焊接设备以及焊接方法与流程

1.本发明涉及焊接领域，尤其涉及玻璃与连接器之间的焊接。


背景技术：

2.目前，玻璃与连接器的焊接通常采用电烙铁焊接方式。在电烙铁焊接方式下，操作人员利用加热的电烙铁来对连接器和玻璃上的金属件(例如，银条)进行加热，从而将连接器和玻璃焊接在一起。为了获得稳定的焊接，通常要求操作人员能够准确地控制电烙铁的加热时间和加热温度。这对操作人员提出了较高的要求。然而，即便是经验丰富的操作人员，也容易出现加热不足或过度加热的情况。当加热不足时，无法将连接器与玻璃上的金属件焊接在一起。而当过度加热时，在一方面，连接器与玻璃上的金属件之间形成的焊接部容易断裂；在另一方面，容易对玻璃产生损害，导致玻璃出现裂痕或碎裂。
3.除了电烙铁焊接方式之外，也有人提出了利用电阻焊接方式来将连接器与玻璃上的金属件焊接在一起。传统的电阻焊接可以通过控制恒流或恒压，再通过调节焊接时间来控制焊接能量的输出。然而，这种控制方式依然很难在连接器与玻璃上的金属件之间获得稳定的焊接效果。


技术实现要素：

4.本发明所提出的技术方案旨在解决现有技术中难以在焊接件之间获得稳定焊接和/或焊接件在焊接过程中容易损坏的问题。
5.在本发明的一个方面，提供了一种焊接设备，所述焊接设备包括：能量递送装置，所述能量递送装置用于递送能量，以便焊接第一焊接件和第二焊接件；传感器，所述传感器用于感测从一预定时间起由所述能量递送装置递送的所述能量；以及控制器，所述控制器与所述能量递送装置和所述传感器通信地耦合，并且被配置成用于：响应于所述传感器感测到的从所述预定时间起由所述能量递送装置递送的所述能量达到了能量阈值，而控制所述能量递送装置停止递送所述能量。
6.在本发明的一个方面的至少一实施例中，所述控制器被进一步配置成用于：将由所述传感器感测到的所述能量与所述能量阈值进行比较。
7.在本发明的一个方面的至少一实施例中，所述控制器被进一步配置成用于：响应于从所述预定时间起的能量递送时间超过时间阈值，而控制所述能量递送装置停止递送所述能量和/或发出超时警报。
8.在本发明的一个方面的至少一实施例中，所述第一焊接件包括连接器，并且所述第二焊接件包括设置在玻璃上的金属件。
9.在本发明的一个方面的至少一实施例中，所述能量阈值被设置为大致等于这样的能量：所述能量能够使得焊接后所述第一焊接件与所述第二焊接件之间具有最大焊接力。
10.在本发明的一个方面的至少一实施例中，所述第一焊接件和/或所述第二焊接件的焊接表面上具有焊料，所述能量阈值与以下各项中的至少一项相关联：所述第一焊接件
的材料；所述第二焊接件的材料；所述第一焊接件与所述第二焊接件之间的焊接表面积；所述焊料的材料；以及所述焊料的厚度。
11.在本发明的一个方面的至少一实施例中，所述能量递送装置包括：电源，所述电源用于提供电力；以及焊接把手，所述焊接把手包括电极，所述电极电连接到所述电源并且用于与所述第一焊接件接触，以将来自所述电源的所述电力递送给所述第一焊接件，其中，所述传感器被配置成用于感测所述能量递送装置从所述预定时间起的耗电量，并且所述控制器被进一步配置成用于：将由所述传感器感测到的所述能量递送装置从所述预定时间起的所述耗电量与耗电量阈值进行比较；并且响应于所述传感器感测到的所述耗电量达到了所述耗电量阈值，控制所述能量递送装置停止递送所述电力。
12.在本发明的一个方面的至少一实施例中，构成所述电极的材料包括选自以下材料中的一种：碳和铬镍铁合金，所述能量阈值与以下各项中的至少一项相关联：构成所述电极的所述材料；以及所述电极的尺寸。
13.在本发明的一个方面的至少一实施例中，所述焊接把手还包括第一气体端口，所述控制器与所述第一气体端口通信地耦合，并且被配置成用于：控制所述第一气体端口吹气，以对所述第一焊接件进行冷却；或控制所述第一气体端口吸气，以使所述第一焊接件与所述焊接把手的所述电极紧密接触。
14.在本发明的一个方面的至少一实施例中，所述焊接把手还包括第二气体端口，所述控制器与所述第二气体端口通信地耦合，并且被配置成用于：控制所述第二气体端口吸气，以使所述第二焊接件与所述焊接把手上的所述第一焊接件紧密接触。
