ES2254685T3

ES2254685T3 - Metodo y aparato para la soldadura por vibracion de componentes de termoplastico.

Info

Publication number: ES2254685T3
Application number: ES02734944T
Authority: ES
Inventors: Stephen Field; Michael Glover
Original assignee: Bowmead Holdings Inc
Current assignee: Bowmead Holdings Inc
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2006-06-16
Anticipated expiration: 2022-06-07
Also published as: US20060260760A1; MXPA03011322A; EP1397238B1; CN1538905A; ATE309079T1; CA2349795A1; US20060283554A1; DE60207248T2; WO2002098635A1; US7343950B2; EP1397238A1; DE60207248D1; CN1309550C; US7122088B2; KR20040026143A; US20040108040A1

Abstract

Un método para formar una unión soldada por vibración entre unos primer y segundo miembros (32, 33) y una pieza de unión (47, 100), de tal manera que dichos miembros (32, 33) y dicha pieza de unión (47, 100) están compuestos, al menos en parte, de material termoplástico, comprendiendo dicho método proporcionar una cabeza vibratoria (52); proporcionar dicha pieza de unión (47), que tiene una primera porción (48) destinada a soldarse a dichos primer y segundo miembros (32, 33), y una segunda porción (49), que se extiende desde dicha primera porción (48) para ser montada en un elemento de fijación o aplique (50) unido a dicha cabeza vibratoria (52), y para soportar dicha primera porción (48) desde dicho aplique (50); montar la segunda porción (49) de dicha pieza de unión (47) en dicho aplique (50) unido a dicha cabeza vibratoria (52); montar dichos primer y segundo miembros (32, 33) en apliques (55, 56) que son independientes de dicha cabeza vibratoria; crear una fuerza de acoplamiento entre dicho primer miembro (32) y uno de los lados de dicha primera porción (48) de dicha pieza de unión (47), así como una fuerza de acoplamiento entre dicho segundo miembro(33) y un lado opuesto de dicha primera porción (48) de dicha pieza de unión (47); mantener dichas fuerzas de acoplamiento al tiempo que se hace vibrar la pieza de unión (47) por medio de dicha cabeza vibratoria (52) a una frecuencia de entre 50 y 500 Hz, con el fin de crear calor generado por fricción para fundir el material de los extremos (34) de dichos miembros y de cada uno de los respectivos lados opuestos de la primera porción (48) de dicha pieza de unión, de tal modo que dicho material fundido forma, al enfriarse, una soldadura (66, 67) entre dicha pieza de unión (47) y dichos miembros (32, 33); y de tal manera que dichas fuerzas de acoplamiento entre dichos primer y segundo miembros (32, 33) y dicha pieza de unión (47) se aplican independientemente del funcionamiento de la cabeza vibratoria (52).

Description

Método y aparato para la soldadura por vibración de componentes de termoplástico.

Campo de la invención

Esta invención se refiere en general a métodos para ensamblar componentes termoplásticos y, más en particular, a métodos y aparatos para manufacturar bastidores de puertas y ventanas usando técnicas para soldar por vibración.

Antecedentes de la invención

Actualmente, los bastidores de plástico para puertas y ventanas se ensamblan típicamente a partir de perfiles extruidos de cloruro de polivinilo (PVC, por sus siglas en inglés) que usando tecnología para soldar por placa caliente. Típicamente, el proceso para soldar esquinas involucra presionar los extremos de corte cónico de dos perfiles contra una placa metálica caliente recubierta de Teflón. Después de que el material PVC se ha fundido, la placa de metal calentada se retira y entonces los dos extremos se presionan uno contra el otro para formar una unión soldada sellada herméticamente. Comúnmente, al manufacturar un ensamble de bastidor de cuatro lados se usa equipo para soldar de una, dos o cuatro cabezas. Para equipo de soldar de cuatro cabezas, se ensambla el bastidor completo en una operación y, tomando en cuenta el tiempo requerido para instalar el bastidor, cargar el perfil, soldar la esquina, enfriar y descargar el bastidor, el tiempo del ciclo total es de alrededor de dos minutos.

Además de ser un proceso comparativamente lento, una desventaja más de soldar con placa caliente es que se crea una gran cantidad de rebabas de plástico en la línea de soldadura, las cuales se tienen que quitar de forma mecánica a través de un proceso que puede involucrar operaciones de corte, alisado y enrutado. En general, el equipo que se requiere para quitar las rebabas es complejo y caro y el proceso también puede dañar algunas cubiertas superficiales aplicadas a los perfiles extruidos. Además, debido a que el material de las rebabas de plástico se contamina durante el proceso de soldar, el material de desperdicio retirado no se puede reciclar y el material contaminado también puede afectar la resistencia final de la soldadura. Finalmente, para lograr de forma consistente una esquina cuadrada en ángulo recto, el equipo incorpora sistemas de soporte mecánico complejos y elaborados.

La soldadura por vibración es un método que se usa comúnmente para soldar entre sí las paredes extremas alisadas planas de dos componentes termoplásticos. Como se describe en la Patente de E.UU. 4,352,711, el proceso típico para soldar por vibración involucra un componente que se mantiene firmemente colocado en un soporte inferior estacionario, mientras que un segundo componente se mantiene firmemente colocado en un soporte superior movible. Al aplicar presión y mover muy rápidamente el soporte superior, se genera calor debido a la fricción superficial, en un periodo de tiempo muy corto, que funde las dos superficies de contacto de los componentes que se van a soldar y así, además de un tiempo de ciclo corto, una ventaja clave adicional de la soldadura por vibración es que se genera mínima cantidad de rebaba, de manera que se puede reducir substancialmente la necesidad de quitar mecánicamente la rebaba. En general, las dos partes componentes de plástico son moldeadas por inyección y esto permite que se incorporen diques y otros elementos para la rebaba dentro de los componentes. Como resultado, aún con la rebaba limitada que se genera, su movimiento y ubicación se controla de tal forma que visualmente no es obstruye ni es desagradable.

En el pasado se han hecho diversos esfuerzos para usar técnicas para soldar por vibración y para ensamblar bastidores de plástico, pero sin éxito comercial. En la Patente de EE.UU. 5,902,657 de Hanson et al, se describen dos procesos alternativos que se desarrollaron específicamente para manufacturar bastidores de puertas y ventanas. Una técnica utiliza un aparato similar a un soldador de placa caliente convencional en donde una placa de metal vibratoria se mueve rápidamente hacia atrás y hacia delante entre los extremos de dos perfiles. Para crear una unión soldada, entonces se retira la placa de metal y los dos perfiles se presionan uno contra el otro. Como se describe, hay algunos problemas técnicos con este proceso ya que, a diferencia de soldar con placa caliente, sólo se calienta una capa de superficie delgada y como resultado, cuando la placa de metal vibratoria se mueve hacia fuera, la pequeña cantidad de material plástico superficial que se ha fundido se retira y/o rápidamente se enfría, así que cuando finalmente se presionan los dos perfiles la unión soldada formada entre los dos perfiles es mala.

Hay también algunos cuestiones técnicas relacionadas con el segundo proceso alternativo descrito en la Patente de EE.UU. 5,902,657. Con este método para un bastidor de cuatro lados, se mantienen fijos dos lados opuestos, mientras que los otros dos lados se pueden mover. Los lados movibles se mantienen en soportes que se conectan a cuatro cabezas vibratorias que se colocan en extremos de esquinas de perfil cuando se sueldan directamente dos perfiles de pared delgados huecos. Debido a que la cabeza vibratoria se mueve hacia atrás y hacia delante muy rápidamente, es muy difícil controlar exactamente la posición final de la cabeza vibratoria y, en consecuencia, las delgadas paredes del perfil no se alinean correctamente lo que da como resultado una resistencia reducida de la soldadura de esquina, así como una línea de unión dispareja que es visualmente notable.

