oben angesprochen, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Entlüftungskanal eine Entlüftungsöffnung in der Oberseite hat und im oberen Bereich des Insertkerns, vorzugsweise so dicht wie möglich unterhalb der Oberseite, in den Hohlraum mündet. Der mindestens eine Entlüftungskanal weist dabei einen Durchmesser auf, der (deutlich) kleiner ist als die Durchmesser des Zuführkanals bzw. des Verteilungskanals der Verteilungsanordnung, sodass zwar Luft entweichen kann, der Klebstoff jedoch aufgrund seiner hohen Viskosität gegebenenfalls (annähernd) blockiert wird. Damit können gegebenenfalls andere, noch nicht ganz vollständig gefüllte Bereiche des Hohlraums weitergeführt werden, bevor aufgrund des ansteigenden Druckes aus den engen Entlüftungskanälen eine geringe Menge Klebstoff entweicht. Dies kann dann als Indikator für die komplettierte Füllung des Hohlraums mit Klebstoff genutzt werden, was beispielsweise mithilfe eines Sensors an der Setzvorrichtung detektiert werden kann.As already mentioned above, it is particularly advantageous if the ventilation channel has a ventilation opening in the upper side and opens into the cavity in the upper area of the insert core, preferably as close as possible below the upper side. The at least one ventilation channel has a diameter that is (significantly) smaller than the diameter of the supply channel or the distribution channel of the distribution arrangement, so that although air can escape, the adhesive may be (approximately) blocked due to its high viscosity. In this way, if necessary, other areas of the cavity that are not yet completely filled can be continued before a small amount of adhesive escapes from the narrow ventilation channels due to the increasing pressure. This can then be used as an indicator that the cavity has been completely filled with adhesive, which can be detected, for example, with the aid of a sensor on the setting device.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass wenigstens ein Insert bereitgestellt wird, bei dem der mindestens eine Verteilungskanal um den Insertkern zumindest teilweise umlaufend ausgebildet ist und eine ringförmige Austrittsöffnung aufweist. Ggf. können auch mehrere einzelne (runde) Entlüftungsöffnungen vorgesehen sein. Der Verteilungskanal bildet dann einen Ringkanal mit einer vorzugsweise vollständig umlaufenden Ringöffnung. Diese ringförmige Austrittsöffnung ist dabei vorzugsweise in Richtung Unterseite ausgerichtet.According to one embodiment, it is provided that at least one insert is provided, in which the at least one distribution channel is formed at least partially circumferentially around the insert core and has an annular outlet opening. If necessary, several individual (round) vents may be provided. The distribution channel then forms an annular channel with a preferably completely circumferential annular opening. This annular outlet opening is preferably aligned in the direction of the underside.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Verteilungskanal ringförmig um den gesamten Insertkern herum verläuft und an verschiedenen Stellen durch den Zuführkanal mit Klebstoff aus der Einfüllöffnung gespeist wird. Der Verteilungskanal weist dabei eine ringförmige Austrittsöffnung auf, wodurch eine Vielzahl von Austrittspunkten definiert werden. Diese ringförmige Austrittsöffnung führt zu einem gleichmäßigen Verteilen des eingefüllten Klebstoffes um den Insertkern herum und verhindert so voreilgefährdete Bereiche, in denen der Klebstoff bereits Bereiche besetzt, die auf der anderen Seite des Insertkerns noch nicht besetzt sind. Hierdurch kann prozesssicher das Einschließen von Luft und das Bilden von Hohlräumen vermieden werden.It is advantageous here if the distribution channel runs in a ring shape around the entire insert core and is fed with adhesive from the filling opening at various points through the feed channel. The distribution channel has an annular outlet opening, as a result of which a large number of outlet points are defined. This annular outlet opening leads to an even distribution of the filled-in adhesive around the insert core and thus prevents areas that are at risk of overfeeding, in which the adhesive already occupies areas that are not yet occupied on the other side of the insert core. As a result, the inclusion of air and the formation of cavities can be avoided in a process-reliable manner.

Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit der Fertigungsanordnung zum automatisierten klebenden Einsetzen mindestens eines Inserts in eine Bauteilstruktur gemäß Anspruch 9 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Fertigungsanordnung finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.The object is also achieved according to the invention with the production arrangement for the automated adhesive insertion of at least one insert into a component structure according to claim 9 . Advantageous configurations of the production arrangement can be found in the corresponding dependent claims.

Gemäß Anspruch 9 wird eine Fertigungsanordnung vorgeschlagen, die mindestens ein Insert hat, das eine Oberseite und eine Unterseite und einen sich dazwischen erstreckenden Insertkern hat, der eine Verteilungsanordnung mit mindestens einem Verteilungskanal aufweist, der eine Mehrzahl von um den Insertkern herum verteilten Austrittspunkten zwischen der Oberseite und der Unterseite hat und mit einem in der Oberseite vorgesehenen Einfüllöffnung verbunden ist. Die Fertigungsanordnung weist des Weiteren eine Setzvorrichtung auf, die eingerichtet ist, die Setzvorrichtung und die Bauteilstruktur relativ zueinander in eine Setzposition auszurichten, das mindestens eine Insert in eine Insertöffnung der Bauteilstruktur einzuschieben, indem eine Setzkraft auf das einzusetzende Insert durch die Setzvorrichtung in Richtung Bauteilstruktur ausgeübt wird, bis das Insert in einer eingesetzten Position in der Insertöffnung der Bauteilstruktur eingeschoben ist, sodass zwischen dem Insertkern des Inserts und der Bauteilstruktur ein ausfüllbarer Hohlraum gebildet wird, und den gebildeten Hohlraum mit einem Klebstoff zu befüllen, indem mittels der Setzvorrichtung der Klebstoff in die Einfüllöffnung gedrückt wird, sodass sich der Klebstoff in dem mindestens einen Verteilungskanal der Verteilungsanordnung verteilt und aus den Austrittspunkten des Verteilungskanals herausgedrückt wird, um den Hohlraum mit Klebstoff zu befüllen.According to claim 9, a manufacturing arrangement is proposed which has at least one insert, which has a top and a bottom and an insert core extending therebetween, which has a distribution arrangement with at least one distribution channel, which has a plurality of exit points distributed around the insert core between the top and the bottom and is connected to a filling opening provided in the top. The production arrangement also has a setting device that is set up to align the setting device and the component structure relative to one another in a setting position, to insert the at least one insert into an insert opening of the component structure by exerting a setting force on the insert to be used through the setting device in the direction of the component structure until the insert is pushed into an inserted position in the insert opening of the component structure, so that a cavity that can be filled is formed between the insert core of the insert and the component structure, and to fill the cavity formed with an adhesive by using the setting device to insert the adhesive into the Filling opening is pressed, so that the adhesive is distributed in the at least one distribution channel of the distribution arrangement and is pressed out of the exit points of the distribution channel in order to fill the cavity with adhesive.

Die Bauteilstruktur kann beispielsweise ein Sandwichbauteil sein. Dabei wird zunächst eine Bauteilstruktur mit wenigstens einer Insertöffnung der Fertigungsanordnung bereitgestellt, in die das Insert klebend eingesetzt werden soll. Mit anderen Worten, in die Insertöffnung soll ein Insert eingesetzt werden, welches mit einem Klebstoff mit der Bauteilstruktur in der Insertöffnung verklebt werden soll.The component structure can be a sandwich component, for example. In this case, a component structure with at least one insert opening of the manufacturing arrangement is first provided, into which the insert is to be adhesively inserted. In other words, an insert is to be inserted into the insert opening and is to be bonded to the component structure in the insert opening with an adhesive.

Das Insert weist dabei eine Oberseite und eine Unterseite und einen sich dazwischen erstreckenden Insertkern auf. Der Insertkern bildet dabei diejenige Struktur des Bauteils, an die später die angeordnet werden soll. Hierfür kann der Insertkern beispielsweise entsprechender Aufnahmen aufweisen, um solche Lasteinleitungselemente insbesondere lösbar befestigen zu können. So ist es denkbar, dass der Insertkern im Inneren ein Gewinde aufweist, sodass dort eine Schraube eingeschraubt werden kann.The insert has an upper side and an underside and an insert core extending between them. The insert core forms the structure of the component to which it is later to be attached. For this purpose, the insert core can, for example, have corresponding receptacles in order to be able to attach such load introduction elements in a particularly detachable manner. So it is conceivable that the insert core has a thread on the inside, so that a screw can be screwed in there.

Das Insert hat weiterhin an dem Insertkern eine Verteilungsanordnung mit mindestens einem Verteilungskanal, wobei der Verteilungskanal eine Mehrzahl von um den Insertkern herum verteilten Austrittspunkten zwischen der Oberseite und der Unterseite hat und mit einem in der Oberseite vorgesehenen Einfüllöffnung verbunden ist. Der Verteilungskanal der Verteilungsanordnung dient dabei dazu, den an einer zentralen Stelle injizierten Klebstoff an verschiedene, um den Insertkern herum verteilte Austrittspunkte zu verteilen, sodass Hohlraumeinschlüsse vermieden werden. Die Austrittspunkte werden dabei durch Austrittsöffnungen in dem Verteilungskanal gebildet. Vorzugsweise sind die Fließwege von der Einfüllöffnung zur jeweiligen Austrittsöffnung im Wesentlichen gleich lang (innerhalb einer Toleranz von weniger als 30 %), sodass der in die Einfüllöffnung injizierte Klebstoff im Wesentlichen gleichzeitig aus den Austrittspunkten in eine zu befüllende Klebstoffkavität fließen. Hierdurch wird der Einschluss von Luftblasen prozesssicher verhindert.The insert further has a distribution arrangement with at least one distribution channel on the insert core, wherein the distribution channel has a plurality of exit points distributed around the insert core between the upper side and the lower side and is connected to a filling opening provided in the upper side. The distribution channel of the distribution arrangement serves to distribute the adhesive injected at a central point to different exit points distributed around the insert core, so that cavity inclusions are avoided. The exit points are formed by exit openings in the distribution channel. The flow paths from the filling opening to the respective outlet opening are preferably of essentially the same length (within a tolerance of less than 30%), so that the adhesive injected into the filling opening flows essentially simultaneously from the outlet points into an adhesive cavity to be filled. This reliably prevents the inclusion of air bubbles.