15.在本发明的一个方面的至少一实施例中，所述焊接设备还包括存储器，所述存储器用于存储与至少一次焊接相关联的参数，其中，与所述焊接相关联的所述参数包括以下各项中的至少一项：在所述焊接期间由所述能量递送装置递送的所述能量；以及所述能量递送装置在所述焊接期间的能量递送时间。
16.在本发明的另一方面，提供了一种焊接方法，所述焊接方法包括：向第一焊接件递送能量，以用于焊接所述第一焊接件与第二焊接件；感测从一预定时间起所递送的所述能量；以及响应于从所述预定时间起所递送的所述能量达到了能量阈值，而停止向所述第一焊接件递送所述能量。
17.在本发明的另一方面的至少一实施例中，所述焊接方法还包括：将从所述预定时间起所递送的所述能量与所述能量阈值进行比较。
18.在本发明的另一方面的至少一实施例中，感测从所述预定时间起所递送的所述能量的步骤包括：感测从所述预定时间起的耗电量，并且响应于从所述预定时间起所递送的所述能量达到了能量阈值而停止向所述第一焊接件递送所述能量的步骤包括：将感测到的从所述预定时间起的所述耗电量与耗电量阈值进行比较；以及响应于感测到的所述耗电量达到了所述耗电量阈值，停止向所述第一焊接件递送电力。
19.在本发明的另一方面的至少一实施例中，所述方法还包括：使焊接把手的第一气体端口向所述第一焊接件吹气，以冷却所述第一焊接件。
20.在本发明的另一方面的至少一实施例中，所述方法还包括：使焊接把手的第二气体端口吸气，以使所述第二焊接件与所述焊接把手上的所述第一焊接件紧密接触。
21.在本发明的另一方面的至少一实施例中，所述方法还包括：使焊接把手的第一气
体端口吸气，以使所述第一焊接件与所述焊接把手上的电极紧密接触。
22.在本发明的另一方面的至少一实施例中，所述能量阈值被设置为大致等于这样的能量：所述能量能够使得焊接后所述第一焊接件与所述第二焊接件之间具有最大焊接力。
23.在本发明的另一方面的至少一实施例中，所述能量阈值在100瓦特秒-1500瓦特秒之间。
24.在本发明的另一方面的至少一实施例中，所述能量阈值在300瓦特秒-500瓦特秒之间。
25.在本发明的另一方面的至少一实施例中，所述焊接方法还包括：响应于从所述预定时间起的能量递送时间超过时间阈值，而停止向所述第一焊接件递送所述能量和/或发出超时警报。
26.与现有技术相比，本发明具有以下优点中的一个或多个：
27.(1)本发明通过监测焊接过程中累计递送的能量，可以将每次焊接的能量波动控制很小的范围内(例如，在2％以内)，从而提高焊接的稳定性、和/或避免损坏焊接件；
28.(2)本发明的焊接设备的适用范围广，针对不同焊接件设置对应的能量阈值，能够针对不同的焊接件获得稳定的焊接效果。
附图说明
29.为了进一步阐明发明的各实施例的以上和其他优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。应当理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对本发明所要求保护范围的限制。
30.图1示出了根据本发明的实施例的焊接设备与连接器和玻璃之间的连接的简化框图。
31.图2示出了根据本发明的实施例的焊接方法的流程图。
32.附图标记：
33.1 焊接设备
34.10 能量递送装置
35.11 电源
36.13 焊接把手
37.131 电极
38.132 第一气体端口
39.134 第二气体端口
40.20 连接器
41.30 传感器
42.40 玻璃
43.41 金属件
44.50 控制器
具体实施方式
45.在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认
识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。