Con soldadura de vibración, típicamente hay una zona mínima de perturbación en la línea de soldar. Sin embargo, para plásticos reforzados con fibra de vidrio como se describe en la Patente de EE.UU. 5,874,146 de Kagan et al, se pueden obtener resistencias estructurales más altas con una zona de soldadura amplia, que permite que algunas de las fibras de vidrio se orienten fuera de la dirección de flujo y a través de la interfaz de soldadura.

El documento GB-A-2.033.394 describe un método para unir extremo con extremo dos cilindros de resina plástica epoxídica, mediante la aplicación de una fuerza estática en los cilindros con el fin de forzar las superficies opuestas a un contacto íntimo una con otra, y el sometimiento a las superficies a un movimiento rotativo para calentar las superficies por encima de la temperatura de transición del vidrio. El movimiento rotativo se detiene a continuación y la fuerza estática se mantiene mientras se enfrían las superficies coincidentes. En una realización práctica, se unen simultáneamente una disposición de tres objetos cilíndricos coaxiales al hacer que el objeto central rote por medio de una correa rotativa, o que vibre, con respecto a los otros dos objetos, al tiempo que se aplica una fuerza estática a los tres objetos con el fin de forzarlos a un contacto íntimo unos con otros por sus respectivas superficies coincidentes.

El documento DE-A1-109809956 describe un método para disponer contiguamente dos perfiles de enmarcado termoplásticos con el fin de crear una junta de esquina cortada en inglete, mediante el uso de dos placas planas de plástico. Por medio de unos pasadores de colocación, las dos placas termoplásticas planas se fijan a los extremos cortados en inglete de los dos perfiles de enmarcado, y estas dos placas termoplásticas tienen la misma forma y están fabricadas del mismo material que los perfiles de enmarcado. Las dos placas planas se encajan una con otra y se sueldan de manera convencional utilizando un soldador de placa caliente. Las dos placas planas se funden entonces a su través, de tal manera que el material fundido fusiona los dos perfiles uno con otro, y de forma que la rebaba líquida de plástico en exceso creada a través del procedimiento de soldadura se elimina de manera convencional utilizando procedimientos mecánicos.

Sumario de la invención

La invención proporciona un método para formar una conexión de soldadura vibratoria entre un primero y un segundo miembros y una pieza de unión, en donde los miembros y la pieza de unión están compuestos al menos en parte de material termoplástico, de tal modo que el método comprende proporcionar una cabeza vibratoria; proporcionar la pieza de unión, que tiene una primera porción destinada a soldarse a los miembros primero y segundo, y una segunda porción, que se extiende desde la primera porción para ser montada en un soporte o elemento de fijación unido a la cabeza vibratoria, y para soportar la primera porción desde el soporte; montar la segunda porción de la pieza de unión en el soporte unido a la cabeza vibratoria; montar los miembros primero y segundo en soportes que son independientes de la cabeza vibratoria; crear una fuerza de acoplamiento entre el primer miembro y uno de los lados de la primera porción de la pieza de unión, así como una fuerza de acoplamiento entre el segundo miembro y un lado opuesto de la primera porción de la pieza de unión; mantener las fuerzas de acoplamiento al tiempo que se hace vibrar la pieza de unión por medio de la cabeza vibratoria a una frecuencia de entre 50 y 500 Hz, con el fin de crear calor generado por fricción para fundir el material de los extremos de los miembros y de cada uno de los respectivos lados opuestos de la primera porción de la pieza de unión, de tal modo que dicho material fundido forme, al enfriarse, una soldadura entre la pieza de unión y los miembros; y de tal manera que las fuerzas de acoplamiento entre los miembros primero y segundo y la pieza de unión se aplican independientemente del funcionamiento de la cabeza vibratoria.

De preferencia, las fuerzas de acoplamiento proporcionan presión uniforme en cada lado de la pieza de unión. Las fuerzas de acoplamiento deseablemente se varían en la duración de la etapa de soldar, de tal forma que después de que se haya logrado el grado deseado de fundición de los materiales de las caras que se acoplan, cada fuerza de acoplamiento se reduce a un nivel en donde el material fundido permanece fundido colocado entre los extremos de los miembros y la pieza de unión.

De preferencia, la pieza de unión tiene un reborde plano que se extiende en un ángulo con respecto a cada uno de los miembros, de tal modo que la pieza de unión incorpora un apéndice removible, que es una extensión del reborde plano. El apéndice se mantiene en el soporte conectado a la cabeza vibratoria y después que la etapa de soldar se ha completado, se retira. De preferencia, el apéndice tiene una forma geométrica que se mantiene en el soporte en un hueco de inserción con una forma geométrica similar, por ejemplo, forma de T, de tal manera que la pieza de unión se mantiene firmemente en posición por medio de uniones de resorte de metal o algo similar. Alternativamente, la pieza de unión puede incorporar huecos de inserción para acoplarse con patillas insertables en el soporte para asegurar en su posición a la pieza de unión.

Para una aplicación particular, el proceso de soldadura de esquina por vibración se controla ajustando la duración de la operación de la cabeza vibratoria para amplitud, frecuencia y fuerza de acoplamiento específicas.

Desde otro aspecto, la invención proporciona un aparato para formar una conexión de soldadura vibratoria entre caras extremas de un primer y un segundo miembros y una pieza de unión, y en donde los miembros del bastidor y la pieza de unión al menos en parte están compuestos de un material termoplástico, de tal manera que dicho aparato comprende: a) una cabeza vibratoria que incluye un dispositivo de impulsión destinado a hacer vibrar la cabeza en un plano predeterminado y a una frecuencia de entre 50 y 500 Hz; b) elementos primero y segundo de fijación o soportes opuestos, cada uno de los cuales tiene una estructura de abrazamiento destinada a asegurar sobre la misma uno respectivo de los miembros primero y segundo, y de tal modo que los soportes primero y segundo soporten los miembros primero y segundo de manera que se muevan independientemente de la cabeza vibratoria; c) un tercer elemento de fijación o soporte, unido a la cabeza vibratoria de manera que sujete la pieza de unión, de tal modo que la pieza de unión comprende una primera porción, destinada a soldarse a los extremos de los miembros primero y segundo, así como una segunda porción, que se extiende desde la primera porción y está destinada a soportarla, y de tal modo que el tercer soporte está diseñado para sujetar la segunda porción de la pieza de unión y está colocado de manera que permita a la primera porción acoplarse a las caras de extremo cuando se sujeta la segunda porción por el tercer soporte; d) una estructura de guía, destinada a guiar el movimiento relativo entre los miembros y la pieza de unión según una dirección perpendicular a las caras de extremo, de tal manera que se facilite el acoplamiento entre las caras opuestas de la pieza de unión y los miembros primero y segundo, respectivamente; e) dispositivos de accionamiento por presión, acoplados a los soportes primero y segundo al objeto de proporcionar una fuerza de acoplamiento entre los lados opuestos de la pieza de unión y los miembros primero y segundo; y f) un sistema de control, destinado a regular el funcionamiento del aparato de soldadura por vibración.

De preferencia, hay mecanismos de ajuste asociados con cada activador de presión, por lo cual la fuerza de acoplamiento proporcionada por cada activador de presión se ajusta de forma independiente. En esta forma, se puede proporcionar una fuerza de acoplamiento variable a través de la duración de la etapa de soldadura.

El tercer soporte que sostiene la pieza de unión de preferencia se ubica de tal forma que el reborde plano de la pieza de unión esté balanceado y colocado típicamente en una posición central, siendo movibles los soportes, primero y segundo, independientemente de este tercer soporte.

La invención también contempla un sistema para interconectar una serie de miembros de bastidor alargados para formar un bastidor cerrado. En este sistema los extremos adyacentes de los miembros contiguos del bastidor se acoplan usando el aparato antes mencionado. El miembro del bastidor puede ser un bastidor rectangular, de tal modo que se pueden proporcionar un grupo de los aparatos antes mencionados en cada una de las cuatro esquinas del bastidor.