Die Setzvorrichtung ist so ausgebildet, dass das Insert in die Bauteilstruktur klebend und automatisiert eingesetzt werden kann. Hierfür werden mithilfe der Setzvorrichtung zunächst die Setzvorrichtung und die Bauteilstruktur relativ zueinander in eine Setzposition ausgerichtet. Dies bedeutet insofern, dass in der Setzposition die Setzvorrichtung und die Bauteilstruktur so zueinander ausgerichtet sind, dass das Insert durch eine translatorische Bewegung in Richtung der Bauteilstruktur in die Insertöffnung eingesetzt werden kann. Hierfür sollten die Setzvorrichtung und die Bauteilstruktur so zueinander ausgerichtet sein, dass die Insertöffnung, in die das Insert eingesetzt werden soll, mit dem einzusetzenden Insert fluchtet. Dies kann bspw. mittels eines Bewegungsautomaten erfolgen, der Teil der Setzvorrichtung sein kann.The setting device is designed in such a way that the insert can be adhesively inserted into the component structure and automated. For this purpose, the setting device and the component structure are first aligned relative to one another in a setting position with the aid of the setting device. This means that in the setting position, the setting device and the component structure are aligned with one another in such a way that the insert can be inserted into the insert opening by a translatory movement in the direction of the component structure. For this purpose, the setting device and the component structure should be aligned with one another in such a way that the insert opening into which the insert is to be inserted is aligned with the insert to be inserted. This can be done, for example, by means of an automatic movement device, which can be part of the setting device.

Nach dem Ausrichten wird das Insert in die Insertöffnung der Bauteilstruktur mittels der Setzvorrichtung eingeschoben, indem eine Setzkraft auf das einzusetzende Insert durch die Setzvorrichtung in Richtung Bauteilstruktur ausgeübt wird, bis das Insert in einer eingesetzten Position in der Insertöffnung der Bauteilstruktur eingeschoben ist. Im eingeschobenen Zustand wird dabei zwischen dem Insertkern des Inserts und der Bauteilstruktur der ausfüllbare Hohlraum gebildet, der mit dem Klebstoff befüllt werden soll und so das Insert mit der Bauteilstruktur, insbesondere mit der Kernschicht der Bauteilstruktur, verkleben soll. Im eingeschobenen Zustand sollte dabei die Oberseite plan und bündig mit der äußeren Oberfläche der Bauteilstruktur, von der aus das Insert in die Insertöffnung eingeschoben wird, anliegen. Die Unterseite kann dabei an der gegenüberliegenden äußeren Oberfläche der Bauteilstruktur plan und bündig anliegen oder innerhalb der Bauteilstruktur verbleiben.After alignment, the insert is pushed into the insert opening of the component structure by means of the setting device, in that a setting force is exerted on the insert to be inserted by the setting device in the direction of the component structure until the insert is pushed into an inserted position in the insert opening of the component structure. In the pushed-in state, the fillable cavity is formed between the insert core of the insert and the component structure, which cavity is to be filled with the adhesive and thus to bond the insert to the component structure, in particular to the core layer of the component structure. When pushed in, the upper side should lie flat and flush with the outer surface of the component structure from which the insert is pushed into the insert opening. The underside can lie flat and flush against the opposite outer surface of the component structure or remain within the component structure.

Mit der Oberseite (erste Deckschicht) wird demnach diejenige Seite bezeichnet, von der aus das Insert in die Öffnung eingeschoben wird. Die Unterseite (zweite Deckschicht) bezeichnet demnach die der Oberseite gegenüberliegende Seite.The upper side (first cover layer) is therefore the side from which the insert is pushed into the opening. The underside (second top layer) therefore refers to the side opposite the top.

Der so gebildete Hohlraum zwischen Insertkern und Bauteilstruktur wird nun mittels der Setzvorrichtung mit einem Klebstoff befüllt, indem mittels der Setzvorrichtung der Klebstoff in die Einfüllöffnung gedrückt wird, sodass sich der Klebstoff in dem mindestens einen Verteilungskanal der Verteilungsanordnung verteilt und aus den Austrittspunkten des Verteilungskanals herausgedrückt wird.The cavity formed in this way between the insert core and the component structure is now filled with an adhesive using the setting device, in that the adhesive is pressed into the filling opening by means of the setting device, so that the adhesive is distributed in the at least one distribution channel of the distribution arrangement and is pressed out of the exit points of the distribution channel .

Mit der vorliegenden Fertigungsanordnung wird es möglich, Inserts in eine Bauteilstruktur automatisiert einzusetzen und zu verkleben, wobei prozesssicher aufgrund des Verteilungskanals des Inserts sichergestellt wird, dass Lufteinschlüsse und festigkeitsmindernde Hohlräume prozesssicher vermieden oder auf ein tolerierbares Minimum reduziert werden. Dies hat zur Folge, dass keine Sicherheits- und Abschlagsfaktoren in das Auslegungsmodell implementiert werden müssen, wodurch weiter Gewicht bei den Inserts und somit bei dem herzustellenden Bauteil eingespart werden kann. Außerdem hat die erfindungsgemäße Fertigungsanordnung den Vorteil, dass keine zusätzlichen Strukturen in die Bauteilstruktur implementiert werden müssen, um das Insert einzusetzen.With the present production arrangement, it is possible to automatically insert and glue inserts into a component structure, with the distribution channel of the insert ensuring process reliability that air pockets and strength-reducing cavities are reliably avoided or reduced to a tolerable minimum. The consequence of this is that no safety and deduction factors have to be implemented in the design model, which means that weight can be further saved in the inserts and thus in the component to be produced. In addition, the manufacturing arrangement according to the invention has the advantage that no additional structures have to be implemented in the component structure in order to use the insert.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Setzvorrichtung mindestens einen Setzkopf aufweist, der eine Aufnahme für wenigstens ein Insert umfasst und einen Setzstempel hat, wobei die Setzvorrichtung eingerichtet ist, den Setzstempel von einer Ausgangsposition in Richtung Bauteilstruktur zu bewegen und dabei die Setzkraft auf das Insert auszuüben, um das Insert in die Insertöffnung einzuschieben.According to one embodiment, it is provided that the setting device has at least one setting head, which includes a receptacle for at least one insert and has a setting stamp, the setting device being set up to move the setting stamp from a starting position in the direction of the component structure and thereby apply the setting force to the insert to push the insert into the insert opening.

Der Setzstempel ist dabei innerhalb des Setzkopfes angeordnet und dort so beweglich gelagert, dass er eine translatorische Bewegung in Richtung der Bauteilstruktur durchführen kann, wenn die Setzvorrichtung und die Bauteilstruktur in der Setzposition zueinander ausgerichtet sind. Durch die translatorische Bewegung wird eine Setzkraft auf das Insert in der Aufnahme ausgeübt, sodass der Setzstempel das Insert in die Insertöffnung der Bauteilstruktur treibt. Hierfür hat der Setzstempel eine Auflagefläche, die an der Oberseite des Inserts anliegt, sodass der Setzstempel die entsprechende Setzkraft auf die Oberseite des Inserts ausübt.The setting stamp is arranged inside the setting head and is movably mounted there so that it can perform a translational movement in the direction of the component structure when the setting device and the component structure are aligned with one another in the setting position. The translational movement exerts a setting force on the insert in the receptacle, so that the setting punch drives the insert into the insert opening of the component structure. For this purpose, the setting stamp has a bearing surface that rests against the upper side of the insert, so that the setting stamp exerts the corresponding setting force on the upper side of the insert.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Setzkopf ein Insertmagazin zur Bevorratung mehrerer Inserts am Setzkopf hat, wobei die Setzvorrichtung eingerichtet ist, nach dem Einsetzen eines Inserts den Setzstempel in die Ausgangsposition zurück zu bewegen und anschließend ein neues Insert aus dem Insertmagazin in die Aufnahme des Setzkopfes durch eine Ladevorrichtung des Setzkopfes einzulegen.According to one embodiment, it is provided that the setting head has an insert magazine for storing several inserts on the setting head, with the setting device being set up to move the setting stamp back to the starting position after an insert has been inserted and then to insert a new insert from the insert magazine into the receptacle of the Insert the setting head through a loading device of the setting head.