46.本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“其他实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一个实施例”或“其他实施例”或“一些实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
47.应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个实施例的理解，后文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于在下文披露的单个实施例的全部特征。
48.参照图1，图1示出了根据本发明的实施例的焊接设备1与连接器20和玻璃40之间的连接的简化框图。如图1所示，焊接设备1可包括能量递送装置10，能量递送装置10可包括电源11和焊接把手13，电源11可用于提供电力，焊接把手13上可设有电极131。电极131可电连接到电源11并与连接器20接触，以将来自电源11的电力传递给连接器20。当电源11通电时，在电极131处可生成热量，该热量可传导到与电极131接触的连接器20，将连接器20与玻璃40上的金属件41(例如，银条)焊接在一起。在一些实施例中，构成电极131的材料可包括碳。由于碳材料具有较高的电阻，因此利用碳电极，可高效地生成用于将连接器20与金属件41焊接在一起所需的热量，从而可以节约电源11的电力。此外，由于碳材料还具有柔性，因此利用碳电极，可以增大电极131与连接器20之间的接触面积，从而增大电极131与连接器20之间的热传导效率，这有利于节约电源11的电力。在其他实施例中，构成电极131可包括铬镍铁合金。
49.在一些实施例中，连接器20上可具有焊料，例如焊锡，当足够的热量被传导到连接器20时，可熔化连接器20上的焊料，从而将连接器20与玻璃40上的金属件41焊接在一起。替代地或附加地，焊料还可被设置在玻璃40的金属件41上。
50.参见图1，焊接把手13还可包括第一气体端口132，第一气体端口132可用于对准连接器20吹气，以便冷却连接器20，进而冷却连接器20与金属件41之间的被熔化的焊料。该冷却操作可加速在连接器20与玻璃40上的金属件41之间形成焊接部。此外，焊接把手13还可包括第二气体端口134，第二气体端口134可对准玻璃40吸气，以将玻璃40连同玻璃40上的金属件41吸附到焊接把手13上，从而使得金属件41与焊接把手13上的连接器20紧密接触。在连接器20与金属件41之间形成紧密接触，这有利于将连接器20与玻璃40上的金属件41稳固地焊接在一起。附加地，第一气体端口132还可用于对准连接器20吸气，以将连接器20吸附到焊接把手13上，从而使得连接器20与焊接把手13上的电极131紧密接触。在连接器20与电极131之间形成紧密接触，这可增大电极131与连接器20之间的热传导效率，有利于节约电源11的电力。在其他实施例中，连接器20可被安装到焊接把手13上，并与焊接把手13上的电极131接触。
51.参见图1，焊接设备1还可包括传感器30和控制器50。其中，图1中所示的能量递送装置10、传感器30、控制器50这三者之间的箭头方向表示信号或信息的传递方向。传感器30可感测从一预定时间(例如，每次焊接过程的起始时间、能量递送装置10开始递送能量的时间、或其他预定时间)起由能量递送装置10向连接器20递送的能量。在一些实施例中，传感器30所感测到的能量可以是能量递送装置10的电源11的耗电量。在一个实施例中，在焊接过程中，传感器30可以实时地感测电源11的累计耗电量。应当理解，本文所述的“累计”可以指从一预定时间起的累计或从一预定时间至当前时间的累计。“累计耗电量”可以指电源11从一预定时间起的耗电量或在一预定时间至当前时间内的耗电量，其中所述预定时间可以包括每次焊接过程的起始时间，所述当前时间可以包括传感器30在每次焊接过程中感测能量的时间。在其他实施例中，传感器30所感测到的能量可以是能量递送装置10的电极131处的热量。
