CN102470470B - 用于形成车窗组件的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种利用感应加热将金属构件焊接到玻璃基体（18）的装置和方法，其中所述玻璃基体为车窗，所述基体和接合的（多个）金属构件形成车窗组件。

Description

用于形成车窗组件的方法和装置

背景技术

本发明涉及形成车窗组件。更具体地，本发明涉及一种用于为了焊接操作而定位车窗的装置和一种利用将金属构件焊接到如此定位的车窗的设备的方法。

用于焊接的感应加热已经在专利文献中被描述，例如：

US专利No.4,128,449描述了一种用于将不连续的背胶物品通过利用感应热量应用于支撑表面的固定装置。对准和定位装置与U-形芯的面关联以保持芯端面与被加热物品成毗邻关系,但是据称允许所述物品和芯组合在合成方向上轻微地移动以容纳支撑表面变化或者弯曲。

US专利No.5,977,527描述了一种用于感应钎焊站的固定装置，包括可拆卸的前板，工件保持器安装在前板上。感应单元的基部安装到在工作表面上与前板共面放置的背板上。感应单元的线圈独特地匹配到前板和工件保持器。感应线圈可拆卸地安装到前板，当不使用时，使得前板可以从其上安装有工件保持器和线圈的工作表面移除。不同的前板可接着被安装到具有不同的线圈配置和工件保持器的工作表面上。

US专利No.6,875,966描述了一种用于将金属管的部分焊接或者钎焊到一起的可移动的感应工具。工作线圈头（及感应线圈）为U-形，允许所述头围绕管的长度放置，加热感应件（如所述管）形成接头，并且然后在所述管接头形成后被撤回。

US专利No.5,329,085描述了一种居里点加热器，主要用于焊接铁并且最初设计来操作兆赫范围以内的电流，被重构为在千赫范围内操作。在加热器的一个实施例中，激发加热器的线圈安装在铁的手柄内。

US专利No.6,849,837描述了一种用于利用磁场加热粘结剂内和/或附接到粘结剂的磁性敏感材料以便将固态材料彼此接合、联结或紧固。该系统利用交替磁场诱导涡流电流并在敏感件内产生热量。感应加热工具被应用于在其工作线圈处放射磁场，并且电子控制器测量被功率转换器利用的能量，该功率转换器产生交变电流，驱动产生磁场的工作线圈。

US专利No.4,256,945描述了一种加热单元，其包括具有高的热和电导性的非磁性材料的基板或者芯，包覆有相对低导电性铁磁材料的表面层。通过选择合适的用于激励的频率（通过调节源来产生恒定电流）以及通过选择加热单元的尺寸和材料参数，在铁磁材料的居里温度附近的窄范围内能够产生温度调节，尽管在热载荷上有明显的波动。

发明内容

本发明涉及一种利用感应加热将金属构件焊接到绝缘基体上的装置和方法，优选地该绝缘基体为玻璃基板，更优选地，其中该玻璃基板为车窗，基板和接合的（多个）金属构件形成车窗组件。

使用一个或者多个整合到车窗组件固定装置中的感应加热设备，作为组件辅助件或近似这样的组件固定装置在本发明的范围内。这样的组件固定装置或者能够整合感应焊接操作的其他生产辅助件能够为手动的、半自动或全自动生产/组装程序的部件。

所述一个或者多个感应加热设备，优选地感应加热线圈，能够相对于被焊接物以多种方式来定向，使得热量集中在待焊接的金属构件或基体的一个或两个主表面的任何上。所述金属构件优选地具有预定数量的粘着到其上的焊料。每一个感应加热装置能够独立地或者为了最大的系统灵活性的所选择的组中操作。一个或者多个用于控制感应加热设备操作的控制器也是加热系统的一部分。

通过本发明的装置和方法，实现了相对于电阻焊接方法的极大减少的焊接次数并且接合强度好于或者等于电阻焊接。

附图说明

图1a-1c在几个视图中示出了伴随有组件辅助件以及布置在其上的车窗的组件固定装置。

图2a-2b示出了根据本发明的组件辅助件的细节。

具体实施方式

本发明涉及一种利用感应加热将一个或者多个金属构件焊接到车窗上以形成车窗组件的装置和方法。

图1a示出了根据本发明的组件固定装置10，其具有作为其部件的至少一个感应加热组件辅助件。

参考图1a和1b，本发明的组件固定装置10具有主要的、优选地大致水平的支撑表面14，伴随有附接到支撑表面14的至少一个优选地弹性的、垂直支撑构件16。该至少一个垂直支撑构件16将车窗18支撑在主支撑表面14之上预定的垂直距离。如图1c中最佳地看到，该至少一个垂直支撑构件16可具有从其延伸穿过的通道，该通道能够连接到负压力源，例如真空泵。