Los miembros para enmarcar no se necesitan ensamblar en ángulos rectos, sino que de hecho se pueden conectar en cualquier ángulo seleccionado en el intervalo de 90º a 15º. Los ángulos de los miembros contiguos del bastidor con respecto a la pieza de unión también pueden ser diferentes. No es esencial que los miembros para enmarcar sean rectos, sino al contrario, uno o más de los miembros para enmarcar puede ser curvado longitudinalmente.

El sistema para interconectar los miembros del bastidor se puede usar para ensamblar esos miembros alrededor de un panel interno antes de que los miembros del bastidor se suelden para formar un ensamble completo con el panel. El panel puede ser de cualquier composición deseada como un material de lámina de vidrio o de plásticos rígidos, una unidad vidriada aislante, una lámina de extrusión con cavidades múltiples o algo similar.

La invención además proporciona un bastidor que comprende una diversidad de miembros alargados de bastidor, de tal manera que los extremos adyacentes de pares de los miembros que se interconectan a través de una pieza de unión interpuesta, en donde los miembros del bastidor y la pieza de unión están compuestos, cada uno de ellos, al menos en parte, de un material termoplástico, y la pieza de unión tiene un reborde plano que se extiende en un cierto ángulo con respecto a cada uno de los miembros de bastidor, caracterizado por que cada una de las piezas de unión está asegurada a un par de miembros de bastidor adyacentes por medio de uniones soldadas por vibración en los lados opuestos de la pieza de unión.

De preferencia cada perfil hueco tiene una pared periférica que proporciona una superficie para soldarse al reborde plano. El perfil hueco de los miembros del bastidor se pueden subdividir en dos o más cavidades.

De preferencia el reborde plano tiene un grosor en el intervalo de 2 a 12 mm y de preferencia de 3 a 6 mm.

Las superficies planas del reborde plano pueden incorporar un terminado de superficie texturizada para mejorar la formación de calor generado por fricción.

Los miembros del bastidor de preferencia están compuestos de material termoplástico reforzado con fibra de vidrio, como el cloruro de polivinilo. Los miembros de bastidor pueden tener revestimientos o terminados decorativos incorporados en sus superficies externas.

De preferencia la pieza de unión puede tener patas integrales que se extienden desde los lados opuestos del reborde plano, las patas se dimensionan para acoplarse longitudinalmente dentro de los interiores huecos de los miembros adyacentes del bastidor. Cada una de las patas integrales de la pieza de unión puede incorporar un dispositivo para centrar de resorte integral. Además, los miembros de perfil hueco del bastidor se pueden fijar a las patas de las piezas de unión por medio de puntos de soldadura ultrasónica en lugares espaciados del reborde plano.

De preferencia a los extremos de los perfiles de bastidor se cortan a inglete para proporcionar el ángulo de esquina deseado del bastidor, por ejemplo, un corte a inglete de 45º para proporcionar una esquina de 90º. Los extremos cortados a inglete de los perfiles de bastidor se pueden formar con un corte llamado de dado (canal de lado abierto) y se puede aplicar una placa de presión en los extremos cortados a inglete de la cara frontal del perfil de bastidor durante el proceso de soldar, para prevenir que la apariencia de esta cara frontal sea estropeada por alguna rebaba líquida de soldadura.

La pieza de unión puede incorporar dispositivos tales como cavidades o receptáculos de retención, acanaladuras o puntos de soldadura para colocar o recibir la rebaba líquida de plástico generada durante la soldadura por vibración.

Hay tres aplicaciones preferidas para el proceso de soldar esquinas por vibración, a saber: i) en donde los miembros del bastidor se ensamblan alrededor de una unidad de vidrio aislante y en donde el sellador de silicón se aplica en huecos entre el bastidor ensamblado y la unidad de vidrio aislante; ii) en donde láminas vidriadas se adhieren directamente a los lados de un ensamble de bastidor usando sellador de silicón, y iii) en donde un bastidor ensamblado se ubica entre láminas vidriadas espaciadas.

Breve descripción de los dibujos

La siguiente es una descripción a manera de ejemplo de ciertas modalidades de la presente invención, se hace referencia a los dibujos que acompañan, en los cuales:

Las Figuras 1A y 1B son vistas en elevación de un ensamble de esquina de bastidor fabricado a partir de un perfil cuadrado, extrusiones de PVC rellenados con fibra de vidrio y soldados en la esquina usando tecnología para soldar por placa caliente convencional.

La Figura 2 es una sección transversal tomada en la línea 1-1 en la Figura 1 a través de un ensamble de esquina.

La Figura 3 es una vista en elevación del soporte de prueba para la prueba de esquina de termoplástico según se especifica en el "Estándar de Ventanaje de América del Norte", (NAFS-1, por sus siglas en inglés).

La Figura 4 es un detalle en perspectiva en despliegue de un ensamble de esquina de bastidor que incorpora un apéndice removible en el borde del lado externo donde las extrusiones de termoplástico se sueldan por vibración en las esquinas a una trama de esquina diagonal.

La Figura 5 es una sección transversal horizontal de un ensamble de esquina de bastidor, en donde las extrusiones de termoplástico se sueldan por vibración a una pieza de unión de reborde plano diagonal que incorpora un apéndice removible en el borde del lado externo.

La Figura 6A es una vista en perspectiva de un aparato para soldar por vibración una sola esquina.

La Figura 6B es un diagrama esquemático del sistema de control para un aparato para soldar por fricción una sola esquina.

La Figura 7A es una vista en planta de un aparato para soldar por vibración una esquina sencilla, con las extrusiones instaladas en los soportes antes del proceso de soldar.

La Figura 7B es una vista similar a la de la Figura 7A que muestra el aparato para soldar por vibración en una esquina sencilla durante el proceso de soldar.

La Figura 8A es una vista en perspectiva en despliegue y la Figura 8B es una vista en perspectiva de un ensamble de bastidor de esquina soldada por vibración que incorpora una pieza de unión con un reborde plano y un apéndice removible en el borde inferior.

La Figura 9A es un detalle en sección transversal de una trama de reborde plano que incorpora trampas de rebaba.

La Figura 9B es un detalle en sección transversal de una trama de reborde plano que incorpora cordón de soldadura.

La Figura 10 es un detalle en sección transversal de los soportes movibles que sostienen los perfiles de bastidor en posición durante el proceso de soldar por vibración.

La Figura 11 es una vista en perspectiva de una pieza de unión con un reborde plano y un apéndice con forma de T removible en el borde del lado externo.

La Figura 12A es un detalle en perspectiva de una pieza de unión con un reborde plano y que incorpora un apéndice removible con un conjunto doble de ranuras de forma de L en el borde de atrás.

La Figura 12B es una vista en elevación en despliegue de la parte superior de un soporte que sostiene una pieza de unión y una trama de pieza de unión de reborde plano según se muestra en la Figura 12A.

La Figura 12C es una sección transversal vertical del soporte que sostiene una pieza de unión con una pieza de unión de reborde plano según se muestra en la Figura 12B.

La Figura 13 es una vista en perspectiva de una trama de esquina con un apéndice removible en el borde inferior.

La Figura 14A es una vista en planta de la parte superior de un soporte de pieza de unión que incorpora un dispositivo de tira de presión separado.

La Figura 14B es un detalle en sección transversal vertical de un soporte de trama de esquina que incorpora un dispositivo de tira de presión separado.

La Figura 15A es un detalle de una vista en planta en sección transversal de un ensamble de esquina del bastidor, en donde las extrusiones plásticas de termoplástico se sueldan por vibración en la esquina usando una cuña de esquina con una trama diagonal y patas integrales.

La Figura 15B es un detalle en sección transversal del ensamble de esquina de bastidor según se muestra en la Figura 15A, en donde el perfil para bastidor de plástico es soldado ultrasónicamente por puntos a las patas integrales de la cuña de esquina.

La Figura 15C es un detalle en elevación y en sección transversal del perfil para bastidor de plástico y de cuña de esquina según se muestra en la Figura 15A.

La Figura 16 es una vista fragmentaria en planta del aparato para soldar por vibración que muestra que los perfiles para bastidor se pueden ensamblar en ángulos que varían con respecto a la pieza de unión de reborde plano.

