CN103080568A - 用于向基板移送粘合剂元件的拾取和粘结的方法及装置 - Google Patents

用于向基板移送粘合剂元件的拾取和粘结的方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种用于将成形的粘合剂元件通过使用粘合剂从包含多个成形的粘合剂元件（12）的存储容器（30）中移送至可附接至玻璃表面或其他基板的粘结部件上的方法和装置。将成形的粘合剂元件移送至粘结部件（14）通过使用具有真空出口、内部集气室和一系列形成于粘合剂元件保持表面内的真空管路的真空工具（10）来完成。所述真空工具被放置于成形的粘合剂元件存储容器上方。一旦成形的粘合剂元件被真空工具（10）吸住，使用该工具将它们直接与已加热的粘结部件（14）接触或通过中间放置在具有可移动地配置在其中的多个推杆（72）的矩阵（60）间接与已加热的粘结部件（14）接触。推杆推动已成形粘合剂元件向粘结部件移动。

Description

用于向基板移送粘合剂元件的拾取和粘结的方法及装置
技术领域
本发明涉及可通过使用粘合剂连接至玻璃表面或其他基板的粘结部件。更具体地，本发明涉及这样一种方法和装置，其用于将成形的粘合剂元件，如由粉末压制成粘合剂片剂的结构型聚氨酯、环氧树脂或其他可用于粘合剂的基质，从成形的粘合剂元件的供应存储容器中移送至由包括金属、玻璃、陶瓷、塑料、木材和复合材料的多种材料中的任何一种制成的粘结部件，以连接至另一部件，如玻璃表面，或者连接至另一由这种金属、陶瓷、塑料、木材和复合材料的材料制成的基板。
背景技术
用于多种应用中的任何一种应用的第一部件与第二部件的连接可以通过任何公知的紧固方法来实现，包括机械或化学紧固。机械紧固，虽然通常是实用并可靠的，但是也不总是对每种应用都是可用的。例如，当第一部件被连接至第二部件并且钻入或以另外的方式改变第二部件以实现机械连接是不想要或不切实际时，化学紧固是仅有的其他可选方式。例如，当部件要被连接至玻璃表面或其他基板（第二部件）时就是这种情况。部件与玻璃布置的实例可以在汽车工业中当后视镜或金属铰链需要被连接至玻璃表面时见到。部件与玻璃的连接需要的其他实例存在于例如住宅和办公室建造中。
这种对粘结挑战的解决方法以应用在将要被连接的部件（粘结部件）与粘结部件所连接的基板之间的粘合剂的方式提出。粘合剂已经以多种方式应用。
根据一种公知方法，通过用喷嘴配量并将粘合剂喷涂在粘结部件上来将粘合剂施加在粘结部件上。虽然该工艺会是简单并且通常便宜的，但是其却需要频繁清洁喷嘴以保持部件与部件间实际喷涂中所需的稠度水平。此外，所喷涂的粘合剂是趋于粘性的，因此导致了在喷涂粘合剂与粘结部件实际连接至基板的时间之间粘结部件将与另一物体接触的可能性。
根据另一种公知方法，将双面胶带施加在粘结部件上。根据该方法，将剥离层从胶带的一面除去，并且该胶带施加在粘结部件上。胶带的另一面上的剥离层被保留在原处，直到粘结部件为连接基板做好准备。该方法提供了在室温下可用以及用于与基板接触的粘合剂直到需要时才暴露的优势。此外，粘合剂不需要助粘剂。然而，虽然剥离层保护粘合剂不会无意地连接表面，但是其也在将粘结部件连接至基板的工艺中增加了不便的步骤，因为该剥离层必须在连接之前移除。撕掉剥离层还会导致该层的一部分被留在粘合剂表面上，并且产生了粘结部件与基板的不完全粘合的可能性。将双面胶带连接至粘结部件的步骤还是复杂的，因为结构型粘合剂的这种布置只能用于串联（in-line）装配，其中粘结部件、双面胶带以及基板穿过加热器如高压釜以获得完全粘结性能。
第三种以及更多吸引人的方法是在将粘结部件提供给终端用户之前为粘结部件在适当位置提供成形的粘合剂元件，如片剂。这种布置是吸引人的，因为其导致了为粘结做好准备的粘结部件，其不需要终端用户将粘合剂片剂连接至粘结部件。然而，可能终端用户希望将片剂应用在它的设施上并按照它自己的计划和布置。在这种情况下，预先施加的粘合剂如已经装配至粘结部件的粘结片剂的理念可能不是最优选择。
因此，在紧固件技术的如此多领域中，在粘结部件的领域中仍然存在制造粘结部件的可选方法的空间。
发明内容