In dieser Ausführungsform werden mehrere Inserts nacheinander eingesetzt, ohne dass hierfür manuell ein neues Insert in die Aufnahme des Setzkopfes eingelegt werden muss. Nach dem Einsetzen eines ersten Inserts wird der Setzstempel von der Endposition zurück in die Ausgangsposition bewegt, wobei anschließend ein neues Insert aus dem Insertmagazin des Setzkopfes in die nunmehr noch leere Aufnahme automatisch eingesetzt wird. Hierfür hat der Setzkopf eine Ladevorrichtung, mit der ein neues Insert aus dem Insertmagazin in die noch leere Aufnahme eingelegt werden kann. Nachdem ein neues, zweites Insert aus dem Insertmagazin in die Aufnahme eingesetzt ist, können die Arbeitsschritte erneut durchgeführt werden, um so auch das neue, zweite Insert in eine entsprechende weitere Insertöffnung der Bauteilstruktur automatisiert einzusetzen.In this embodiment, several inserts are inserted one after the other without a new insert having to be manually inserted into the seating of the setting head. After inserting a first insert, the setting stamp is moved from the end position back to the starting position, with a new insert then being automatically inserted from the insert magazine of the setting head into the now empty receptacle. For this purpose, the setting head has a loading device with which a new insert can be inserted from the insert magazine into the still empty receptacle. After a new, second insert from the insert magazine has been inserted into the receptacle, the work steps can be carried out again in order to automatically insert the new, second insert into a corresponding additional insert opening in the component structure.

Die Ladevorrichtung ist dabei in Art einer Trommel ausgebildet, die mindestens zwei Insertkammern aufweist. Die erste Insertkammer befindet sich in der Aufnahme, während die zweite Insertkammer am Insertmagazin ausgerichtet ist. Sowohl in der ersten Insertkammer als auch in der zweiten Insertkammer befindet sich jeweils ein Insert. Das erste Insert in der ersten Insertkammer befindet sich dabei in der Aufnahme, während das zweite Inserts der zweiten Insertkammer sich im Bereich des Insertmagazins befindet. Wurde nun das erste Insert aus der ersten Insertkammer in eine Insertöffnung eingesetzt, so ist nach diesem Vorgang die erste Insertkammer leer. Durch Drehen der Trommel werden nunmehr diese beiden Kammern vertauscht, sodass die zweite Insertkammer sich nunmehr in der Aufnahme befindet und somit das zweite Insert in die Aufnahme geladen wurde. Die erste Insertkammer, die leer ist, wird in das Insertmagazin bewegt, wodurch ein weiteres Insert aus der Bevorratung nachrutscht und somit die erste Insertkammer wieder mit einem weiteren Insert befüllt. Anschließend kann dieser Prozess so lange fortgesetzt werden, bis sämtliche Inserts aus der Bevorratung des Insertmagazins aufgebraucht und eingesetzt sind.The loading device is in the form of a drum that has at least two insert chambers. The first insert chamber is located in the receiver, while the second insert chamber is aligned with the insert magazine. Both in the first insert chamber and in the second insert There is an insert in each chamber. The first insert in the first insert chamber is in the receptacle, while the second insert in the second insert chamber is in the area of the insert magazine. If the first insert from the first insert chamber has now been inserted into an insert opening, the first insert chamber is empty after this process. By rotating the drum, these two chambers are now swapped so that the second insert chamber is now in the receptacle and the second insert has thus been loaded into the receptacle. The first insert chamber, which is empty, is moved into the insert magazine, causing another insert to slide out of the storage and thus filling the first insert chamber with another insert. This process can then be continued until all the inserts from the supply of the insert magazine have been used up and used.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Setzstempel einen Einfüllstutzen zum Einfüllen des Klebstoffes hat, der mit einem Klebstoffreservoir kommunizierend verbunden oder verbindbar ist, wobei die Setzvorrichtung eingerichtet ist, den Einfüllstutzen mit der Einfüllöffnung des eingeschobenen oder einzuschiebenden Inserts in Wirkverbindung zu bringen und nach dem Einschieben des Inserts den Klebstoff aus dem Klebstoffreservoir in den Hohlraum zu füllen.According to one embodiment, it is provided that the setting die has a filler neck for filling in the adhesive, which is or can be connected in a communicating manner to an adhesive reservoir, the setting device being set up to bring the filler neck into operative connection with the filling opening of the inserted or to be inserted insert and after the Pushing in the insert to fill the adhesive from the adhesive reservoir into the cavity.

Wie bereits oben angesprochen, steht der Setzstempel mit seiner Auflagefläche mit der Oberseite des Inserts in Wirkverbindung, um so durch eine translatorische Bewegung des Setzstempels das Insert in die Insertöffnung zu treiben. In der Oberseite befindet sich die Einfüllöffnung, die mit dem Verteilungskanal des Inserts kommunizierend in Verbindung steht. Der Setzstempel weist nunmehr einen Einfüllstutzen auf, der mit der Einfüllöffnung so zusammenwirken kann, dass über den Einfüllstutzen der Klebstoff aus dem Klebstoffreservoir in die Einfüllöffnung eingefüllt werden kann. Hierfür wird das Insert so in der Aufnahme ausgerichtet, dass Einfüllstutzen und Einfüllöffnung zueinander so ausgerichtet sind, dass der Einfüllstutzen in die Einfüllöffnung eingreifen kann.As already mentioned above, the seating stamp is in operative connection with its contact surface with the upper side of the insert in order to drive the insert into the insert opening by means of a translatory movement of the setting stamp. The filling opening is located on the upper side and communicates with the distribution channel of the insert. The setting die now has a filler neck which can interact with the filler opening in such a way that the adhesive can be filled from the adhesive reservoir into the filler opening via the filler neck. For this purpose, the insert is aligned in the receptacle such that the filler neck and the filler opening are aligned with one another in such a way that the filler neck can engage in the filler opening.

Wurde der Setzstempel nun in die Endposition gebracht, so wurde das Insert vollständig in die eingeschobene Position in der Insertöffnung eingesetzt. In dieser Endposition verbleibt der Setzstempel für eine gewisse Zeit, wobei nunmehr Klebstoff aus dem Klebstoffreservoir über den Einfüllstutzen in die Einfüllöffnung eingefüllt wird. Der Klebstoff wird dann durch den Verteilungskanal auf die Mehrzahl von Austrittspunkten verteilt und gelangt so an verschiedenen Stellen in den Hohlraum zwischen Insertkern und Bauteilstruktur. Dadurch, dass der Setzstempel weiterhin in dieser Endposition verbleibt, wird darüber hinaus verhindert, dass durch das Eindrücken des Klebstoffes das Insert aus seiner eingeschobenen Position herausgedrückt wird und sich so gegebenenfalls verschiebt. Vielmehr wird der Klebstoff in den Hohlraum gepresst und besetzt da sämtliche Positionen.If the setting stamp was now brought into the end position, the insert was inserted completely into the pushed-in position in the insert opening. The setting die remains in this end position for a certain time, with adhesive now being filled from the adhesive reservoir into the filling opening via the filling nozzle. The adhesive is then distributed through the distribution channel to the plurality of exit points and thus reaches the cavity between the insert core and the component structure at various points. The fact that the setting stamp remains in this end position also prevents the insert from being pushed out of its pushed-in position and possibly being displaced as a result of the adhesive being pressed in. Rather, the adhesive is pressed into the cavity and occupies all positions there.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Setzvorrichtung einen Bewegungsautomaten hat, an dem als Endeffektor der Setzkopf angeordnet ist.According to one embodiment, it is provided that the setting device has an automatic movement device on which the setting head is arranged as an end effector.

Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem Insert gemäß Anspruch 15 zum klebenden Einsetzen in eine Bauteilstruktur erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den entsprechenden Unteransprüchen.The object is also achieved according to the invention with the insert according to claim 15 for adhesive insertion into a component structure. Advantageous configurations can be found in the corresponding subclaims.

Gemäß Anspruch 15 wird ein Insert zum klebenden Einsetzen in eine Bauteilstruktur vorgeschlagen, wobei das Insert eine Oberseite , eine Unterseite und einen sich dazwischen erstreckenden Insertkern hat, der ausgebildet ist, dass im eingesetzten Zustand (Insert befindet sich in der Insertöffnung der Bauteilstruktur) zwischen dem Insertkern und der Bauteilstruktur ein mit Klebstoff ausfüllbarer Hohlraum gebildet wird. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass der Insertkern eine Verteilungsanordnung mit mindestens einem Verteilungskanal aufweist, der eine Mehrzahl von um den Insertkern herum verteilten Austrittspunkten zwischen der oberen und der Unterseite hat und mit einem in der Oberseite vorgesehenen Einfüllöffnung verbunden ist.According to claim 15, an insert is proposed for adhesive insertion into a component structure, the insert having a top side, a bottom side and an insert core extending in between, which is designed so that when inserted (insert is in the insert opening of the component structure) between the Insert core and the component structure, a cavity that can be filled with adhesive is formed. According to the invention, it is now provided that the insert core has a distribution arrangement with at least one distribution channel, which has a plurality of exit points distributed around the insert core between the upper and lower side and is connected to a filling opening provided in the upper side.

Der Insertkern bildet dabei diejenige Struktur des Bauteils, an die später die Lasteinleitungselemente angeordnet werden soll. Hierfür kann der Insertkern beispielsweise entsprechende Aufnahmen aufweisen, um solche Lasteinleitungselemente insbesondere lösbar befestigen zu können. So ist es denkbar, dass der Insertkern im Inneren ein Gewinde aufweist, sodass dort eine Schraube eingeschraubt werden kann.The insert core forms the structure of the component on which the load introduction elements are to be arranged later. For this purpose, the insert core can, for example, have corresponding receptacles in order to be able to fasten such load introduction elements, in particular in a detachable manner. So it is conceivable that the insert core has a thread on the inside, so that a screw can be screwed in there.