La Figura 17A es una vista en elevación de un bastidor de ventana con la parte superior redondeada.

La Figura 17B es un detalle en sección transversal de un ensamble de unión de cabo entre un perfil de bastidor recto y uno curvado.

La Figura 18 es una vista en perspectiva en despliegue de un ensamble de bastidor de esquina soldada por vibración que incorpora una pieza de unión con un reborde plano y un apéndice removible sostenido en la parte superior.

Las Figuras 19A y 19B son vistas en elevación de un aparato vertical de cuatro cabezas para soldar por vibración, que presenta un ensamble de bastidor de dos etapas.

La Figura 20 es una vista en elevación de un aparato vertical de cuatro cabezas para soldar por vibración, en donde las cuatro esquinas se sueldan simultáneamente.

La Figura 21A es una vista en elevación de un panel de ventana de hoja de canal compuesto con los perfiles de bastidor de termoplástico ensamblados usando soldado de esquina por vibración.

La Figura 21B es un detalle en sección transversal vertical tomado en una línea 21A-21A en la Figura 21A de un panel de ventana de canal compuesto que incorpora una unidad aislante vidriada doble.

La Figura 22 es una vista en perspectiva en despliegue de un bastidor de canal compuesto que se ensambla alrededor de una unidad aislante de vidrio que usa soldado de esquina por vibración.

La Figura 23B es una vista en perspectiva de un ensamble de esquina de una ventana de canal compuesto que incorpora perfiles para bastidor de diferente tamaño y que se ensambla usando soldado de esquina por vibración.

La Figura 24A es una vista en perspectiva de un ensamble de bastidor de canal compuesto soldado por vibración, en donde los perfiles para bastidor incorporan una cavidad de forma de I sencilla y paredes delgadas sólidas de perfil de bastidor para soportar la unidad aislante de vidrio.

La Figura 24B es una vista superior en despliegue del ensamble del bastidor de esquina mostrado en la Figura 24A.

La Figura 25A es una vista en elevación de un panel de vidrio aislante con un bastidor separador de termoplástico rígido ensamblado usando soldado de esquina por vibración.

La Figura 25B es un detalle en sección transversal vertical tomado en una línea 25A-25A en la Figura 25A del panel aislante de vidrio que incorpora un bastidor separador de termoplástico rígido.

La Figura 26A es una vista en elevación de un panel de ventana de bastidor sellado, en donde las hojas vidriadas externas se adhieren directamente al ensamble de bastidor.

La Figura 26B es un detalle en sección transversal vertical tomado en una línea 26A-26A en la Figura 26A de un panel de ventana de bastidor sellado según se muestra en la Figura 26A.

Las Figuras 27A y 27B son vistas en elevación lateral y frontal de un extremo de esquina de un perfil para bastidor fabricado específicamente para soldadura de esquina por fricción de paneles de bastidor sellados.

La Figura 28 es un detalle en perspectiva en despliegue de un ensamble de bastidor de esquina para un panel de ventana de bastidor sellado según se muestra en la Figura 26A.

Las Figuras 29A a 29E son detalles de las etapas de producción involucradas en el ensamble de esquina de bastidor sellado usando una combinación de soldadura por fricción y técnicas de soldadura por punto ultrasónico.

La Figura 30 es una vista en perspectiva de una pieza de unión con un apéndice removible que incorpora huecos de inserción para acoplarse con patillas para insertar que forman parte del soporte que sostiene la pieza de unión.

Descripción detalla de las modalidades preferidas

Refiriéndose a los dibujos de las Figuras 1A y 1B muestran elevaciones frontal y lateral de un ensamble de esquina de bastidor (31) fabricada con perfil hueco cuadrado, extrusiones PVC rellenadas de fibra de vidrio (32) y (33). Los extremos de esquina de corte cónico (34) de los miembros de bastidor (32) y (33) se sueldan usando equipo de placa caliente convencional. Una desventaja principal de la soldadura por placa caliente es que se crea una gran cantidad de rebaba de plástico (35) en la línea de soldado (36). Esta rebaba de plástico (35) se tiene que retirar mecánicamente y este proceso a menudo involucra retirar un canal superficial en la línea de soldado (36). Como resultado de este proceso de retiro mecánico, el desempeño estructural de la soldadura de esquina se puede reducir de forma bastante significativa.

La Figura 2 muestra una sección transversal vertical en una línea 1B-1B a través del ensamble de esquina de bastidor (31), en donde los extremos de corte cónico (34) de los miembros de bastidor (32) y (33) se unen soldados en el perímetro del borde de la pared. Como se describe previamente, este proceso crea rebaba de plástico (35) que tiene que retirarse mecánicamente del exterior del perfil.

En América del Norte, el desempeño estructural de soldaduras de esquina de termoplástico se evalúa de acuerdo con el procedimiento de prueba del "Estándar de Ventanaje de América del Norte" (North America Fenestration Standard o NAFS-1). Como se muestra en la Figura 3, el procedimiento de prueba involucra unir un ensamble de esquina de bastidor soldado (31) a un soporte (39) con las abrazaderas (40) y (41). La abrazadera (41) de base se localiza 100 mm encima del borde de la parte superior (42) del perfil del bastidor inferior (33). Se aplica gradualmente una carga puntual L(44) al perfil del bastidor inferior (33), estando esta carga (44) ubicada a una distancia de 360 mm del borde lateral frontal (45) del perfil superior (32). El criterio de prueba de paso/falla es que cuando se carga para que falle, el rompimiento no deberá de extenderse a lo largo de la línea de soldado completa (36).

Usando tecnología para soldar por placa caliente convencional, se fabricaron muestras de prueba de soldado de esquina, como se muestra en la Figura 2, de 30 por ciento de extrusiones de PVC rellenados con fibra de vidrio. Las muestras se probaron de acuerdo al procedimiento NAFS-1 y las muestras fallaron con el rompimiento extendiéndose completamente a lo largo de la línea de soldado (36). La razón principal de que el material rellenado de fibra haya fallado el procedimiento de prueba NAFS es que típicamente la resistencia de soldado no es más alta que el polímero de matriz de base y como resultado, debido a que el 30 por ciento de los perfiles rellenados de fibra de vidrio son más fuertes y rígidos, la unión es el enlace débil en el ensamble del bastidor.

Como se describe en detalle con referencia a las Figuras 4-30, uno de los propósitos principales de esta invención es proporcionar un método para ensamble de bastidor de esquina, en donde las muestras probadas fabricadas de 30 por ciento de extrusiones de PVC llenadas con fibra de vidrio, consistentemente pasan el procedimiento de prueba de Soldado de Esquina de Termoplástico NAFS-1.

La Figura 4 muestra una vista en perspectiva en despliegue de un ensamble de bastidor de esquina, en donde los extremos de corte cónico (34) de los miembros (32) y (33) para bastidor de termoplástico se sueldan por vibración a los lados opuestos de una pieza de unión (47) que incorpora un reborde plano (48) y un apéndice removible (49). La pieza de unión (47) se hace del mismo polímero base que los miembros de termoplástico (32) y (33) para bastidor. El reborde plano (48) incorpora una superficie texturizada o áspera y debido a que el tratamiento de esta superficie acelera la generación de calor por fricción, se reduce considerablemente el tiempo del ciclo de soldado. El grosor de la pared del reborde plano (48) puede variar de 2 a 12 mm, siendo el intervalo preferido de 3 a 5 mm. El apéndice removible (49) es más grueso que el reborde plano (48) y esto proporciona incremento de la rigidez y la resistencia. Después de que se completa el proceso de soldar, el apéndice removible (49) se corta usando una prensa cizalla o un dispositivo similar. Debido a que la soldadura por vibración no contamina el material para soldar plástico, este apéndice removible se puede reciclar y reutilizar la resina plástica.