本发明提供一种实用且高效地将成形的粘合剂元件从供应存储容器输送至粘结部件的方法和装置。成形的粘合剂元件可以由终端用户在粘结部件连接至基板之前方便地连接至粘结部件。根据本发明，为了将成形的粘合剂元件连接至粘结部件，将粘结部件加热，接着相对于成形的粘合剂元件移动就位。作为可选的布置，粘结部件可以不加热而在室温下使用。接着移动粘结部件进入相对于成形的粘合剂元件的预接触位置。此后，移动粘结部件以接触成形的粘合剂元件或者用推杆将粘合剂元件向粘结部件的粘合剂涂层表面推动。连接了成形的粘合剂元件的该粘结部件为连接基板做好准备。可以将一个或多个成形的粘合剂元件连接至粘结部件。
成形的粘合剂元件与粘结部件的连接通过使用具有真空出口、内部集气室及一系列形成于粘合剂元件保持表面的真空管路的真空工具实现。所述真空工具置于成形的粘合剂元件存储容器上方。该存储容器可有多层或仅有一层成形的粘合剂元件。如果该存储容器有多层，可配置集气室和空气管路来帮助提升成形的粘合剂元件，以将其移动到接触真空工具的粘合剂元件附着表面。
一旦成形的粘合剂元件被真空工具吸住，使用该工具将它们直接与已加热的粘结部件接触或通过中间放置在具有可移动地配置在其中的多个推杆的矩阵上间接或直接与已加热的粘结部件接触。
在应用所述中间方法的情况下，通过断开真空，真空工具放开成形的粘合剂元件，使其进入形成于矩阵表面的多个孔内。可使用压力喷射出成形的粘合剂元件。矩阵具有从孔伸出的通道，推杆被往复置于其中。孔的底部具有肩部，防止成形的粘合剂元件穿过通道。推杆可在矩阵板或矩阵板下面的板中被引导。真空将成形的粘合剂元件吸入成形的粘合剂保持孔内。
一旦成形的粘合剂元件被置于矩阵上，就将已加热的粘结部件放置在其上方，推杆推动成形的粘合剂元件与已加热的粘结部件接触。
当根据优选的实施例的详细说明结合附图以及权利要求参考时，本发明的其他优势和特征将变得显而易见。
附图说明
为了更完全地理解本发明，应当参考实施例，实施例在附图中做出了更详细的说明并通过本发明的实例的方式在下面做出描述，其中：
图1为用于移送成形的粘合剂元件的真空工具位于成形的粘合剂元件存储容器上方时的剖视图；
图2是与图1相似的视图，其中，真空工具已被移动到与存储容器中的部分成形的粘合剂元件相接触；
图3是与图1和图2相似的视图，但显示真空工具相对于粘结部件处于倒转位置；
图4是与被真空工具保持的成形的粘合剂元件接触的粘结部件的视图，并具有放大的粘结部件的粘结面与成形的粘合剂元件交界面的插图；
图5是粘结部件的底面视图，其具有多个位于其上的成形的粘合剂元件；
图6是粘结部件的立视图及其相对于基板的成形的粘合剂元件；
图7是与图6相似的视图，但显示粘结部件已粘结在基板上；
图8是与图1相似的视图，但显示一种替换的提供单层粘合剂元件的存储容器；
图9是与图8相似的视图，但显示真空工具在粘合剂元件保持表面粘附有多个成形的粘合剂元件；
图10表示根据一种替换的将成形的粘合剂元件固定在粘结部件上的方法，真空工具位于矩阵上方的位置；
图11表示从存储容器中移送的成形的粘合剂元件位于形成在矩阵上表面的孔中；
图12表示位于成形的粘合剂元件上方的基板；
图13表示矩阵的推杆推动成形的粘合剂元件与粘结部件接触；以及
图14表示一种根据本发明的矩阵组件的替换实施例。
具体实施方式
在下面的附图中，相同的附图标记将用于表示相同的部件。在下面的说明中，说明各种操作参数和部件是用于不同构造的实施例。这些特定的参数和部件作为实例被列入并且不意味着限制。
本申请中提到的成形的粘合剂元件及其与粘结部件的连接在申请号为______的美国待审查申请中被一般性地讨论，其以参考引用的方式结合于此。定位、保持及移动成形的粘合剂元件至粘结部件进行连接的方法和设备在申请号为_______的美国待审查申请中被公开，其以参考引用的方式结合于此。
附图中总体上标为10的真空工具用于将成形的粘合剂元件12从存储容器中直接移送至已加热的粘结部件14或通过先将成形的粘合剂元件移动至总体上标为16的矩阵组件而间接地移送至已加热的粘结部件14。粘结部件14包括粘合层表面18。
图1至图4示出了真空工具10。真空工具10包括真空工具主体20，其具有形成于其中的位于中心的集气室22。真空工具10包括粘合剂元件保持表面24。穿过粘合剂保持面24形成多个与集气室22流体连通的真空管路26。出口管路28也与集气室22形成流体连通。出口管路28与真空泵（图中未示出）连接。