还附接到主支撑表面14并且在其上延伸预定垂直距离，是至少一个固定的定位构件20，以接触车窗18的外围边缘从而在焊接之前在“x”方向使车窗对准。为了在“y”方向上帮助对准车窗18，可利用可移动的定位构件22。可移动的定位构件22的移动优选地由两个或者更多个水平地延伸臂24促成，臂24将可移动的定位构件连接到中央定位的凸轮系统机构26，该凸轮系统机构26轴向地固定于主支撑表面14，但是其他的运动机构是可能的。

图1a和1b中所示的组件固定装置的其他可选特征包括玻璃压力传感器19和摇臂机构21，当玻璃定位在组件固定装置上以便接合操作时摇臂机构21在车窗上施加正压力以帮助保持车窗在组件固定装置上的精确定位。

此外，一个或者多个组件辅助件12以预定位置固定于主支撑表面，以便与在车窗上的金属构件13待被焊接的该一个或者多个位置一致。金属构件13典型地为金属，并优选地由钢形成。在优选的实施例中，（多个）金属构件13可为一个或者更多个夹子、电导线、电插头、和/或导电带结构。

大致地，组件辅助件，在图1a-1c示出，并且在图2a和2b中更详细示出，包括耐温、优选地聚合材料块28，其中形成容纳器30以容纳一个或者多个金属构件。优选地，嵌入在聚合材料28中靠近用于（多个）金属构件13的接纳器为一个或者多个感应加热设备32，以及必要时通常使用水或空气冷却的冷却系统（未示出）。感应加热设备32当然可以靠近辅助件12，但是不嵌入在聚合材料28中。辅助件12还可以装配有装载弹簧的或者其他类型的设备36以允许组件辅助件在“z”方向上移动预定的距离。这种微小的可调性允许玻璃形状的变化。

在一种优选操作方法中，车窗18通过人工或者电动机械手段放置到组件固定装置10上，并且最初被定位在所述一个或更多个垂直支撑件16上，其中车窗18的一个外围边缘接触所述至少一个固定定位构件20。可移动的定位构件22被激励以接触车窗的相对的外围边缘以确保车窗18在“y”方向上适当的对准。如果这样装配，则负压力可能通过所述至少一个垂直支撑构件16被施加，从而向下拉拽车窗18使得接触组件辅助件12的表面并将该表面放置为与容纳所述一个或者更多的金属构件13的所述至少一个接纳器30联系，金属构件13之前通过手动或者电动机械手段放置在接纳器30内。优选地，该一个或者多个金属构件13具有预定数量的附接到其上的焊料，优选地无铅焊料。该一个或者更多感应加热设备32通过连接到电源单元（未示出）的至少一个电子控制器（未示出）被激励达预定时间，其依次连接到该至少一个组件辅助件12。该一个或者多感感应加热设备32的激励产生足够的热以熔化接触车窗18表面的金属构件的部分上的焊料。典型地，焊料具有熔融温度                                                100℃。感应加热设备32然后通过该至少一个电子控制器被去激励，并且经过足够使焊料重新固化并将金属构件接合到车窗18的预定时间后，所述负压被停止。带有接合到其上的（多个）金属构件的车窗18然后能够从组件固定装置10上移去以便进一步的处理，或者传送到例如车辆装配车间。

本发明的程序带来有利的短周期时间，这在时间至为关键的生产程序中是始终追求的。该一个或者更多的感应加热设备的启动时间优选地在2-10秒的范围中，更优选地，4-6秒。实际的时间将根据所用焊料的成分和待接合的金属构件13的形状而变化。停用所述一个或者更多的感应加热设备之后，焊料必须冷却，优选地2-5秒，更优选地3-5秒，以便金属构件13和车窗18之间的接合完成。

本发明已经以被认为是最好的方式进行了描述。然而，本领域的技术人员将会意识到本发明可以其他方式来实现而不脱离这里描述的本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种用于形成车窗组件的装置，包括：

用于支撑车窗在预定定向的组件固定装置，所述车窗具有附接表面；

至少一个固定定位构件，其相对于所述组件固定装置固定；

至少一个可移动定位构件，其可移动以与车窗的外围边缘接触，以确保车窗在所述组件固定装置上处于所述预定定向；

接纳器，其用于接纳金属构件以及用于保持金属构件在期望位置接触车窗的附接表面，所述金属构件具有粘着到其上的一定量的焊料；并且

至少一个感应加热设备，其布置成接近所述金属构件以提供热量促使焊料达到足够熔化的温度并将所述金属构件接合到车窗上。

2.一种用于形成车窗组件的装置，包括：

组件固定装置，其具有至少一个垂直支撑构件以便相对于主支撑表面在预定的垂直定向支撑车窗，其中两个或者更多个可移动定位构件在x-y平面内可移动；

接近所述主支撑表面的一个或者更多个组件辅助件，所述组件辅助件包括一个或者更多个金属构件和一个或者更多个感应加热设备，所述金属构件具有粘着在其上的预定数量的焊料材料，所述感应加热设备用于将所述金属构件和车窗中的一个或者多个加热到足够熔化所述焊料材料的温度从而将所述金属构件接合到所述车窗上；