La Figura 5 muestra una sección transversal horizontal a través del ensamble de bastidor de esquina fabricado de los perfiles huecos de plástico (32) y (33). Debido a que los miembros para bastidor (32) y (33) se sueldan por vibración a ambos lados de la pieza de unión (47), en consecuencia se reducen las cargas estructurales en cada una de las soldaduras. Además, el reborde plano (48) proporciona abrazaderas para esquina diagonal, de este modo se incrementa el desempeño estructural del ensamble del bastidor.

Un apéndice removible (49) que forma una extensión del reborde plano (48) está ubicado en lado trasero externo de la pieza de unión (47). Durante el proceso de soldadura por vibración, este apéndice (49) se mantiene firmemente en un soporte (50) enlazado a la cabeza vibratoria (52) del aparato especial para soldar por vibración (51), según se describe en las Figuras 6A, 6B y 7A, 7B.

Se fabricó una muestra de prueba de esquina usando las mismas extrusiones de PVC de perfil hueco cuadrado con 30 por ciento de contenido de vidrio, como las muestras que se hicieron previamente usando equipo para soldar por placa caliente convencional. Las muestras de perfil se soldaron al reborde plano usando las técnicas para soldar por vibración especiales pero, a diferencia de las muestras de prueba soldadas por placa caliente, estas muestras de prueba soldadas por vibración pasaron el procedimiento de prueba de Soldadura de Esquina de Termoplástico NAFS-1.

Como se muestra en la Figura 5, el proceso de soldar por vibración en general resulta en que los perfiles (32) y (33) para bastidor de plástico se empotran en el reborde (48). Aunque es deseable que el reborde plano se haga del mismo material basado en resina como los perfiles para bastidor, una opción es que la pieza de unión se haga de un material plástico más rígido (por ejemplo, material relleno de fibra de vidrio) de tal forma que los perfiles no se empotren demasiado dentro del reborde plano.

La Figura 6A muestra una vista en perspectiva superior de un prototipo de un aparato para soldar por vibración una esquina sencilla (51). El aparato consiste de cinco componentes principales:

1. Cabeza vibratoria

Una cabeza vibratoria lineal (52) que incorpora una placa superior (53) que vibra hacia atrás y hacia delante muy rápidamente en un plano determinado.

2. Soporte de la pieza de unión

Un soporte (50) para la pieza de unión se une directamente a la placa superior (53) y sostiene firmemente la pieza de unión (48) de reborde plano en su posición.

3. Soportes para bastidor movible

Dos soportes (55) y (56) para bastidor movibles incorporan dispositivos para sujetar (60) que sostienen firmemente los perfiles de bastidor en su posición. El movimiento de los soportes (55) y (56) para bastidor se opera a través de una diversidad de medios que incluyen: servo motores eléctricos, dispositivos neumáticos e hidráulicos.

4. Sistemas de control

Un sistema de control (46) que regula los diversos parámetros de operación del aparato para soldar por vibración, que incluyen: tiempo de soldado, tiempo de sujeción, presión de unión, amplitud, frecuencia y voltaje. El sistema de control se localiza en un alojamiento protector y está enlazado a una interfaz del operador (64).

5. Bastidor de máquina

Un bastidor de máquina (65) proporciona la estructura que soporta los otros componentes.

La cabeza vibratoria (53) se puede mover ya sea en forma lineal u orbital. Para soldado por vibración lineal, la cabeza vibratoria se mueve hacia atrás y hacia delante muy rápidamente en un plano determinado. Mientras que para vibración orbital, la cabeza vibratoria gira continuamente en una operación circular. Como un proceso continuo, la vibración orbital ofrece algunas ventajas mayores que incluyen: tiempo reducido, menos energía, menos amplitud de soldadura, reducido espacio muerto y mejor control de las rebabas. En la actualidad, la vibración orbital es algo menos confiable debido a que el movimiento circular continuo es impulsado por un motor eléctrico, así que sólo se ilustra la soldadura por vibración lineal en las siguientes figuras. Sin embargo, puede ser apreciado por aquellos con habilidades en la técnica que la soldadura por vibración orbital también puede ser substituida por muchas de esas aplicaciones de soldadura de esquina y específicamente, el proceso ofrece ventajas donde se usa una pieza de unión de reborde plano.

La Figura 7A muestra una vista de planta de un aparato (51) para soldar por vibración una esquina sencilla en una posición abierta. El aparato (51) para soldar por vibración lineal se basa en una cabeza vibratoria (52) que se mueve linealmente hacia atrás y hacia delante en un plano determinado. La cabeza vibratoria (52) es similar a las cabezas vibratorias que se usan en los soldadores de vibración lineal disponibles comercialmente como el "Branson Mini Welder" (Mini-soldador Branson), pero a diferencia de estos productos disponibles comercialmente, la cabeza vibratoria se gira de forma invertida, ya que esto permite un posicionamiento más fácil y más flexible de los miembros para enmarcar (32) y (33) durante el proceso de ensamble del bastidor. Una placa plana (53) se asegura a la superficie superior de la cabeza vibratoria (52). Conforme con los soldadores por vibración estándar, la cabeza vibratoria se asegura a un soporte pesado de hierro colado separado (no mostrado) y se aísla de dicha estructura de soporte de hierro colado (no mostrada) por medio de monturas de hule. Esta estructura de soporte de hierro colado a su vez se une a un bastidor de máquina (65) que posiciona la cabeza vibratoria (52) a una altura conveniente para trabajar.

Unas hojas de metal de placa planas (54) se unen a la superficie superior del bastidor de máquina (65), pero esta superficie superior para trabajar está separada de la cabeza vibratoria (52) de tal forma que un mínimo de movimiento vibratorio se transfiere al bastidor de máquina (65). Los soportes de perfil movibles (55) y (56) están soportados en rieles guías (57) unidos directamente a la placa de la mesa superior (54) y estos soportes mantienen en su posición a las extrusiones (32) y (33) de los perfiles bastidor. Los soportes de perfil movibles (55) y (56) se mueven sobre la cabeza vibratoria (52) pero no hay contacto directo, excepto donde los perfiles bastidor (32) y (33) contactan la pieza de unión (47). Los soportes movibles también permiten que los extremos (34) de corte cónico de los perfiles bastidor (32) y (33) se coloquen paralelos al reborde plano (48) de la pieza de unión (47).

Cada soporte (55) y (56) de perfil movible consta de una placa plana horizontal (58), un miembro de soporte (59) que se une a la placa horizontal (58) y un soporte para sujetar (60) que sostiene firmemente los perfiles (32) y (33) contra el miembro de soporte (59). Se coloca una abrazadera frontal (60) adyacente al borde lateral (61) de la placa plana (58) y para asegurar que el perfil (33) se sostenga firmemente en su posición, los perfiles (32) y (33) de corte cónico sólo se extienden 2 ó 3 mm más allá del borde lateral (61). También es importante que ambos perfiles se extiendan la misma distancia desde los dos soportes para sujetar.

Para proporcionar una conexión de unión en ángulo recto (es decir, 90º), los miembros de soporte vertical (59) se colocan en un ángulo de 45º con respecto al borde lateral (61). Sin embargo, para formas de enmarcar especiales, la posición angular a de los miembros de soporte (59) se puede ajustar según se requiera por medio de un punto de pivote (62) y un dispositivo de unión (63). Un soporte fijo (50) para la pieza de unión (47) se ubica de tal forma que el reborde plano de la pieza de unión esté en una posición central balanceada. El soporte (50) que se une directamente a la placa superior (53) de la cabeza vibratoria (52), sostiene firmemente el apéndice removible (49) de la pieza de unión (47) en su posición.

La Figura 7B muestra una vista de planta del equipo para soldar por vibración en operación. Los extremos de corte cónico (34) de las extrusiones de perfil (32) y (33) se presionan contra el reborde plano (48) de la pieza de unión (47). Según se requiera, el desplazamiento angular de los soportes del perfil (55) y (56) se pueden ajustar de tal forma que las cuatro superficies de unión estén paralelas entre sí.