Der Verteilungskanal der Verteilungsanordnung dient dabei dazu, den an einer zentralen Stelle injizierten Klebstoff an verschiedene, um den Insertkern herum verteilten Austrittspunkten zu verteilen, sodass Hohlraumeinschlüsse vermieden werden. Die Austrittspunkte werden dabei durch Austrittsöffnungen in dem Verteilungskanal gebildet. Vorzugsweise sind die Fließwege von der Einfüllöffnung zur jeweiligen Austrittsöffnung im Wesentlichen gleich lang (innerhalb einer Toleranz von weniger als 30 %), sodass der in die Einfüllöffnung injizierte Klebstoff im Wesentlichen gleichzeitig aus den Austrittspunkten in eine zu befüllende Klebstoffkavität fließen kann. Hierdurch wird der Einschluss von Luftblasen prozesssicher verhindert.The distribution channel of the distribution arrangement serves to distribute the adhesive injected at a central point to different exit points distributed around the insert core, so that cavity inclusions are avoided. The exit points are thereby by exit opening ments formed in the distribution channel. The flow paths from the filling opening to the respective outlet opening are preferably of essentially the same length (within a tolerance of less than 30%), so that the adhesive injected into the filling opening can flow essentially simultaneously from the outlet points into an adhesive cavity to be filled. This reliably prevents the inclusion of air bubbles.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Verteilungskanal in einem unteren Bereich des Insertkerns angeordnet ist, der durch die Unterseite begrenzt wird, und über mindestens einen Zuführkanal mit der Einfüllöffnung verbunden ist, die in der Oberseite vorgesehen ist, so dass beim Befüllen des gebildeten Hohlraums mit dem Klebstoff dieser von der Einfüllöffnung durch den mindestens einen Zuführkanal in den Verteilungskanal gedrückt und dort verteilt wird und so der aus den Austrittspunkten des Verteilungskanal herausgedrückte Klebstoff von dem unteren Bereich in Richtung eines oberen Bereiches des Insertkerns gedrückt wird.According to one embodiment, it is provided that the at least one distribution channel is arranged in a lower area of the insert core, which is delimited by the underside, and is connected via at least one feed channel to the filling opening, which is provided in the upper side, so that when the formed cavity with the adhesive, this is pressed from the filling opening through the at least one feed channel into the distribution channel and distributed there, and the adhesive pressed out of the exit points of the distribution channel is thus pressed from the lower area in the direction of an upper area of the insert core.

Hierbei wird vorteilhafterweise der Hohlraum zwischen Insertkern und Bauteilstruktur von unten nach oben befüllt, d. h. vom unteren Bereich in Richtung der Oberseite und somit in Richtung der Einfüllöffnung. Hierfür weist die Verteilungsanordnung einen Zuführkanal auf, der die Einfüllöffnung mit dem Verteilungskanal verbindet. In this case, the cavity between the insert core and the component structure is advantageously filled from the bottom up, i. H. from the bottom towards the top and thus towards the filling opening. For this purpose, the distribution arrangement has a feed channel that connects the filling opening to the distribution channel.

Von der Einfüllöffnung ausgehend wird der Klebstoff über den Zuführkanal in den unteren Bereich des Insertkerns in den Verteilungskanal gedrückt, wobei sich die Austrittspunkte des Verteilungskanals im unteren Bereich des Insertkerns befinden. Von dort aus befüllt nun der Klebstoff den Hohlraum in Richtung Oberseite bzw. Einfüllöffnung und drückt so die in dem Hohlraum eingeschlossene Luft nach oben in Richtung Oberseite. Befinden sich in der Oberseite eine Entlüftung bzw. ein Indikatorloch, so wird die Luft dort hinausgedrückt, wobei bei Austritt von Klebstoff aus dem Indikatorloch sichergestellt werden kann, dass der gesamte Hohlraum mit Klebstoff befüllt ist.Starting from the filling opening, the adhesive is pressed into the distribution channel via the feed channel in the lower area of the insert core, with the exit points of the distribution channel being located in the lower area of the insert core. From there, the adhesive now fills the cavity in the direction of the top or filling opening and thus pushes the air trapped in the cavity upwards in the direction of the top. If there is a vent or an indicator hole in the upper side, the air is pressed out there, and when adhesive escapes from the indicator hole it can be ensured that the entire cavity is filled with adhesive.

Durch diese Ausführungsform wird es möglich, den Hohlraum mit Klebstoff von unten nach oben zu befüllen und dabei den Klebstoff in Richtung Einfüllöffnung bzw. in Richtung Entlüftung/Indikatorloch zu treiben. Der Klebstoff wird somit immer in Richtung der Entlüftung/Indikatorloch in den Hohlraum eingefüllt und kann somit prozesssicher den gesamten Hohlraum mit Klebstoff füllen, ohne dass Lufteinschlüsse und Hohlräume verbleiben.This embodiment makes it possible to fill the cavity with adhesive from the bottom up and thereby drive the adhesive in the direction of the filling opening or in the direction of the ventilation/indicator hole. The adhesive is thus always filled into the cavity in the direction of the ventilation/indicator hole and can thus reliably fill the entire cavity with adhesive without air inclusions and cavities remaining.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass mindestens ein Entlüftungskanal vorgesehen ist, der im eingesetzten Zustand den gebildeten Hohlraum mit einer äußeren Umgebung kommunizierend verbindet.According to one embodiment it is provided that at least one ventilation channel is provided which, in the inserted state, connects the cavity formed with an external environment in a communicating manner.

Vorteilhafterweise hat der Entlüftungskanal eine Entlüftungsöffnung in der Oberseite und mündet im oberen Bereich des Insertkerns, vorzugsweise so dicht wie möglich unterhalb der Oberseite , in den gebildeten oder zu bildenden Hohlraum. Der mindestens eine Entlüftungskanal weist dabei einen Durchmesser auf, der deutlich kleiner ist als die Durchmesser des Zuführkanals bzw. des Verteilungskanals der Verteilungsanordnung, sodass zwar Luft entweichen kann, der Klebstoff jedoch aufgrund seiner hohen Viskosität gegebenenfalls blockiert wird. Damit können gegebenenfalls andere, noch nicht ganz vollständig gefüllte Bereiche des Hohlraums weitergeführt werden, bevor aufgrund des ansteigenden Druckes aus den engen Entlüftungskanälen eine geringe Menge Klebstoff entweicht. Dies kann dann als Indikator für die komplettierte Füllung des Hohlraums mit Klebstoff genutzt werden, was beispielsweise mithilfe eines Sensors an der Setzvorrichtung detektiert werden kann.Advantageously, the ventilation channel has a ventilation opening in the upper side and opens into the cavity formed or to be formed in the upper region of the insert core, preferably as close as possible below the upper side. The at least one ventilation channel has a diameter that is significantly smaller than the diameter of the supply channel or the distribution channel of the distribution arrangement, so that although air can escape, the adhesive may be blocked due to its high viscosity. In this way, if necessary, other areas of the cavity that are not yet completely filled can be continued before a small amount of adhesive escapes from the narrow ventilation channels due to the increasing pressure. This can then be used as an indicator that the cavity has been completely filled with adhesive, which can be detected, for example, with the aid of a sensor on the setting device.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Verteilungskanal um den Insertkern zumindest teilweise umlaufend ausgebildet und eine ringförmige Austrittsöffnung aufweist.According to one embodiment, it is provided that the at least one distribution channel is designed to at least partially encircle the insert core and has an annular outlet opening.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Verteilungskanal ringförmig um den gesamten Insertkern herum verläuft und an verschiedenen Stellen durch den Zuführkanal mit Klebstoff aus der Einfüllöffnung gespeist wird. Der Verteilungskanal weist dabei eine ringförmige Austrittsöffnung auf, wodurch eine Vielzahl von Austrittspunkten definiert werden. Diese ringförmige Austrittsöffnung führt zu einem gleichmäßigen verteilen des eingefüllt den Klebstoffes um den Insertkern herum und verhindert so voreilgefährdete Bereiche, in denen der Klebstoff bereits Bereiche besetzt, die auf der anderen Seite des Insertkerns noch nicht besetzt sind. Hierdurch kann prozesssicher das Einschließen von Luft und das bilden von Hohlräumen vermieden werden.It is advantageous here if the distribution channel runs in a ring shape around the entire insert core and is fed with adhesive from the filling opening at various points through the feed channel. The distribution channel has an annular outlet opening, as a result of which a large number of outlet points are defined. This annular outlet opening leads to an even distribution of the filled-in adhesive around the insert core and thus prevents areas that are at risk of overfeeding, in which the adhesive already occupies areas that are not yet occupied on the other side of the insert core. As a result, the inclusion of air and the formation of cavities can be avoided in a process-reliable manner.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verteilungsanordnung integraler Bestandteil des Insertkerns ist oder dass die Verteilungsanordnung ein zu dem Insertkern separates Bauteil ist.According to one embodiment, it is provided that the distribution arrangement is an integral part of the insert core or that the distribution arrangement is a component that is separate from the insert core.

Die Verteilungsanordnung mit dem mindestens einen Verteilungskanal sowie gegebenenfalls dem Zuführkanal kann dabei integraler Bestandteil des Insertkerns sein. Das Insert wird in dieser Ausführungsform so bereitgestellt, dass die Verteilungsanordnung in dem Insertkern integriert ist und somit integraler Bestandteil des gesamten Inserts ist.The distribution arrangement with the at least one distribution channel and optionally the feed channel can be an integral part of the insert core. In this embodiment, the insert is provided in such a way that the distribution arrangement is integrated in the insert core and is therefore an integral part of the entire insert.