提供存储容器30，其实质上被成形的粘合剂元件12填充。应当理解，虽然此处成形的粘合剂元件12被表示为具有球形形状，但具有其他形状，如盘状或椭圆形（图中未示出）的成形的粘合剂元件也可用于本发明。存储容器30包括基座32，在其中形成集气室34。在集气室34和存储容器30内部之间提供一系列空气管路36，已增压的气体被引入存储容器30中。当需要成形的粘合剂元件12与真空工具10接触时，已增压的气体进入集气室34，并由空气管路36从集气室34排出，以帮助提升成形的粘合剂元件12。
图1所示的排列表示真空工具处在其闲置位置。
在操作中，如图2所示，在真空工具10中生成真空，真空工具10被降低至存储容器30中直到其与成形的粘合剂元件12接触，根据需要通过上述在存储容器30的底座32中的气体流动系统加以协助。此时，一部分成形的粘合剂元件12被吸入真空管路26外面的开口端并被吸力保持就位。
部分成形的粘合剂元件12粘附在真空工具10的粘合剂元件保持表面24上，然后真空工具10移动至如图3所示的的位置，其中成形的粘合剂元件12面向粘结部件14的粘合层表面18。该位置可为倒转的位置或任何其他的若干位置。粘结部件14在本部分操作中可被保持工具（图中未示出）保持。
在与成形的粘合剂元件12接触之前的某时刻，粘结部件14被加热至足够的温度，以能够部分熔化所连接的成形的粘合剂元件12的接触区域。然后使被加热的粘结部件14和成形的粘合剂元件12如图4中所示与成形的粘合剂元件12接触。提供与图4相关的放大图，其中示出成形的粘合剂元件12轻微熔化粘附于粘结部件14。成形的粘合剂元件12通过关掉真空被释放。可用压力喷射成形的粘合剂元件。
图5总体上示出粘结部件14的粘合层表面18，其具有在图1至图4所示的操作过程之后粘附在其上的成形的粘合剂元件12阵列。在图5中示出的成形的粘合剂元件12的阵列仅用于说明的目的，并非为了限制其他可以使用的排列方式。
一旦成形的粘合剂元件12被附着于粘结部件14上，粘结部件14即相对于基板40被降低至这样的位置，其使得粘结部件14与基板40连接。图6中示出了粘结部件14及基板40的预加载外观。
一旦粘结部件14如图7所示被适当地连接在基板40上，粘结部件保持工具（图中未示出）即释放粘结部件14并从粘结部件14上移开。
图1和图2所示的存储容器30在本发明移送操作过程中是一种可能的选择。一种可替换的用于保持成形的粘合剂元件12的存储容器的实施方式在图8和图9中示出。参照这些附图，所示的存储容器50具有面52。该面52中形成有保持成形的粘合剂元件12的凹陷区域54。单层成形的粘合剂元件12形成于保持成形的粘合剂元件12的凹陷区域54中。
图8所示真空工具10总体上位于所述存储容器50中的成形的粘合剂元件12上方。真空工具10中的空气被抽出，并且被降低至如图9所示的位置，使得一部分成形的粘合剂元件12与真空管路26外面的开口端接触并通过吸力保持到位。真空工具10及其补充物成形的粘合剂元件12随后相对于已加热的粘结部件（未示出）定位以如上参考图3和图4所述进行粘附。
图1至图9总体上涉及用于直接将成形的粘合剂元件12从存储容器30（或50）移送至已加热的粘结部件14的真空工具10的结构和使用。但是，也可优选将成形的粘合剂元件12先送至矩阵组件16，然后再送至已加热的粘结部件14。这种连接方法及其相关装置如图10至图13所示。
图10至图13所示为真空工具10及矩阵16。矩阵16包括矩阵主体60，矩阵主体60具有上表面62。在上表面62内形成多个成形的粘合剂保持孔64。每一个成形的粘合剂保持孔64的下端与推杆通道66相连。成形的粘合剂保持孔64的内径比与其邻接的推杆通道66的内径大，以此在成形的粘合剂保持孔64的底部形成一肩部68。肩部68防止成形的粘合剂元件12进入推杆通道66。推杆可被引导进入矩阵板或位于矩阵板下方的板。
推杆组件70包括多个与推杆底座74连接的推杆72。所述多个推杆72的每一个的一部分可往复地装在各自的推杆通道66内。推杆组件70通过驱动单元（图中示出）操作，使得推杆72同时移入矩阵主体60中。