En operación, el calor por fricción se genera en las dos interfaces de unión entre las superficies paralelas de los extremos de corte cónico (34) de los perfiles de bastidor (32) y (33) y el reborde plano (48) de la pieza de unión (47). Al vibrar la pieza de unión (47) hacia atrás y hacia delante y simultáneamente presionando los perfiles de bastidor (31) y (32) contra el reborde plano (48) de la pieza de unión (47), se genera el calor por fricción en las dos interfaces de unión. Cuando se alcanza un estado de fundido en las dos interfaces de unión (66) y (67), se detiene la vibración y la presión perpendicular P entonces se mantiene brevemente mientras que el plástico fundido solidifica para formar dos uniones soldadas (66) y (67) en los lados del reborde plano (48). Para proporcionar una resistencia uniforme de la soldadura, en esencia se tiene que aplicar la misma fuerza de acoplamiento perpendicular simultáneamente a cada lado de la pieza de unión (47).

En el proceso de soldar por vibración, si se aplica una presión excesiva después de que el plástico superficial se ha fundido, éste puede ser empujado fuera de la línea de unión resultando una unión estructural pobre. Al controlar cuidadosamente la fuerza de acoplamiento o la presión de los perfiles de bastidor en la pieza de unión, se puede evitar este problema del vínculo de unión. Después de que se alcanza el grado deseado de fundición de los materiales en la línea de unión, se reduce la fuerza de acoplamiento a un nivel donde el material fundido permanece en su posición entre los extremos de los perfiles de bastidor.

En perfiles rellenos de fibra de vidrio que se sueldan por fricción, una de las razones por la que se reduce la resistencia de la soldadura es porque las fibras de vidrio se alinean a lo largo de la línea de soldado, perpendiculares a la fuerza de acoplamiento o presión aplicada. Esta zona de soldadura típicamente es muy estrecha, variando de 40 a 100 micras. Al controlar y optimizar cuidadosamente los parámetros para soldar y en particular la presión aplicada, se puede crear una zona amplia de soldado, de tal forma que algunas de las fibras de vidrio se orienten fuera de la línea de soldadura y crucen la interfaz de soldadura. Como resultado, se pueden lograr mayores resistencias de soldado para los perfiles rellenos de fibra de
vidrio.

Se realizaron una serie de experimentos usando el aparato prototipo para soldar esquinas, y estos experimentos mostraron que se pueden lograr soldaduras estructurales satisfactorias optimizando los diferentes parámetros para soldar a través de un intervalo bastante amplio de diferentes valores de dichos parámetros. Por ejemplo, la presión máxima aplicada se puede reducir si se incrementa la amplitud, o se pueden reducir ambos, presión y amplitud si se incrementa el tiempo de soldado. En particular para reducir la cantidad de rebaba de plástico que se produce, nuestros experimentos también han mostrado que es preferible usar una frecuencia más alta y una amplitud más baja. En general, los diferentes parámetros para soldar se pueden variar a través de los valores siguientes, aunque para cada aplicación hay necesidad de establecer un grupo particular de parámetros para soldar.

Máxima presión aplicada	6 kN
Tiempo de soldado	2 a 12 segundos
Amplitud de soldado	0.4 a 3 mm
Frecuencia de soldado	50 a 500 Hz

En general para una aplicación en particular, el proceso para soldar esquinas por vibración se controla por medio del tiempo de soldado, que se determina para una amplitud de soldar específica, frecuencia y máxima presión aplicada o fuerza de acoplamiento. Se deberá notar que el tiempo de soldar se define como la duración de la operación de la cabeza vibratoria.

La Figura 6B es un diagrama esquemático del sistema de control (46) para el aparato de soldar por vibración de esquina sencilla (51). El sistema de control (46) consiste en un controlador central (84) que está protegido dentro de un alojamiento de metal y enlazado a una interfaz de operación (45). El controlador (84) controla la operación de cinco componentes principales: (i) cabeza vibratoria (55), (ii) mecanismo para sujetar (239) y (iii) mecanismo para presionar (240) del primer soporte movible (55) del perfil y (iv) el mecanismo para sujetar (241) y (v) el mecanismo para presionar (242) del segundo soporte movible (56) del perfil. A través de una información de entrada/salida alimentada, se pueden coordinar y controlar las operaciones de estos cinco componentes.

Usando el equipo prototipo para soldar por vibración esquinas sencillas, según se describe en las Figuras 6A, 6B, 7A y 7B, se han producido exitosamente los ensambles de perfil de bastidor de esquina a partir de una amplia variedad de diferentes materiales plásticos, incluyendo: cloruro de polivinilo (PVC); PVC lleno de fibra de vidrio compuesta; PVC de espuma celular; PVC lleno con fibra de madera compuesta y extrusiones termoplásticas por estirado. Para todos los ensambles, es deseable que la pieza de unión de reborde plano esencialmente se haga de la misma resina base que los perfiles bastidor. Se han probado una serie de diseños alternativos para la trama de esquina y los experimentos han mostrado que se pueden producir soldaduras satisfactorias aún con un reborde plano de un grosor menor que 1.5 mm.

Las Figuras 8A y 8B muestran una vista en perspectiva en despliegue de un ensamble de bastidor de esquina soldado (31) que incorpora una pieza de unión (47) con reborde plano (48) que incorpora un apéndice removible (49) en el borde inferior. En contraste con la pieza de unión lateral sostenida, una ventaja del apéndice en el borde inferior es que las piezas de unión son más fáciles de cargar en el soporte.

Para diseños de trama de esquina simples, las piezas de unión se pueden cortar de material de lámina de plástico. Alternativamente, las piezas de unión pueden ser moldeadas por inyección y esto tiene la ventaja de que se pueden incorporar diversos elementos de diseño en la pieza de unión que esencialmente eliminan la necesidad de retirar la rebaba de plástico. Las Figuras 9A y 9B muestran dos diseños de unión alternativos que esencialmente eliminan la necesidad de retirar mecánicamente la rebaba. En la Figura 9A, se unen longitudinalmente dos perfiles (32) y (33) de termoplástico huecos usando una pieza de unión (47) que incorpora un reborde plano (48). La pieza de unión (47) incorpora trampas de rebaba o depresiones de fundición (69) en cualquier lado de un cordón central (70). Durante el proceso de soldar por vibración, fluye plástico dentro de las trampas de rebaba (69) creando dobles líneas de separación (71).

Como se muestra en la Figura 9B, en donde los requerimientos estéticos son más solicitados, los extremos de los perfiles de plástico (72) pueden incorporar un corte de dado (73). Los extremos de corte plano (75) de los perfiles (32) y (33) traslapan el reborde plano (48) que incorpora cordón de soldadura (74). Durante el proceso de soldar por vibración, el plástico fluye hacia dentro alrededor de los extremos de la pieza de unión (47) y los dos extremos de corte plano (75) casi se tocan, creando una delgada línea de separación sencilla. Como se anotó previamente, las principales ventajas de usar trampas de rebaba y cordón de soldadura es que la rebaba de plástico se contiene durante el proceso de soldar y no tiene que ser retirada mecánicamente de la superficie de las extrusiones de plástico. Como resultado, es viable que se incorporen capas superficiales decorativas (76) en las extrusiones de plástico (32) y (33) ya que no hay que retirar de forma mecánica la rebaba, estas capas superficiales (76) no se dañan durante el proceso de soldar. Una ventaja adicional del cordón de soldadura y las trampas de rebaba es que, debido a que no se tiene que retirar material de rebaba de plástico fundido, la resistencia de la unión soldada también se puede incrementar. Aunque como se muestra en la Figura 9B, un corte de dado se incorpora en el perfil de bastidor, puede ser apreciado por aquellos con habilidades en la técnica que el cordón de soldadura se puede incorporar en el diseño de la unión sin la necesidad de cortes de dado.

Para el equipo de soldar por vibración mostrado en las Figuras 6A, 6B y 7A, 7B, los perfiles bastidor se mantienen firmemente en su posición por medio de una abrazadera frontal 60. Para formas de perfil más complejas, se tienen que usar soportes de hechura especial y en donde hay una necesidad de que diferentes perfiles de bastidor sean soldados en la misma línea de producción, es necesario que estas abrazaderas especiales se cambien. Como resultado, puede haber retardos y demoras de la producción, lo que significa que las ventajas de productividad del soldado de esquina por vibración pueden no realizarse.