Denkbar ist aber auch, dass die Verteilungsanordnung ein zu dem Insertkern separates Bauteil darstellt, welches über den Insertkern geschoben wird oder um diesen herum angeordnet wird. Dies hat den Vorteil, dass die Verteilungsanordnung separat hergestellt werden kann, beispielsweise im 3D-Druck-Verfahren, durch das insbesondere die filigranen Kanäle des Kanalsystems hergestellt werden können. However, it is also conceivable for the distribution arrangement to represent a component which is separate from the insert core and which is pushed over the insert core or arranged around it. This has the advantage that the distribution arrangement can be produced separately, for example using a 3D printing process, which can be used in particular to produce the filigree channels of the channel system.

Hierdurch entsteht eine nochmals vereinfachte Herstellung der Bauteile (Verteilungsanordnung mit integriertem Kanalsystem erzeugt kleines Bauteil mit einfacher Geometrie) sowie schnellere Herstellung. Außerdem hat dies Festigkeits- und Wärmeleitvorteile, da lasttragende Elemente des Inserts aus deutlich festerem Material (beispielsweise Metall) gefertigt werden können, während die Verteilungsanordnung aus leichtem Kunststoffmaterial gefertigt ist. Dadurch wird auch eine (häufig in der Raumfahrt benötigte) hohe Wärmeleitfähigkeit durch das Insert gewährleistet und die Verteilungsanordnung kann hiervon unabhängig entwickelt und konstruiert werden. Außerdem führt diese Modularität bzw. differenziale Bauweise zu einer schnellen Anpassung bei Weiterentwicklungen und kann so auch für bereits bestehende Insertkonstruktionen genutzt werden.This results in a further simplified production of the components (distribution arrangement with an integrated channel system produces small components with a simple geometry) and faster production. In addition, this has strength and thermal conductivity advantages since load-bearing elements of the insert can be made of much stronger material (e.g. metal) while the distribution assembly is made of light-weight plastic material. This also ensures high thermal conductivity (often required in space travel) through the insert and the distribution arrangement can be developed and constructed independently of this. In addition, this modularity or differential construction leads to quick adaptation in the case of further developments and can therefore also be used for existing insert constructions.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zumindest die Verteilungsanordnung in einem 3D-Druck-Verfahren hergestellt ist.According to one embodiment it is provided that at least the distribution arrangement is produced in a 3D printing process.

Dabei kann entweder nur die Verteilungsanordnung in einem 3D-Druck-Verfahren hergestellt werden oder der gesamte Insertkern, der die Verteilungsanordnung integral enthält, oder auch das gesamte Insert selbst. Hierdurch lässt sich die Verteilungsanordnung nicht nur äußerst schnell und ressourcensparend herstellen, sondern es lassen sich vor allem sehr filigrane Kanäle in die Verteilungsanordnung integrieren, umso eine bestmögliche Verteilung des Klebstoffes und eine bestmögliche Entlüftung zu realisieren. Konventionelle Herstellungsverfahren (subtraktive, spanabhebende Verfahren oder gießende Verfahren) können die komplexen internen Kanalsysteme jedoch häufig nur sehr aufwendig erreichen und sind daher wirtschaftlich meist schlicht nicht zu realisieren.Either only the distribution arrangement can be produced in a 3D printing process, or the entire insert core, which integrally contains the distribution arrangement, or the entire insert itself. This means that the distribution arrangement can not only be produced extremely quickly and in a resource-saving manner, it can also be done above all, integrate very filigree channels into the distribution arrangement in order to achieve the best possible distribution of the adhesive and the best possible ventilation. However, conventional manufacturing processes (subtractive, machining or casting processes) can often only achieve the complex internal channel systems with great effort and are therefore usually simply not economically feasible.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 perspektivische Darstellung eines Inserts mit Verteilungsanordnung;
2 Schnittdarstellung eines in eine Bauteilstruktur eingesetzten und verklebten Inserts;
3 perspektivische Darstellung eines in eine Bauteilstruktur eingesetzten Inserts;
4 Darstellung der erfindungsgemäßen Fertigungsanordnung;
5a-e Darstellung des Verfahrens zum automatisierten klebenden Einsetzen eines Inserts.

The invention is explained in more detail by way of example on the basis of the attached figures. Show it:

1 perspective view of an insert with a distribution arrangement;
2 Sectional view of an insert inserted and bonded into a component structure;
3 perspective view of an insert used in a component structure;
4 Representation of the manufacturing arrangement according to the invention;
5a-e Representation of the procedure for the automated adhesive insertion of an insert.

Nachstehend werden anhand der Figuren das erfindungsgemäße Verfahren, die Fertigungsanordnung sowie das erfindungsgemäße Insert zum Einsetzen in eine Bauteilstruktur beschrieben. Es handelt sich hierbei um Ausführungsbeispiel, die vom Erfindungsgedanken mitumfasst sind. Dieselben Merkmale werden dabei figurenübergreifend mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.The method according to the invention, the production arrangement and the insert according to the invention for insertion into a component structure are described below with reference to the figures. These are exemplary embodiments that are also included in the concept of the invention. The same features are identified with the same reference symbols throughout the figures.

1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Insert 10, welches eine Oberseite 11, eine Unterseite 12 und einen sich dazwischen erstreckenden Insertkern 13 hat. Die Oberseite 11 und die Unterseite 12 können dabei den jeweiligen oberen und unteren Abschluss im eingesetzten Zustand bilden, sodass der Insertkern 13 im Inneren der Bauteilstruktur liegt und im verklebten Zustand Teil der innenliegenden Kernschicht der Bauteilstruktur wird. 1 shows an insert 10 in a perspective representation, which has an upper side 11, an underside 12 and an insert core 13 extending between them. The upper side 11 and the lower side 12 can form the respective upper and lower closure in the inserted state, so that the insert core 13 lies inside the component structure and in the bonded state becomes part of the inner core layer of the component structure.

Die Oberseite 11 weist dabei eine Einfüllöffnung 14 auf, die in die Verteilungsanordnung 20 des Insertkerns 13 mündet. Die Verteilungsanordnung 20 dient dabei dazu, den in die Einfüllöffnung 14 eingefüllten Klebstoff an die dafür vorgesehenen Stellen zu transportieren und in den mit Klebstoff zu erfüllenden Hohlraum prozesssicher auszubringen.The upper side 11 has a filling opening 14 which opens into the distribution arrangement 20 of the insert core 13 . The distribution arrangement 20 serves to transport the adhesive filled into the filling opening 14 to the locations provided for this purpose and to discharge it reliably into the cavity to be filled with adhesive.

Die Verteilungsanordnung 20 weist hierfür einen Zuführkanal 21 auf, der mit der Einfüllöffnung 14 kommunizierend in Verbindung steht. Im Ausführungsbeispiel der 1 hat der Zuführkanal 21 ausgehend von der Einfüllöffnung 14 einen Zentralkanal, der sich auf insgesamt 4 Kanalzweige aufteilt, die an vier Stellen in einen Verteilungskanal 22, der ringförmig ausgebildet ist, münden. Der Verteilungskanal 22 ist dabei vollständig um den Insertkern 13 herum umlaufend vorgesehen. Die einzelnen Verbindungspunkte 23, an denen der Zuführkanal 21 in den ringförmigen Verteilungskanal 22 mündet, sind dabei im Wesentlichen äquidistant verteilt, um so einen möglichst gleichmäßige Verteilung des Klebstoffes im Verteilungskanal 22 und somit einen gleichmäßigen Klebstoffaustritt zu gewährleisten.For this purpose, the distribution arrangement 20 has a supply channel 21 which is in communication with the filling opening 14 . In the embodiment of 1 the supply channel 21 has, starting from the filling opening 14, a central channel which is divided into a total of 4 channel branches which open out at four points into a distribution channel 22 which is ring-shaped. The distribution channel 22 is provided running all the way around the insert core 13 . The individual connection points 23 at which the feed channel 21 opens into the annular distribution channel 22 are distributed essentially equidistantly in order to ensure the most uniform possible distribution of the adhesive in the distribution channel 22 and thus a uniform discharge of adhesive.

Im unteren Bereich des ringförmigen Verteilungskanals 22 ist eine ringförmige Austrittsöffnung 24 vorgesehen, die eine Vielzahl von Austrittspunkten bildet. Der in die Einfüllöffnung 14 hineingedrückte Klebstoff verteilt sich in dem Zuführkanal 21 und tritt dabei an den 4 Verbindungspunkten 23 der 1 in den Verteilungskanal 22, von wo aus der Klebstoff aus der ringförmigen Austrittsöffnung 24 austritt und den im eingesetzten Zustand gebildeten Hohlraum ausfüllt.In the lower region of the annular distribution channel 22 there is an annular outlet opening 24 which has a plurality of outlet points forms. The pressed into the filling opening 14 adhesive is distributed in the feed channel 21 and occurs at the 4 connection points 23 of the 1 into the distribution channel 22, from where the adhesive emerges from the annular outlet opening 24 and fills the cavity formed in the inserted state.