具体参照图10，当真空工具10中仍然保持真空时，成形的粘合剂元件12补充物与粘合剂元件保持面24粘附。真空工具10位于所示的矩阵16上方。一旦真空工具10中的真空被关掉，成形的粘合剂元件12落入各自的成形的粘合剂保持孔62中，如图11所示。可用压力喷射出成形的粘合剂元件12。在图11中，真空工具10已被移开。
成形的粘合剂元件12处在适当的位置上时，已加热的粘结部件14被置于矩阵主体60上方，如图12所示。一旦定位，操纵推杆组件70以使推杆72被移入矩阵主体60中，并压向成形的粘合剂元件12的底面，然后向已加热的粘结部件14的粘合面18推压成形的粘合剂元件12，如图13所示。然后将已加热的粘结部件14从矩阵组件16上移开并加到基板40上，如参考图6和图7所讨论的那样。
可提供真空装置帮助将成形的粘合剂元件12导入并保持在成形的粘合剂元件保持孔64中。所述装置如图14中所示，其中，示出了一种矩阵组件16’。矩阵组件16’包括具有形成于其中的真空集气室78的真空组件76。真空集气室78流体连接于排气口管路80上，所述排气管路80自身流体连接于真空泵（图中未示出）上。根据该装置，真空帮助引导粘合剂元件12进入保持孔64。一旦成形的粘合剂元件12置于成形的粘合剂元件保持孔64内，真空集气室78产生的真空、排气管路80及与其关联的真空泵帮助将成形的粘合剂元件12保持在与推杆72的上端相对的位置。
本发明公开的方法和装置提供一种用于直接移送成形的粘合剂元件至粘结部件或通过矩阵移送成形的粘合剂元件至粘结部件的稳定的、容易的和性价比高的方法。
前述讨论公开并说明了本发明的说明性实施例。本领域技术人员将从这些讨论，并且从附图以及权利要求书中容易认识到，在不背离由权利要求所限定的本发明的真实思想和合理范围的情况下，可以做出各种变换、改进和变化。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于向粘结部件移送成形的粘合剂元件的装置，其特征在于，所述装置包括：
具有真空工具主体和在其中形成的集气室的真空工具，所述真空工具进一步包括粘合剂元件保持面，所述粘合剂元件保持面具有多个与所述集气室连通的真空管路，所述真空工具进一步包括与所述集气室流体连通的输出管路；以及
用于保持所述成形的粘合剂元件的存储容器；以及
独立于所述真空工具和所述存储容器的矩阵，所述矩阵具有矩阵主体，所述矩阵主体具有上表面，所述上表面包括在其中形成的多个粘合剂保持孔，所述矩阵进一步包括具有连接于其上的多个推杆的推杆组件，并且其中所述矩阵主体包括多个推杆通道，所述多个推杆至少部分位于所述推杆通道中。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述存储容器具有深度，所述深度足够保持多层所述成形的粘合剂元件。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述存储容器包括底座，所述底座具有在其中形成的集气室。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述存储容器包括内部，所述底座包括顶壁，所述顶壁具有多个形成于所述底座的集气室和所述内部之间的空气管路。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述存储容器具有深度，所述深度足够保持仅有一层的成形的粘合剂元件。
6.一种用于向粘结部件移送成形的粘合剂元件的装置，其特征在于，所述装置包括：
具有真空工具主体和在其中形成的集气室的真空工具，所述真空工具进一步包括粘合剂元件保持面；以及
用于保持所述成形的粘合剂元件的存储容器；以及