52.传感器30可向控制器50传输感测到的能量。控制器50可以将传感器30感测到的能量与能量阈值进行比较，并且响应于该能量达到了能量阈值，而控制能量递送装置10停止递送能量。在一些实施例中，控制器50可以将传感器30感测到的电源11从预定时间起的耗电量与耗电量阈值进行比较，并且响应于该耗电量达到了耗电量阈值，而控制能量递送装置10停止递送电力，例如关闭电源11。附加地，在能量递送装置10递送能量期间，控制器50可以将能量递送装置10从预定时间(例如，每次焊接过程的起始时间、能量递送装置10开始递送能量的时间、或其他预定时间)起的能量递送时间与时间阈值进行比较，并且响应于该能量递送时间超过时间阈值，而控制能量递送装置10停止递送能量。附加地或替代地，控制器50可以响应于该能量递送时间超过时间阈值，而发出超时警报(例如，控制超时指示灯亮起)，以指示焊接失败。当连接器20与焊接把手13上的电极131接触不佳时，可导致连接器20与电极131之间的热传导效率降低，从而可能导致能量递送装置10的能量递送时间过长。通过设置时间阈值，一方面可以将能量递送装置10的能量递送时间控制在合适范围内，另一方面还可以通过能量递送时间超过时间阈值来指示连接器20与电极131可能出现接触不良。在一些实施例中，时间阈值可被设置在1秒-4秒之间。
53.在一些实施例中，传感器30可以是瓦特秒(watt second，ws)级传感器，该ws级传感器可以感测到低至1ws的能量。通过采用ws级传感器，可以有效地将每次焊接的能量波动控制在合理的范围内，从而改进连接器20与金属件41之间的焊接效果。
54.在一些实施例中，该能量阈值可被设置为大致等于这样的能量：该能量能够使得焊接后连接器20与金属件41之间具有最大焊接力。换言之，当能量递送装置10在一次焊接过程中累计向连接器20递送的能量达到了能量阈值时，连接器20与金属件41可被焊接在一起并且连接器20与金属件41之间具有最大焊接力。其中，焊接力是指当连接器20与金属件41被焊接在一起后，将连接器20拉离金属件41所需的力。在一些实施例中，可以通过实验来获得能够使得连接器20与金属件41之间具有最大焊接力的能量(例如，电源11的耗电量、或电极131处的热量等)，并将该能量设为能量阈值。在其他实施例中，可通过考虑以下因素中的至少一项来确定能量阈值：连接器20的材料、金属件41的材料、焊料的材料、电极131的材料、连接器20与金属件41之间的焊接表面积、焊料的厚度、电极131的尺寸等等。在一些实施例中，能量阈值可被设置在100ws-1500ws之间。在其他实施例中，能量阈值可被设置在300ws-500ws之间。
55.进一步地，控制器50还可被配置成用于：控制第一气体端口132吹气，以对连接器20与金属件41之间的被熔化的焊料进行冷却；或者控制第一气体端口132吸气，以使连接器20与焊接把手13上的电极131紧密接触。控制器50还可被进一步配置成用于控制第二气体端口134吸气，以使玻璃40上的金属件41与焊接把手13上的连接器20紧密接触。
56.此外，焊接设备1还可包括存储器(图1中未示出)，该存储器可用于存储与至少一次焊接相关联的参数，以供后续读取和分析。在一些实施例中，与焊接相关联的参数可包括以下各项中的至少一项：在所述焊接期间由能量递送装置10递送的能量、以及能量递送装置10在所述焊接期间的能量递送时间。
57.图2示出了根据本发明的实施例的焊接方法200的流程图。焊接方法200可以利用图1中的焊接设备1来实现。
58.在步骤202处，启动焊接过程。在一些实施例中，可由操作人员手动启动焊接过程，例如通过按压启动按钮来启动焊接过程。在其他实施例中，可自动启动焊接过程，例如，响应于上一焊接过程结束而自动启动下一焊接过程。方法200可行进至步骤204。
59.在步骤204处，吸附焊接件。在一些实施例中，当焊接过程启动时，控制器50可以控制能量递送装置10的第一气体端口132吸气，以将连接器20吸附到焊接把手13上，从而使得连接器20与焊接把手13上的电极131紧密接触。附加地或替代地，控制器50还可以控制第二气体端口134吸气，以将玻璃40连同玻璃40上的金属件41吸附到焊接把手13上，从而使得金属件41与焊接把手13上的连接器20(其中，连接器20可以被吸附到焊接把手13上或被安装到焊接把手13上)紧密接触。方法200可行进至步骤206。