Der Zuführkanal 21 mit seinen mehreren Kanalzweigen sorgt demnach dafür, dass der Verteilungskanal 22 an hinreichend vielen Stellen gleichmäßig und gleichzeitig mit Klebstoff versorgt wird, während der Verteilungskanal 22 dafür sorgt, dass die Klebstofffronten von den Kanalzweigen des Zuführkanals 21 in diesem zusammenfließen und ein sehr gleichmäßiger, gleichzeitiger Klebstoffaustritt über die ringförmige Austrittsöffnung 24 gewährleistet wird. Der Verteilungskanal 22 hat somit die Aufgabe, den Klebstoff gleichmäßig in dem Hohlraum zu verteilen.The feed channel 21 with its several channel branches therefore ensures that the distribution channel 22 is supplied with adhesive evenly and simultaneously at a sufficient number of points, while the distribution channel 22 ensures that the adhesive fronts from the channel branches of the feed channel 21 flow together in it and a very evenly , Simultaneous discharge of adhesive via the annular discharge opening 24 is ensured. The distribution channel 22 thus has the task of distributing the adhesive evenly in the cavity.

Im oberen Bereich des Inserts 10 befinden sich darüber hinaus eine Mehrzahl von Entlüftungskanälen 15, die mit einem Ende in der Oberseite 11 und mit dem anderen Ende in den mit Klebstoff zu besetzenden Hohlraum münden. Durch die Entlüftungskanäle 15 steht dabei der mit dem Klebstoff zu besetzende Hohlraum mit der Bauteilumgebung kommunizierend in Verbindung, sodass die in dem Hohlraum befindliche Luft beim Befüllen durch den Klebstoff über die Entlüftungskanäle 15 entweichen kann.In the upper area of the insert 10 there are also a plurality of venting channels 15, one end of which opens into the upper side 11 and the other end into the cavity to be filled with adhesive. The cavity to be filled with the adhesive communicates with the surroundings of the component through the ventilation channels 15 , so that the air in the cavity can escape via the ventilation channels 15 when it is filled with the adhesive.

Im Ausführungsbeispiel der 1 sind dabei insgesamt 4 Verbindungspunkte 23 vorgesehen, mit denen der Zuführkanal 21 in den ringförmigen Verteilungskanal 22 mündet. Selbstverständlich können je nach Größe des Inserts und Anwendungsfall auch noch mehrere Verbindungspunkte vorgesehen sein.In the embodiment of 1 a total of 4 connection points 23 are provided, with which the supply channel 21 opens into the annular distribution channel 22 . Depending on the size of the insert and the application, several connection points can of course also be provided.

Des Weiteren ist im Ausführungsbeispiel der 1 gezeigt, dass der Klebstoff in der Oberseite 11 in die dort vorgesehene Einfüllöffnung 14 eingefüllt, jedoch mithilfe der Verteilungsanordnung 20 bis in den unteren Bereich nahe der Unterseite 12 transportiert wird, ehe der Klebstoff in den zu besetzenden Hohlraum gelangt. Der Hohlraum wird somit vorwiegend aus Richtung der Unterseite 12 in Richtung der Oberseite 11 mit dem in die Einfüllöffnung 14 eingefüllt Klebstoff befüllt, wobei aufgrund der in der Oberseite 11 vorgesehen Entlüftungskanäle 15 die in dem Hohlraum eingeschlossene Luft problemlos entweichen kann. Aufgrund der ringförmigen Austrittsöffnung und der Befüllung des Hohlraums von der Unterseite 12 in Richtung der Oberseite 11 werden Lufteinschlüsse prozesssicher vermieden.Furthermore, in the embodiment 1 shown that the adhesive in the upper side 11 is filled into the filling opening 14 provided there, but is transported with the aid of the distribution arrangement 20 to the lower region near the underside 12 before the adhesive reaches the cavity to be occupied. The cavity is thus filled primarily from the bottom 12 towards the top 11 with the adhesive introduced into the filling opening 14 , the air trapped in the cavity being able to escape easily due to the ventilation channels 15 provided in the top 11 . Due to the annular outlet opening and the filling of the cavity from the bottom 12 in the direction of the top 11, air pockets are avoided in a process-reliable manner.

2 zeigt eine Schnittdarstellung eines Inserts 10, welches in eine Bauteilstruktur 30 eingesetzt ist. Die Bauteilstruktur 30 weist dabei eine Oberseite 31, eine Unterseite 32 sowie eine dazwischenliegende Kernschicht 33 auf. Der zwischen dem Insertkern 13 und der Kernschicht 33 der Bauteilstruktur 30 gebildete Hohlraum 34 wird dabei durch das Befüllen mittels der Verteilungsanordnung prozesssicher von der Unterseite 12 des Inserts 10 in Richtung Oberseite 11 ausgefüllt. 2 shows a sectional view of an insert 10 which is inserted into a component structure 30. FIG. The component structure 30 has an upper side 31, an underside 32 and a core layer 33 located in between. The cavity 34 formed between the insert core 13 and the core layer 33 of the component structure 30 is filled in a process-reliable manner from the bottom 12 of the insert 10 in the direction of the top 11 by being filled by means of the distribution arrangement.

3 zeigt eine perspektivische Schnittdarstellung durch eine Bauteilstruktur 30 und ein Insert 10, wobei die Verteilungsanordnung 20 separat zu dem Insertkern 13 ausgebildet ist. So kann der gesamte Insertkern 13 einschließlich der Oberseite 11 und der Unterseite 12 aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit (beispielsweise Metall) gebildet sein, während die Verbindungsanordnung 20 als separates Bauteil bereitgestellt wird, das aus einem Kunststoff im 3D-Druckverfahren hergestellt ist. 3 shows a perspective sectional view through a component structure 30 and an insert 10, the distribution arrangement 20 being formed separately from the insert core 13. Thus, the entire insert core 13 including the top 11 and the bottom 12 can be formed from a material with high thermal conductivity (e.g. metal), while the connection arrangement 20 is provided as a separate component which is made from a plastic using the 3D printing process.

4 zeigt an einem Ausführungsbeispiel eine Fertigungsanordnung 100, die eine Setzvorrichtung 110 und eine Mehrzahl von in eine Bauteilstruktur 30 einzusetzende Insert 10 umfasst. Sowohl das Insert 10 als auch die Bauteilstruktur 30 sind dabei aus den vorstehend beschriebenen Figurenbeschreibungen bekannt. 4 1 shows an exemplary embodiment of a production arrangement 100, which comprises a setting device 110 and a plurality of inserts 10 to be inserted into a component structure 30. Both the insert 10 and the component structure 30 are known from the descriptions of the figures described above.

Die Setzvorrichtung 110 weist einen industriellen Knickarmroboter 120 auf, der einen Bewegungsautomaten darstellt. Als Endeffektor ist am Knickarmroboter 120 ein Setzkopf 130 angeordnet, mit dem die bereitgestellten Inserts 10 in die dafür vorgesehene Bauteilstruktur 30 automatisiert eingesetzt werden sollen. Mithilfe des Bewegungsautomaten 120 der Setzvorrichtung 110 kann so der Setzkopf 130 im Raum frei bewegt werden und so gegenüber der sich im Regelfall nicht bewegenden oder bewegbaren Bauteilstruktur 30 ausgerichtet werden. Es ist selbstverständlich vom Erfindungsgedanken mitumfasst, dass anstelle des Setzkopfes 130 die Bauteilstruktur 30 bewegbar im Raum an einem Bewegungsautomaten angeordnet ist, um die beiden Elemente zueinander ausrichten zu können.The setting device 110 has an industrial articulated-arm robot 120, which represents a moving machine. A setting head 130 is arranged on the articulated-arm robot 120 as an end effector, with which the provided inserts 10 are to be automatically inserted into the component structure 30 provided for this purpose. The setting head 130 can thus be moved freely in space with the aid of the automatic movement mechanism 120 of the setting device 110 and can thus be aligned with respect to the component structure 30 , which as a rule does not move or can be moved. It is of course included in the idea of the invention that instead of the setting head 130 the component structure 30 is arranged to be movable in space on an automatic movement device in order to be able to align the two elements with one another.

Um nun ein Insert 10 in eine Insertöffnung 35 einer Bauteilstruktur 30 mithilfe des Setzkopfes 130 automatisiert einsetzen zu können, wird zunächst der Setzkopf 130 relativ zu der Bauteilstruktur 30 in eine Setzposition ausgerichtet, wie in 5a gezeigt ist. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind in den nachstehenden Figuren der Figurengruppe 5 lediglich die Bauteilstruktur 30 und der Setzkopf 130 dargestellt.In order to be able to automatically insert an insert 10 into an insert opening 35 of a component structure 30 using the setting head 130, the setting head 130 is first aligned in a setting position relative to the component structure 30, as shown in FIG 5a is shown. For reasons of clarity, only the component structure 30 and the setting head 130 are shown in the following figures of figure group 5 .

Zum Ausrichten des Setzkopfes 130 in die Setzposition wird der Setzkopf 130 auf eine Oberseite 31 der Bauteilstruktur 30 aufgesetzt und so ausgerichtet, dass ein zum Einsetzen in die Insertöffnung 35 vorgesehenes Inserts 10 axial zu der Insertöffnung 35 ausgerichtet ist und mit dieser fluchtet. Hierfür befindet sich am Setzkopf 130 eine Insertaufnahme 131, in die ein einzusetzendes Insert 10 aufgenommen ist.To align the setting head 130 in the setting position, the setting head 130 is placed on an upper side 31 of the component structure 30 and aligned such that an insert 10 intended for insertion into the insert opening 35 is aligned axially with the insert opening 35 and is flush with it tet. For this purpose, an insert receptacle 131 is located on the setting head 130, in which an insert 10 to be inserted is received.