独立于所述真空工具和所述存储容器的矩阵，所述矩阵具有矩阵主体，所述矩阵主体具有上表面，所述上表面包括在其中形成的多个粘合剂保持孔，所述矩阵进一步包括具有连接于其上的多个推杆的推杆组件，并且其中所述矩阵主体包括多个推杆通道，所述多个推杆至少部分位于所述推杆通道中。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述真空工具主体包括与所述集气室流体连通的出口管路。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述粘合剂元件保持面包括多个与所述集气室连通的真空管路。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述存储容器具有深度，所述深度足够保持多层成形的粘合剂元件。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述存储容器包括底座，所述底座具有在其中形成的集气室。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述存储容器包括内部，所述底座包括顶壁，所述顶壁具有多个形成于所述底座的集气室和所述内部之间的空气管路。
12.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述存储容器具有深度，所述深度足够保持仅有一层的成形的粘合剂元件。
13.一种将成形的粘合剂元件移送至粘结部件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
制成一种具有真空工具的移送装置，所述真空工具具有真空体和在其中形成的集气室，所述真空工具进一步包括元件保持面，所述装置进一步包括用于保持成形的粘合剂元件的存储容器；
制成一种独立于所述移送装置的矩阵，所述矩阵具有矩阵主体，所述矩阵主体具有上表面，所述上表面包括在其中形成的多个粘合剂保持孔，所述矩阵进一步包括具有连接于其上的多个推杆的推杆组件，并且其中所述矩阵主体包括多个推杆通道，所述多个推杆至少部分位于所述推杆通道中；
将所述真空工具定位于所述存储容器附近；
在所述真空工具内形成真空；
将所述元件保持面与所述存储容器内的成形的粘合剂元件接触，使得部分成形的粘合剂元件被吸引并藉此保持在所述元件保持面上；
定位粘结部件与由所述真空工具保持的成形的粘合剂元件接触；以及关掉所述真空工具中的真空。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，包括在粘结部件与成形的粘合剂元件接触之前加热粘结部件的步骤。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，包括通过所述真空工具将所述成形的粘合剂元件移送至所述矩阵并释放进入所述多个粘合剂保持孔，以及所述推杆向粘结部件推动成形的粘合剂元件的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，进一步包括，使用真空将所述成形的粘合剂元件保持在所述矩阵主体上表面的多个保持孔中。

Claims (20)

1.一种用于向粘结部件移送成形的粘合剂元件的装置，其特征在于，所述装置包括：
具有真空工具主体和在其中形成的集气室的真空工具，所述真空工具进一步包括粘合剂元件保持面，所述粘合剂元件保持面具有多个与所述集气室连通的真空管路，所述真空工具进一步包括与所述集气室流体连通的输出管路；以及
用于保持所述成形的粘合剂元件的存储容器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述存储容器具有深度，所述深度足够保持多层所述成形的粘合剂元件。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述存储容器包括底座，所述底座具有在其中形成的集气室。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述存储容器包括内部，所述底座包括顶壁，所述顶壁具有多个形成于所述底座的集气室和所述内部之间的空气管路。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述存储容器具有深度，所述深度足够保持仅有一层的成形的粘合剂元件。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括矩阵，所述矩阵具有矩阵主体，所述矩阵主体具有上表面，所述上表面包括在其中形成的多个粘合剂保持孔。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述矩阵进一步包括具有连接于其上的多个推杆的推杆组件，并且其中所述矩阵主体包括多个推杆通道，所述多个推杆至少部分位于所述推杆通道中。
