专利名称：用于将至少两个零件持久连接的、包括至少一个能量源的装置的制作方法
技术领域：
本发明所涉及的是一个用于将至少两个零件持久连接起来的装置，它包括至少一个用于提供生产连接所需能量的能量源。
背景技术：
持久性连接可例如通过钎焊或熔焊而产生。连接的耐久性可通过如下方式取得对需要相互连接的零件进行片段式加热，使之液化，从而使零件在重新冷却时，两个零件的材料可以形成相互嵌合的连接。用于加热的是能量源。
除电焊以外，激光焊接也是熟知的方法。与热元件焊接和其他焊接方式相比，激光焊接具有一个优点，即不会产生零件机械应力，且由于热传导被限制在局部，可提供出一种近乎无磨损的工艺。这种焊接以无接触的方式进行，不同粘度的材料可以相互连接起来。
而激光焊接的缺点是，需要使用高成本的激光设备。此外在使用激光射束时还需要采取特殊的防护措施，以保障设备区域内工作人员的安全。
发明内容
本发明所需解决的任务在于，展示一种本文开头所提到类型的装置，通过它能够以低成本的方式实现激光焊接的优点。
根据本发明，这一任务是通过以发光二极管(LED)作为能量源而解决的。
符合本发明的装置不含有复杂和高昂的激光设备，而是含有至少一个发光二极管。发光二极管很有利，它工作时不需要很大的能量。与使用激光射束相比，使用发光二极管所需要的保护措施极少，同时发光二极管也能在至少两个零件间实现无接触的连接，即熔焊。在此发生极少量的、被限制在局部的热传导，主要可通过多个发光二极管来获得。不会产生零件机械应力。
零件的接合通过零件材料吸收辐射能量，辐射能量转化为热能而进行。在连接范围内形成限于局部的熔液。
本发明的第一例改进方案设计如下发光二极管通过至少一个传导光波的光学系统与零件的连接区域以可传导光波的方式相连。由发光二极管所产生的光，被光学系统导向零件的连接区域并被引入其中。此时借助传导光波的光学系统而进行光的分布，以使点状的光源LED转化为一个均匀发光的平面。从而以低成本的方式实现了整个焊缝的同步焊接，与使用激光设备的通常焊接相比，还降低了必需的生产时间。
为了在零件之间形成牢固的连接，应挑选出零件所适合的材料。根据本发明的一例改进方案，需要相互连接的零件由同一种材料或相互不同的材料制成。塑料可以是工艺聚合物。可在塑料中加入添加剂，以便生产出有色塑料，对于肉眼而言它们具有相同外观，但却具有彼此不同的吸收特性。例如可以将所需连接零件中的至少一个设计为透明，所需连接零件中至少一个为不透明。借助发光二极管的光，透明的零件首先被透射，光穿透这一零件并随后到达不透明的零件。这种由激光焊接而被人们熟知的透射方法，在使用本发明装置的LED焊接中同样得以实现。而对于一个发光二极管，此时所需要的功率仅为大约3到10瓦。
本发明的另一例方案规定，传导光波的光学系统中含有一个聚焦元件，它被安装在光波传导方向上，位于零件连接区域之前。通过这一聚焦元件，连接区域内的光可以被聚焦到具有吸收性质的塑性材料上。
传导光波的光学系统可含有由PMMA、PC和类似材料构成的光波导。光波导，即传导光波的光学系统最好由玻璃制成，以便避免损耗和在局部不期望发生的加热。玻璃还可被加以成型和切削加工，因此传导光波的光学系统可具有很高的塑形自由度。
本发明的一例改进方案提出了其他的结构建议，即装置具有需要连接零件的夹具，由以框架形式包围着夹具的发光二极管作为能量源。由此在结构上使用了多个发光二极管。这些发光二极管被以框架的形式安装，从而将两个零件的连接区域包围起来。连接区域也同样可以是框架式结构，例如两个需要相互连接的零件的环绕形焊缝。借助以框架方式排列的发光二极管，通过它们的同时工作，可以制造出框形的焊缝。通过传导光波的光学系统，发光二极管的光被同步导入整个连接区域内。光学系统可保证光被均匀地导入连接区域。与使用激光时相似，发光二极管的光具有相同的波长，通过传导光波的光学系统而达到了与使用激光时类似的相干性。