Nachdem der Setzkopf 130 mithilfe des Bewegungsautomaten 120 gegenüber der Bauteilstruktur 30 ausgerichtet ist, wird das in der Aufnahme 131 befindliche Insert 10 in die Insertöffnung 35 der Bauteilstruktur 30 eingeschoben, wie in 5b dargestellt ist. Hierfür weist der Setzkopf einen Setzstempel 132 auf, der mit einer Auflagefläche 133 an der Oberseite 11 des Inserts 10 aufliegt. Mithilfe eines Aktuators 134 wird nun der Setzstempel 132 in Richtung Bauteilstruktur 30 bewegt, wodurch das in der Aufnahme 131 befindliche Insert 10 in die Insertöffnung 35 getrieben wird.After the setting head 130 is aligned with the component structure 30 with the aid of the automatic movement device 120, the insert 10 located in the receptacle 131 is pushed into the insert opening 35 of the component structure 30, as shown in FIG 5b is shown. For this purpose, the setting head has a setting stamp 132 which rests with a bearing surface 133 on the upper side 11 of the insert 10 . The setting die 132 is now moved in the direction of the component structure 30 with the aid of an actuator 134 , as a result of which the insert 10 located in the receptacle 131 is driven into the insert opening 35 .

Der Setzstempel 132 wird dabei von einer Ausgangsposition (Zustand 5a) in eine Endposition (Zustand 5c) gebracht, wodurch das Insert 10 vollständig in die Insertöffnung 35 eingesetzt wird.The setting die 132 is moved from a starting position (state 5a) to an end position (state 5c ) brought, whereby the insert 10 is fully inserted into the insert opening 35.

Nachdem das Insert 10 vollständig in der Insertöffnung 35 eingeschoben ist und sich der Setzstempel 132 in seiner Endposition befindet, wie in 5c dargestellt ist, wird nun der zwischen dem Insert 10 und der Bauteilstruktur 30 gebildete Hohlraum mit Klebstoff befüllt. Der Setzstempel weist hierfür einen Einfüllstutzen 135 auf, der spätestens in der Endposition des Setzstempels 132, wenn das Insert 10 vollständig in der Insertöffnung 35 eingeschoben ist, mit der Einfüllöffnung 14 des Inserts 10 so in Wirkverbindung steht, dass über den Einfüllstutzen 35 ein Klebstoff in die Verteilungsanordnung des Inserts 10 eingebracht werden kann.After the insert 10 has been pushed completely into the insert opening 35 and the setting die 132 is in its end position, as in 5c is shown, the cavity formed between the insert 10 and the component structure 30 is now filled with adhesive. For this purpose, the setting die has a filler neck 135 which, at the latest when the setting die 132 is in the end position, when the insert 10 has been pushed completely into the insert opening 35, is in operative connection with the filling opening 14 of the insert 10 in such a way that an adhesive can be injected via the filler neck 35 the distribution arrangement of the insert 10 can be introduced.

Aus einem Klebstoffreservoir (nicht dargestellt) wird nun flüssiger Klebstoff über den Einfüllstutzen 135 des Setzstempels 132 in die Verteilungsanordnung des Inserts 10 gedrückt, wodurch der Klebstoff - wie bereits zu den 1 bis 3 beschrieben - in den unteren Bereich des Inserts 10 transportiert und dort um den Insertkern des Inserts 10 herum so verteilt wird, dass der gebildete Hohlraum in Richtung Oberseite 11 des Inserts 10 befüllt wird.From an adhesive reservoir (not shown) liquid adhesive is now pressed through the filler neck 135 of the setting die 132 in the distribution arrangement of the insert 10, whereby the adhesive - as already to the 1 until 3 described - is transported into the lower region of the insert 10 and distributed there around the insert core of the insert 10 in such a way that the cavity formed is filled in the direction of the upper side 11 of the insert 10 .

Nachdem eine vorgegebene Menge Klebstoff eingefüllt wurde, was beispielsweise am Austritt von Klebstoff aus den Entlüftungskanälen automatisiert erkannt werden kann, wird der Setzstempel 132 von seiner Endposition zurück in die Ausgangsposition mithilfe des Aktuators 134 bewegt und anschließend oder gleichzeitig der Setzkopf 130 aus seiner vorherigen Setzposition von der Bauteilstruktur 30 wegbewegt und ggf. an eine neue Setzposition bewegt. Dies ist in 5d dargestellt.After a specified amount of adhesive has been filled in, which can be automatically detected, for example, by the escape of adhesive from the ventilation channels, the setting die 132 is moved from its end position back to the starting position using the actuator 134 and then or simultaneously the setting head 130 is moved from its previous setting position of the component structure 30 is moved away and possibly moved to a new setting position. this is in 5d shown.

Wie in 5d zu erkennen ist, ist nach dem Einsetzen des Inserts 10 in die Bauteilstruktur 30 und dem Zurückbewegen des Setzstempels 132 die Insertaufnahme 131 leer. Um nun ein weiteres Insert 10a in eine weitere Insertöffnung einsetzen zu können, muss ein neues Insert 10a in die Aufnahme 131 eingesetzt werden, was automatisiert mithilfe einer Ladevorrichtung 136 geschieht.As in 5d As can be seen, after the insert 10 has been inserted into the component structure 30 and the setting die 132 has been moved back, the insert receptacle 131 is empty. In order to be able to insert another insert 10a into another insert opening, a new insert 10a has to be inserted into the receptacle 131, which is done automatically using a loading device 136.

Die Ladevorrichtung 136 weist eine rotierende Trommel 137 auf, die wenigstens zwei Kammern 138a und 138b umfasst. Die Trommel 137 wird dabei immer so ausgerichtet, dass wenigstens eine der Kammern 138a die Aufnahme 131 bildet, während die andere Kammer 138b mit einem Insertmagazin 139 in Wirkverbindung steht.The loading device 136 has a rotating drum 137 which comprises at least two chambers 138a and 138b. The drum 137 is always aligned in such a way that at least one of the chambers 138a forms the receptacle 131, while the other chamber 138b is in operative connection with an insert magazine 139.

Wurde das eine Insert 10 in die Bauteilstruktur 30 eingesetzt, so ist die Aufnahme und die damit verbundene Kammer 138a leer. In der zweiten Kammer 138b befindet sich hingegen ein neues Insert 10a, welches nunmehr in die Aufnahme 131 eingesetzt werden soll.If one insert 10 has been inserted into the component structure 30, the receptacle and the chamber 138a connected thereto are empty. In the second chamber 138b, on the other hand, there is a new insert 10a, which is now to be inserted into the receptacle 131.

Hierfür wird die Trommel 137 gedreht, sodass die zweite Kammer 138b nunmehr die Aufnahme 131 bildet und die erste Kammer 138a sich im Insertmagazin befindet. Da in der zweiten Kammer 138b ein neues Insert 10a aus dem Insertmagazin 139 enthalten war, befindet sich in der Aufnahme 131 nunmehr ein neues Insert 10a, welches in eine weitere Insertöffnung eingesetzt werden kann. Die leere erste Kammer 138a wird nun mit einem weiteren Insert 10b aus dem Insertmagazin 139 automatisch befüllt, da aus der Bevorratung des Insertmagazins 139 ein weiteres Insert 10b in die Kammer 138a nachrutscht.For this purpose, the drum 137 is rotated so that the second chamber 138b now forms the receptacle 131 and the first chamber 138a is located in the insert magazine. Since a new insert 10a from the insert magazine 139 was contained in the second chamber 138b, there is now a new insert 10a in the receptacle 131, which can be inserted into a further insert opening. The empty first chamber 138a is now automatically filled with a further insert 10b from the insert magazine 139, since a further insert 10b slides into the chamber 138a from the supply in the insert magazine 139.

Damit wäre der Setzkopf 130 zum Einsetzen eines weiteren Inserts 10a in eine weitere nicht dargestellte Insertöffnung bereit und das Verfahren kann von vorne beginnen. Es wird hierdurch möglich, automatisch nacheinander mehrere Inserts in eine Bauteilstruktur einzusetzen und die Inserts prozesssicher automatisiert zu verkleben, ohne dass händisch nach justiert oder eingegriffen werden muss. Damit eignet sich die vorliegende Erfindung insbesondere zum Einsetzen einer Vielzahl von Inserts in Bauteilstrukturen, was gerade in der Luft- und Raumfahrt von besonderer Bedeutung ist. Denn nicht selten werden bei modernen Raumfahrtstrukturen mehr als 1000 derartiger Inserts verbaut.The setting head 130 would then be ready for the insertion of a further insert 10a into a further insert opening (not shown) and the method can start all over again. This makes it possible to automatically use several inserts in a component structure one after the other and to glue the inserts in a process-reliable automated manner without having to adjust or intervene manually. The present invention is therefore particularly suitable for using a large number of inserts in component structures, which is of particular importance in the aerospace industry. It is not uncommon for more than 1000 such inserts to be installed in modern aerospace structures.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Insertinsert
1111: Oberseite des Insertstop of the insert
1212: Unterseite des Insertsunderside of the insert
1313: Insertkerninsert core
1414: Einfüllöffnungfilling hole
1515: Entlüftungskanalventilation channel
2020: Verteilungsanordnungdistribution arrangement
2121: Zuführkanalfeed channel
2222: Verteilungskanaldistribution channel
2323: Verbindungspunkte von Zuführkanal zu VerteilungskanalConnection points from supply channel to distribution channel
2424: ringförmige Austrittsöffnung/Austrittspunkteannular exit opening/exit points
3030: Bauteilstrukturcomponent structure
3131: Oberseite der Bauteilstrukturtop of the component structure
3232: Unterseite der BauteilstrukturBottom of the part structure
3333: Kernschichtcore layer
3434: zu verklebender Hohlraumcavity to be glued
3535: Insertöffnunginsert opening
100100: Fertigungsanordnungmanufacturing arrangement
110110: Setzvorrichtungsetting device
120120: Bewegungsautomatmovement automaton
130130: Setzkopfsetting head
131131: InsertaufnahmeInsert recording
132132: Setzstempelsetting stamp
133133: Auflagefläche des Setzstempelsbearing surface of the setting stamp
134134: Aktuatoractuator
135135: Einfüllstutzenfiller neck
136136: Ladevorrichtungloading device
137137: Trommel der LadevorrichtungLoader drum
138a138a: erste Kammer der Trommelfirst chamber of the drum
138b138b: zweite Kammer der Trommelsecond chamber of the drum
139139: Insertmagazininsert magazine
10a10a: zweites Insertsecond insert
10b10b: drittes Insertthird insert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 2781763 A1 [0010]