60.在步骤206处，递送能量。在一些实施例中，控制器50可以在控制第一气体端口132和/或第二气体端口134吸气的同时或在此之后，控制开启电源11。当电源11开启后，电源11可提供电力。当该电力传递到电极131处时，在电极131处可生成热量，该热量可传导到与电极131接触的连接器20，以熔化连接器20和/或金属件41上的焊料，从而将连接器20与金属件41焊接在一起。方法200可行进至步骤208。
61.在步骤208处，感测能量。在一个实施例中，传感器30可在电源11开启后实时感测电源11的累计耗电量。方法200可行进至步骤210和步骤212。
62.在步骤210处，判断感测到的能量是否达到了能量阈值？在一个实施例中，控制器50可以将传感器30感测到的电源11的累计耗电量与耗电量阈值进行比较。当判断出传感器30感测到的能量(例如，耗电量)尚未达到能量阈值(例如，耗电量阈值)时，方法200可返回到步骤206，能量递送装置10继续递送能量。当判断出传感器30感测到的能量达到了能量阈值，方法200可行进至步骤212。
63.在步骤212处，停止递送能量。在一个实施例中，控制器50可以响应于判定电源11的累计耗电量达到了耗电量阈值，而控制关闭电源11，以便停止递送电力。方法200可行进至步骤214。
64.在步骤214处，冷却以形成焊接部。在一个实施例中，控制器50可以控制能量递送装置10的第一气体端口132和/或第二气体端口134停止吸气，并进一步控制第一气体端口132吹气，以对连接器20与金属件41之间的被熔化的焊料进行冷却，从而加速在连接器20与金属件41之间形成焊接部。在其他实施例中，连接器20与金属件41之间的被熔化的焊料可随时间自然冷却并凝固形成焊接部。方法200可行进至步骤216。
65.在步骤216处，结束焊接过程。在一些实施例中，当该焊接过程结束时，可以自动地或响应于操作人员的指令而进入下一焊接过程。
66.附加地，在执行步骤208之后，还可与步骤210并行地执行步骤211。在步骤211处，判断能量递送时间是否超过时间阈值？在一些实施例中，控制器50可以将能量递送装置10从预定时间(例如，每次焊接过程的起始时间、能量递送装置10开始递送能量的时间、或其他预定时间)起的能量递送时间与时间阈值进行比较，以判断该能量递送时间是否超过时间阈值。当判断出该能量递送时间没有超过时间阈值时，方法200可返回到步骤206，能量递送装置10继续递送能量。当判断出该能量递送时间超过时间阈值时，方法200可行进至步骤213。
67.在步骤213处，停止递送能量和/或发出超时警报。在一些实施例中，控制器50还可以响应于判定能量递送时间超过时间阈值，而控制能量递送装置10停止递送能量，例如控制关闭电源11。附加地或替代地，控制器50可以响应于判定能量递送时间超过时间阈值，而发出超时警报(例如，控制超时指示灯亮起)，以指示焊接失败。方法200可行进至步骤216，结束该焊接过程。
68.在以上所述的实施例中，可以并列执行步骤210和步骤211。然而，步骤210和步骤211的顺序可以被调整。例如，可以先执行步骤210，再执行步骤211，诸如，可以在步骤208之后先执行步骤210，然后步骤210的“否”分支可以不流向步骤206，而是流向步骤211。再例如，可以先执行步骤211，再执行步骤210，诸如，可以在步骤208之后先执行步骤211，然后步骤211的“否”分支可以不流向步骤206，而是流向步骤210。
69.以上步骤均是示例性的，并不旨在构成限定。本领域技术人员可根据其需要增加一个或多个步骤、或删减上述步骤中的一个或多个、或将上述步骤中的一个或多个进行合并或替换、或将上述步骤中的一个或多个的顺序进行调整。
70.尽管已经根据本发明的优选实施例描述了本发明，然而并不旨在受限于此，而是仅受所附权利要求书中所阐述的范围限制。