8.一种用于向粘结部件移送成形的粘合剂元件的装置，其特征在于，所述装置包括：
具有真空工具主体和在其中形成的集气室的真空工具，所述真空工具进一步包括粘合剂元件保持面；以及
用于保持所述成形的粘合剂元件的存储容器。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述真空工具主体包括与所述集气室流体连通的出口管路。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述粘合剂元件保持面包括多个与所述集气室连通的真空管路。
11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述存储容器具有深度，所述深度足够保持多层成形的粘合剂元件。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述存储容器包括底座，所述底座具有在其中形成的集气室。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述存储容器包括内部，所述底座包括顶壁，所述顶壁具有多个形成于所述底座的集气室和所述内部之间的空气管路。
14.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述存储容器具有深度，所述深度足够保持仅有一层的成形的粘合剂元件。
15.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括矩阵，所述矩阵具有矩阵主体，所述矩阵主体具有上表面，所述上表面包括在其中形成的多个粘合剂保持孔。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述矩阵进一步包括具有连接于其上的多个推杆的推杆组件，并且其中所述矩阵主体包括多个推杆通道，所述多个推杆至少部分位于所述推杆通道中。
17.一种将成形的粘合剂元件移送至粘结部件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
制成一种具有真空工具的移送装置，所述真空工具具有真空体和在其中形成的集气室，所述真空工具进一步包括元件保持面，所述装置进一步包括用于保持成形的粘合剂元件的存储容器；
将所述真空工具定位于所述存储容器附近；
在所述真空工具内形成真空；
将所述元件保持面与所述存储容器内的成形的粘合剂元件接触，使得部分成形的粘合剂元件被吸引并藉此保持在所述元件保持面上；
定位粘结部件与由所述真空工具保持的成形的粘合剂元件接触；以及关掉所述真空工具中的真空。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，包括在粘结部件与成形的粘合剂元件接触之前加热粘结部件的步骤。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，包括制成一种具有矩阵主体的矩阵，所述矩阵主体具有上表面，所述上表面包括在其中形成的多个粘合剂保持孔，所述矩阵进一步包括具有连接于其上的多个推杆的推杆组件，并且其中所述矩阵主体包括多个推杆通道，所述多个推杆至少部分位于所述推杆通道中，藉此，通过所述真空工具将所述成形的粘合剂元件移送至所述矩阵并释放进入所述多个粘合剂保持孔，以及所述推杆向粘结部件推动成形的粘合剂元件的步骤。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，进一步包括，使用真空将所述成形的粘合剂元件保持在所述矩阵主体上表面的多个保持孔中。
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