Claims

A method for the automated adhesive insertion of at least one insert (10) in a component structure (30), wherein initially - a component structure (30) with at least one insert opening (35) is provided, - At least one insert (10) is provided such that the insert (10) has an upper cover layer (11) and a lower cover layer (12) and an insert core (13) extending therebetween, which has a distribution arrangement (20) with at least one distribution channel (22), which has a plurality of exit points distributed around the insert core (13) between the upper and lower cover layers (11, 12) and is connected to a filling opening (14) provided in the upper cover layer (11), and - A setting device (110) for the automated adhesive insertion of the insert (10) into the insert opening (35) of the component structure (30) is provided; with the steps: - aligning the setting device (110) and the component structure (30) relative to one another in a setting position; - Sliding the insert (10) into the insert opening (35) of the component structure (30) by means of the setting device (110), in that a setting force is exerted on the insert (10) to be inserted by the setting device (110) in the direction of the component structure (30), until the insert (10) is pushed into an inserted position in the insert opening (35) of the component structure (30), so that a cavity (34) that can be filled is formed between the insert core (13) of the insert (10) and the component structure (30). , and - Filling the hollow space (34) formed with an adhesive by pressing the adhesive into the filling opening (14) by means of the setting device (110), so that the adhesive is distributed in the at least one distribution channel (22) of the distribution arrangement (20) and out the exit points of the distribution channel (22) to fill the cavity (34) with adhesive.

procedure after claim 1 , characterized in that the setting device (110) is provided with a setting head (130) which comprises a receptacle for at least one insert (10) and has a setting stamp (132), the setting stamp (132) being used to insert the in the insert (10) located in the receptacle, the setting force is exerted on the insert (10) in the direction of the component structure (30) by the setting die (132) being moved from a starting position in the direction of the component structure (30).

procedure after claim 2 , characterized in that the setting head (130) of the setting device (110) is provided with an insert magazine (139) for storing a plurality of inserts (10, 10a, 10b) on the setting head (130), in which a plurality of inserts (10, 10a, 10b ) are stored, after the insertion of an insert (10) the setting stamp (132) is moved back to the starting position and then a new insert (10) from the insert magazine (139) into the receptacle of the setting head (130) by a loading device (136 ) of the setting head (130) is inserted.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the setting head (130) is provided with a setting die (132) on which a filler neck for pouring in the adhesive is provided, which is in communication with an adhesive reservoir, the filler neck having the filling opening (14) of the inserted or inserted insert (10) is brought into operative connection in order to fill the adhesive from the adhesive reservoir into the cavity (34) after the insertion of the insert (10).

Procedure according to one of claims 2 until 4 , characterized in that the setting device (110) is provided with a moving machine (120) on which the setting head (130) is arranged as an end effector.

Procedure according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that at least one insert (10) is provided, in which the at least one distribution channel (22) is arranged in a lower region of the insert core (13), which is delimited by the lower cover layer (12), and via at least one The feed channel (21) is connected to the filling opening (14) provided in the upper covering layer (11), wherein when the cavity (34) formed is filled with the adhesive, this is drawn from the filling opening (14) through the at least one feed channel ( 21) is pressed into the distribution channel (22) and distributed there, so that the adhesive pressed out of the exit points of the distribution channel (22) is pressed from the lower area towards an upper area of the insert core (13).

Procedure according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that at least one insert (10) is provided, in which at least one ventilation channel (15) is provided, which connects the cavity (34) formed with an external environment in a communicating manner.

Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that at least one insert (10) is provided, in which the at least one distribution channel (22) around the insert core (13) is formed at least partially circumferentially and has an annular outlet opening (24).

Production arrangement (100) for the automated adhesive insertion of at least one insert (10) into a component structure (30) with - at least one insert (10) which has an upper cover layer (31) and a lower cover layer (32) and an insert core ( 13), which has a distribution arrangement (20) with at least one distribution channel (22), which has a plurality of exit points distributed around the insert core (13) between the upper and lower cover layers (31, 32) and with a filling opening (14) provided in the upper cover layer (31), and - a setting device (110) which is set up o to align the setting device (110) and the component structure (30) relative to one another in a setting position, o the at least one insert ( 10) to be pushed into an insert opening (35) of the component structure (30) by exerting a setting force on the insert (10) to be inserted through the setting device (110) in the direction of the component structure (30). is practiced until the insert (10) is pushed into an inserted position in the insert opening (35) of the component structure (30), so that between the insert core (13) of the insert (10) and the component structure (30) a fillable cavity ( 34) is formed, and o to fill the cavity (34) formed with an adhesive by using the setting device (110) to press the adhesive into the filling opening (14), so that the adhesive in the at least one distribution channel (22) of the distribution assembly (20) and expelled from the exit points of the distribution channel (22) to fill the cavity (34) with adhesive.

Production arrangement (100) after claim 9 , characterized in that the setting device (110) has at least one setting head (130) which comprises a receptacle for at least one insert (10) and has a setting stamp (132), the setting device (110) being set up to place the setting stamp (132 ) to move from a starting position in the direction of the component structure (30) and thereby exert the setting force on the insert (10) in order to insert the insert (10) into the insert opening (35).

Production arrangement (100) after claim 10 , characterized in that the setting head (130) has an insert magazine (139) for storing a plurality of inserts (10, 10a, 10b) on the setting head (130), the setting device (110) being set up after the insertion of an insert (10) to move the setting stamp (132) back to the starting position and then to insert a new insert (10) from the insert magazine (139) into the receptacle of the setting head (130) by a loading device (136) of the setting head (130).

Production arrangement (100) after claim 10 or 11 , characterized in that the setting die (132) has a filler neck for filling in the adhesive, which is or can be connected in a communicating manner to an adhesive reservoir, the setting device (110) being set up to connect the filler neck to the filling opening (14) of the inserted or to be inserted insert (10) to bring it into operative connection and, after inserting the insert (10), to fill the adhesive from the adhesive reservoir into the cavity (34).

Production arrangement (100) according to one of Claims 10 until 12 , characterized in that the setting device (110) has a moving machine (120) on which the setting head (130) is arranged as an end effector.

Production arrangement (100) according to one of claims 9 until 13 , characterized in that the production arrangement (100) for carrying out the method according to one of Claims 1 until 8th is set up and / or that the production arrangement (100) an insert (10) according to one of Claims 15 until 20 having.

Insert (10) for adhesively inserting into a component structure (30) with an upper cover layer (31), a lower cover layer (32) and an insert core (13) extending between them, which is designed so that in the inserted state between the insert core (13 ) and the component structure (30), a cavity (34) that can be filled with adhesive is formed, characterized in that the insert core (13) has a distribution arrangement (20) with at least one distribution channel (22), which has a plurality of channels around the insert core (13 ) distributed around exit points between the upper and lower cover layers (31, 32) and is connected to a filling opening (14) provided in the upper cover layer (31).

Insert (10) after claim 15 , characterized in that the at least one distribution channel (22) is arranged in a lower region of the insert core (13), which is delimited by the lower covering layer (32), and is connected to the filling opening (14) via at least one feed channel (21). which is provided in the upper cover layer (31), so that when the cavity (34) formed is filled with the adhesive, it is pressed from the filling opening (14) through the at least one feed channel (21) into the distribution channel (22) and there is distributed and thus the adhesive pressed out of the exit points of the distribution channel (22) is pressed from the lower area in the direction of an upper area of the insert core (13).

Insert (10) after claim 15 or 16 , characterized in that at least one ventilation duct (15) is provided which, in the inserted state, connects the cavity (34) formed with an external environment in a communicating manner.

Insert (10) after one of Claims 15 until 17 , characterized in that the at least one distribution channel (22) around the insert core (13) is formed at least partially circumferentially and has an annular outlet opening (24).

Insert (10) after one of Claims 15 until 18 , characterized in that the distribution arrangement (20) is an integral part of the insert core (13) or that the distribution arrangement (20) is a component separate from the insert core (13).

Insert (10) after one of Claims 15 until 19 , characterized in that at least the distribution arrangement (20) is produced in a 3D printing process.