Para eliminar esta necesidad de soportes de hechura especial, la figura 10 muestra un detalle en sección transversal de una abrazadera ajustable (60) para sostener el perfil de bastidor de plástico (77) firmemente en su posición. Un miembro de soporte vertical (59) se une a la placa horizontal movible (58). El perfil de bastidor (77) se mantiene firmemente en su posición por medio del grupo doble de tiras de metal planas (78) y (79) en donde cada tira (81) incorpora una punta de agarre especial (82). El primer grupo de tiras (78) se desliza en su posición y asumen la forma de perfil general de la cara frontal (80) del perfil de bastidor (77), de modo que el perfil (77) se mantiene contra el miembro de soporte vertical (59). El segundo grupo de tiras planas (79) entonces se desliza en su posición y asumen la forma de perfil general de la cara lateral (83) del perfil de bastidor (77), de tal forma que el perfil de bastidor (77) se mantiene también contra la placa horizontal (58). Cada grupo de tiras incorpora un sistema de cerrojo (no mostrado) que asegura las tiras en su posición.

La Figura 11 muestra un detalle en perspectiva del soporte (50) de la pieza de unión para el equipo de soldado de esquina sencilla por vibración (51). El soporte (50) de la pieza de unión se une mecánicamente a la placa superior (53) de la cabeza vibratoria (52) (no mostrada). Debido a que el soporte (50) de la pieza de unión vibra hacia atrás y hacia delante muy rápido, los esfuerzos o nivel de choque en el soporte son muy altos y se ha estimado que estos esfuerzos están arriba de 100G-fuerzas. Como resultado, no son convenientes los dispositivos de presión mecánicos para sostener la cuña de esquina en su posición, ya que estos dispositivos de presión no pueden resistir la vibración continua.

Como se muestra en la Figura 11, una forma de eliminar los dispositivos de presión mecánica es para que el apéndice removible (49) de la pieza de unión (47) incorpore un perfil de forma de T (85) y para que el soporte (50) también incorpore un hueco de inserción (86) de forma de T complementario. La pieza de unión (47) se desliza en su posición y el perfil (85) de forma de T se mantiene firmemente en su posición por medio de uniones de resortes de metal (no mostrados).

La Figura 12 ilustra un sistema alternativo de soporte de cuña de esquina que también incorpora partes que no se mueven.

La Figura 12A muestra un detalle en perspectiva de la pieza de unión (47) que incorpora un reborde plano (48) y un apéndice removible (49). El borde de atrás (87) del apéndice removible (49) incorpora un grupo doble de ranuras (88) de forma de L.

La Figura 12B muestra una vista superior de un soporte (50) de una pieza de unión y una pieza de unión (47) de reborde plano antes de la instalación de la pieza de unión dentro del soporte. El soporte (50) de la pieza de unión incorpora una ranura estrecha (89) y el ancho de esta ranura (89) es marginalmente más grande que el ancho del apéndice removible (49). Dos clavijas circulares de metal (90) se extienden a través de la ranura estrecha (89).

La Figura 12C muestra una vista en sección transversal del soporte (50) de la pieza de unión antes de la instalación de la pieza de unión. En el proceso del ensamble del bastidor de esquina, la pieza de unión (47) primero se mueve horizontalmente de tal forma que las dos clavijas circulares (90) se acoplan dentro del grupo doble de ranuras (88) de forma de L. Entonces, la pieza de unión cae en su posición final, en donde las clavijas circulares 90 están contenidas dentro de la base de forma circular (91) de las ranuras (88) de forma de L. Comparada con la pieza de unión de forma de T mostrada en la Figura 11, la ventaja principal de las ranuras de forma de L es que las piezas de unión usan menos material y de esta forma se pueden manufacturar a un costo más bajo.

La Figura 13 muestra una vista en perspectiva en despliegue de la pieza de unión (47) con un reborde plano (48) y un apéndice removible (49) en el borde inferior. El apéndice removible (49) incorpora ranuras verticales dobles (92) que corresponden a las clavijas dobles circulares incorporadas en el soporte de la pieza de unión (no mostrado). Comparado con el sistema de soporte lateral mostrado en la Figura 12, la principal ventaja es que las piezas de unión son más fáciles de cargar en el sistema de soporte inferior.

La Figura 30 muestra un segundo sistema alternativo de soporte de la pieza de unión que también incorpora partes que no se mueven. La pieza de unión (47) incorpora un reborde plano (48) y un apéndice removible (49). Se incorporan dos huecos de inserción (96) y (97) en el apéndice removible (49) de la pieza de unión (47). Se incorporan patillas insertables complementarias (98) y (99) en el soporte (50) de la pieza de unión que se une a la placa superior (53) de la cabeza vibratoria. Cuando las dos patillas (98) y (99) se insertan en los dos huecos (96) y (97), la pieza de unión se mantiene firmemente en su posición durante el proceso de soldar por vibración.

Más que incorporar trampas de rebaba y cordón de soldadura, un método alternativo para controlar la rebaba de plástico según se muestra en la Figura 14 es aplicar un dispositivo de tiras de presión a la unión soldada durante el proceso de soldado por vibración.

La Figura 14A muestra un detalle en planta superior del soporte de la trama de esquina que incorpora un dispositivo de tiras de presión (95) separado que presenta un revestimiento antiadherente como Teflón en la superficie de contacto de la tira de presión (95). Las extrusiones de perfil (32) y (33) se mantienen en su posición por medio de los soportes de enmarcar movibles (55) y (56). Un dispositivo de tiras de presión (95) se une a una estructura de soporte separada (96), la cual está aislada de la cabeza vibratoria (52).

La Figura 14B muestra un detalle en sección transversal vertical del equipo para soldado de esquinas sencillas por vibración (51), que incorpora un dispositivo de tiras de presión (95) separado y una pieza de unión (48) de reborde plano sostenida por la base o fondo. Durante el proceso de soldar por vibración, la presión hacia abajo se dirige a la línea de soldar entre los perfiles de bastidor (32) y (33) y como resultado, el flujo de plástico generado durante el proceso de soldar se dirige hacia dentro y fuera de la línea de soldar entre los dos perfiles.

Como se muestra en las figuras previas, la pieza de unión (47) consiste de un reborde plano (48) con un apéndice removible (49). Para ciertas aplicaciones de enmarcar, esta configuración de reborde plano no proporciona suficiente soporte estructural y hay necesidad de un refuerzo de esquina adicional. Como se muestra en la Figura 15, esto se puede lograr con la pieza de unión o cuña de esquina (100) que incorpora patas integrales (101).

Las Figuras 15A y 15B muestran un corte de una vista en planta en sección transversal de un ensamble de bastidor de esquina (31), fabricado de extrusiones de perfil cuadrado (32) y (33) de PVC relleno de fibra de vidrio, y en donde los perfiles (32) y (33) se sueldan usando una pieza de unión o cuña de esquina con forma de L (100) que incorpora patas integrales (101).

Como se muestra en la Figura 15A, las patas integrales (101) de la cuña de esquina (100) incorporan un dispositivo para centrar de resorte integral (102) que simplifica el ensamble del bastidor. El reborde plano (48) de la cuña de esquina (100) primero se suelda por vibración a los extremos de corte cónico de los perfiles (32) y (33). A causa de la necesidad de acomodarse al movimiento de vibración hacia delante y atrás, las patas (101) sólo se acomodan de forma floja dentro del perfil.

Como se muestra en la Figura 15B, para proporcionar soporte adicional, las extrusiones de enmarcar de plástico se sueldan ultrasónicamente por puntos a las patas de la cuña de la esquina (100). Típicamente se utiliza una cabeza de soldar de doble punta para crear puntos de soldadura (106) y (107). Ya que las patas sólo se acomodan de forma floja dentro del perfil, el proceso de soldadura ultrasónica permite que el plástico fluya en el vacío entre las patas de la cuña de esquina y las extrusiones del perfil crean una unión por puntos soldados extra fuerte y un flujo reducido de material en la superficie exterior. A causa de su forma de perfil complejo, las cuñas de esquina (100) típicamente se moldean por inyección y tienen que manufacturarse esencialmente del mismo material de resina base que los perfiles extruidos (32) y (33).