最后，本发明的另一例方案设计如下焊缝将一个盖帽与一个电子元件、最好为一个微型开关的管座连接起来。焊接过程所必需的接合力，通过待接合零件相切的位置安排而得以实现。
图纸中提供了本发明的结构方案示例，给出了其他发明特征。图示为图1本发明设备的简略俯视2图1所示设备的部分侧视图具体实施方式
图1显示了用于将两个零件进行持久连接的、符合本发明的设备。盖帽4在该图中为俯视图形式，图2中同样对该零件作了显示。图1中的盖帽4被固定在一个夹具当中，并被若干发光二极管2以框架的形式而包围。由发光二极管2发出的光被同步传导到夹具上，位于夹具上的零件可以通过该光而被相互焊接起来。
图2显示了微型开关的管座3和这些微型开关的盖帽4。图2中帽壁5的透明片段与一个发光二极管2相配。在发光二极管2和帽壁5之间，安装着传导光波的光学系统6，它包括一个由玻璃制成的光波导7和一个聚焦元件8。传导光波的光学系统6与帽壁5和管座3的表面相隔一定间距，该间距与透镜结构的聚焦元件8的焦距相符。图1中的多个发光二极管2依一个环绕形轮廓而排列，其中每个与发光二极管2相配的传导光波的光学系统6与待连接零件的表面相隔一个理想的间距。
管座3在其面向帽壁5的表面内具有一突起9。突起9与帽壁5相互靠临保持一个预应力，接触面同时是两个零件的连接区域。发光二极管2的光便被聚焦到这一区域中。聚焦过程在管座3和盖帽4的整个范围上进行。图1中仅展示了超出管座3的盖帽4。通过管座3和盖帽4的焊接，两个零件之间产生了不透气和不透水的牢固连接。这一连接是通过LED焊接过程而发生的，可以不采用其他的连接方式，例如机械定位或粘合。
权利要求
1.用于将至少两个零件之间持久连接的设备，包括至少一个用来提供生产连接所需能量的能量源，其特征为能量源为一个发光二极管(LED)(2)。
2.符合权利要求1的设备，其特征为发光二极管(2)通过至少一个传导光波的光学系统(6)而与零件的连接区域以光波传导方式相连。
3.符合权利要求1或2的设备，其特征为需要相互连接的零件由同一种或相互不同的塑料制成。
4.符合权利要求3的设备，其特征为发光二极管(2)具有大约3瓦到10瓦的消耗功率。
5.符合以上权利要求中一项的设备，其特征为待连接的零件中至少一个为透明，待连接的零件中至少有一个为不透明。
6.符合权利要求2至5其中一项的设备，其特征为传导光波的光学系统(6)包括一个聚焦元件(8)，它被安装在光波传导方向上，零件连接区域之前。
7.符合权利要求6的设备，其特征为传导光波的光学系统(6)中具有一个由玻璃制成的光波导(7)。
8.符合以上权利要求中一项的设备，其特征为它具有一个待连接零件的夹具，且由以框架形式包围着该夹具的发光二极管(2)作为能量源。
9.符合权利要求8的设备，其特征为通过框架形式排列的发光二极管(2)可制造出一条框架形状的焊缝。
10.符合权利要求9的设备，其特征为焊缝使盖帽(4)与一个电子元件、最好为微型开关的管座(3)相互连接。
全文摘要
用于将至少两个零件之间持久连接的设备，包括至少一个用来提供生产连接所需能量的能量源，其特征为能量源为一个发光二极管(LED)(2)。
文档编号G02B27/00GK1958273SQ200610143608
公开日2007年5月9日 申请日期2006年11月2日 优先权日2005年11月2日
发明者M·科普塞尔 申请人:思博奥登堡有限责任两合公司