用于引起车窗和所述金属构件接合接触的至少一个机构；

电连接到所述一个或者更多个加热设备的一个或者更多个电源单元；以及

电连接到所述一个或者更多个电源单元的一个或者更多个控制器。

3.如权利要求2所述的用于形成车窗组件的装置，其中一个或者更多个固定定位构件固定于所述组件固定装置的所述主支撑表面，并且从其上延伸预定的垂直距离。

4.如权利要求2所述的用于形成车窗组件的装置，其中所述两个或者更多个可移动定位构件连接到至少两个水平延伸臂的第一端，所述至少两个水平延伸臂的第二端连接到凸轮系统装置，所述凸轮系统装置固定到所述组件固定系统的所述主支撑表面。

5.如权利要求2所述的用于形成车窗组件的装置，其中包含在所述一个或者更多个组件辅助件中的金属构件包括夹子、电导线、电插头和导电带结构中的一个或者多个。

6.如权利要求2所述的用于形成车窗组件的装置，其中所述焊料材料包括无铅焊料。

7.如权利要求2所述的用于形成车窗组件的装置，其中所述焊料材料具有大于或等于100℃的熔点。

8.如权利要求2所述的用于形成车窗组件的装置，其中所述电源包括变压器。

9.如权利要求2所述的用于形成车窗组件的装置，其中所述一个或者更多个组件辅助件定位在与车窗相同的水平平面、车窗之上的水平平面、和车窗之下的水平平面中的一个或者多个中。

10.如权利要求2所述的用于形成车窗组件的装置，其中车窗被手动地、或者通过电动机械装置放置在组件定位装置上。

11.如权利要求2所述的用于形成车窗组件的装置，其中所述组件辅助件手动地、或者通过电动机械装置装载有金属构件。

12.如权利要求2所述的用于形成车窗组件的装置，其中用于引起车窗和所述金属构件接合接触的机构为气动致动机构。

13.一种用于形成车窗组件的方法，包括：

提供具有附接表面的车窗；

提供组件固定装置、相对于所述组件固定装置固定的至少一个固定定位构件、以及至少一个可移动定位构件；

借助于所述至少一个固定定位构件和所述至少一个可移动定位构件将车窗在预定的定向定位在所述组件固定装置上，所述至少一个可移动定位构件可移动以与车窗的外围边缘接触；

向车窗施加正压或负压或施加正压和负压两者，以确保金属构件接触车窗的所述附接表面，其之间有一定量的焊料；

利用至少一个支撑在接近所述金属构件处的感应加热设备来向焊料或其附近提供热量，从而促使焊料达到足够使焊料熔化的温度；以及

允许焊料冷却，将所述金属构件接合到车窗上并形成车窗组件。

14.一种用于形成车窗组件的方法，包括：

提供具有主要上支撑表面的组件固定装置，所述主要上支撑表面具有一个或者多个开口，通过所述开口可以施加负压或者正压，所述主要上支撑表面具有与其接近的一个或者多个组件辅助件，所述组件辅助件具有定位在其中、或者与其接近的一个或者更多个感应加热设备，和固定到所述主要支撑表面的一个或者更多个弹性支撑构件，并且在所述主要支撑表面上延伸预定的垂直距离；

提供电连接到所述一个或者更多个感应加热设备的至少一个电源单元；

提供电连接到所述至少一个电源单元的至少一个电控制器；

将具有粘着在其上的预定量的焊料材料的一个或者更多个金属构件装载到所述组件辅助件中，从而这些金属构件在所述主要上支撑表面上延伸预定距离；

将车窗组件放置为支撑接触所述一个或者更多个弹性支撑构件；

向车窗施加足够将其主要表面拉拽至接触组件辅助件中的所述一个或者更多个金属构件的真空；

通过所述控制器致动电源从而使在所述一个或者更多个组件辅助件中或与其接近的所述一个或者更多个感应加热设备加热达预定时间段到足够熔化金属构件上的焊料材料的预定温度；

允许金属构件和焊料材料冷却预定时间从而允许在所述金属构件和车窗的所述主要表面之间形成接合，以及

将车窗组件从组件固定装置移去。

15.如权利要求14所述的用于形成车窗组件的方法，其中所述一个或者更多个感应加热设备加热在2秒和10秒之间的时间，并且被加热的焊料材料的冷却时间在2秒和10秒之间。

16.如权利要求15所述的用于形成车窗组件的方法，其中所述一个或者更多个感应加热设备加热在4秒和6秒之间的时间，并且被加热的焊料材料的冷却时间在3秒和5秒之间。