Una de las ventajas principales de utilizar soldadura ultrasónica por puntos es que es una técnica de ensamble que une dos componentes termoplásticos similares en puntos localizados sin huecos preformados ni director de energía. En operación, las puntas para soldar por puntos pasan a través de la pared del perfil del bastidor y el plástico fundido desplazado se forma por medio de una cavidad abollonada en la punta (no mostrada), formando un anillo resaltado, pulido en la superficie. De forma simultánea, se libera energía en la interfaz lo que produce calor por fricción. Entonces, la punta penetra la cuña de esquina, desplazando material plástico fundido entre las dos superficies y después de que el plástico solidifica, se forma una unión estructural permanente entre los perfiles bastidor y las patas de la cuña de esquina.

La Figura 15C muestra una sección transversal vertical a través del perfil hueco (33). Las patas integrales (101) de la cuña de esquina (100) consisten en una barra plana rígida (103) con una aleta de posicionamiento central (104). La extrusión de perfil (33) incorpora una depresión semi-circular y esto permite que la aleta de posicionamiento (104) se ubique de forma centrada.

La Figura 16 muestra una vista en planta fragmentario de la cabeza vibratoria (52) del aparato para soldado de esquinas de fricción, de esquina sencilla (51), que muestra opciones del ángulo de enmarcar. Se coloca una pieza de unión (47) centrada y los perfiles extruidos (32) y (33) se colocan contra los miembros de soporte vertical (no mostrados) y el desplazamiento angular D de estos miembros de soporte se puede variar de 90º a 15º lo que permite que se manufacturen bastidores de formas especiales.

La Figura 17A muestra una vista en elevación de un bastidor de ventana con parte superior redondeada (108). Los perfiles de bastidor rectos (109), (110), (111) se cortan cónicos y se sueldan por vibración en las esquinas de la base (113) y (114) usando piezas de unión de reborde plano (48). En las uniones de los extremos (115) y (116) entre los perfiles de bastidor rectos (109) y (111) y el perfil superior redondeado (112), los perfiles se cortan rectos y se sueldan por vibración usando piezas de unión especiales (117).

La Figura 17B muestra un detalle en sección transversal de la unión del extremo (115) entre el perfil de bastidor recto (111) y el perfil de bastidor curvo o redondeado en la parte superior (112). La pieza de unión (117) incorpora patas que presentan un dispositivo para centrar de resorte integrado que simplifica el ensamble del bastidor de la ventana.

La Figura 18 muestra una vista en perspectiva en despliegue de un ensamble del bastidor de esquina en donde se sueldan por vibración dos perfiles de bastidor (32) y (33) a una pieza de unión (47) que incorpora un reborde plano y con un apéndice removible localizado en el borde superior (119) del reborde plano (48). Para proporcionar un manejo simplificado de los perfiles bastidor, el soporte de cuña de esquina de la pieza de unión típicamente se une a una placa plana localizada en la superficie superior de la cabeza vibratoria. Sin embargo, la posición de la cabeza vibratoria se puede invertir de tal forma que la pieza de unión (47) se sostenga de arriba y en particular, para ensambles de panel y bastidor, esta posición invertida de la cabeza ofrece la ventaja de que el panel y la unidad ensamblada final se pueden mover más fácilmente dentro y fuera del aparato de soldadura por vibración.

Aunque los ensambles de bastidores se pueden manufacturar usando un soldador para una sola esquina, es más productivo si se sueldan simultáneamente dos o más esquinas. La Figura 19A muestra una vista en elevación frontal de un equipo vertical de soldadura por vibración de cuatro cabezas (120). Como con el equipo de soldar por placa caliente convencional, el equipo de soldar de cuatro cabezas (120) consiste de un bastidor estructural rectangular (121) con patas de soporte (122) y (123). Las cuatro cabezas para soldar (130), (131), (132) y (134) se unen a dos soportes de puente verticales (124) y (125) que se extienden entre la viga superior (126) y la viga inferior (127) del bastidor estructural (121). El primer soporte de puente vertical (124) se fija en su posición mientras que el segundo soporte de puente (125) es movible y es impulsado por un servo motor en un riel dentado localizado en la viga inferior (127) del bastidor estructural (121). El extremo superior (129) del puente movible (125) está soportado por un riel guía (128) localizado en la viga superior (126) del bastidor estructural (121).

Un primer grupo de cabezas de soldar por vibración (130) y (133) se unen al primer soporte de puente (124) que se fija en su posición y un segundo grupo de cabezas de soldar por vibración (131) y (132) se unen al segundo soporte de puente movible (125). Cada grupo de soldadores por vibración se operan por medio de un servo motor eléctrico de impulso excéntrico que en combinación con dispositivos de control especiales permite que la posición vertical de cada cabeza se controle de forma individual, de tal forma que en operación, las cuatro cabezas se puedan mover hacia arriba y hacia abajo ya sea simultánea o independientemente hacia una línea de datos horizontal central (154). Después de que las cuatro cabezas (130), (131), (132) y (133) se han movido a su ubicación inicial, los cuatro perfiles de bastidor (134), (135), (136) y (137) se cargan en posición así como también las cuatro piezas de unión (138), (139), (140) y (141).

En contraste con un soldador de cuatro puntos convencional, donde se sueldan simultáneamente las cuatro esquinas, la estrategia de operación preferida para soldar por fricción es un proceso de dos etapas. Como se muestra en la Figura 19A, primero se sueldan dos esquinas diagonalmente opuestas (150) y (152). Para cada soldadura de esquina, el proceso es esencialmente el mismo que con un soldador por vibración de esquina sencilla. Ambos grupos de perfiles de bastidor (134), (137), y (135), (136) se presionan de forma independiente contra las dos cuñas de esquina (138) y (140) diagonalmente opuestas. Además, sólo los dispositivos movibles para sujetar el bastidor, inmediatamente adyacentes a las cuñas de esquina (138) y (140), están en operación. Después de que el proceso de soldar se completa, las cuñas de esquina (138) y (140) se tienen que liberar y, mediante la incorporación como parte de la cabeza de soldar vibratoria de una prensa cizalla o un dispositivo similar (no mostrado) para retirar el apéndice, esto permite que este proceso de liberación se realice muy
eficientemente.

Como se muestra en la Figura 19B, la próxima etapa es para soldar el otro grupo de esquinas diagonalmente opuestas. La cabeza inferior (133) en la primera viga vertical se fija en posición mientras que las dos cabezas superiores (130) y (131) se mueven hacia abajo mientras que, simultáneamente, el segundo soporte de puente (125) se mueve de forma lateral. Durante esta segunda etapa del proceso, sólo los dispositivos de sujeción para bastidor movible inmediatamente adyacentes a las cuñas de esquina (139) y (141) están en operación. Después de soldar el segundo grupo de esquinas diagonalmente opuestas (151) y (153), entonces se descarga el bastidor ensamblado.

Debido a que el proceso de soldadura por fricción es demasiado rápido (3 a 6 segundos), este proceso de dos etapas no incrementa significativamente el tiempo del ciclo y comparado con el proceso de soldar simultáneamente las cuatro esquinas, la ventaja clave es que el movimiento y el control requerido de las cabezas se simplifica bastante. Para el soldador de cuatro cabezas, los controladores para las cabezas individuales forman parte de un sistema de control coordinado (no mostrado) que controla las cuatro cabezas así como también la operación de los otros componentes mecanizados del soldador de cuatro puntos automatizado.

Para un soldador por placa caliente de cuatro cabezas convencional, el tiempo del ciclo total es de alrededor de 2 minutos y este ciclo total incluye: cargar el perfil, soldar las esquinas, enfriar y descargar el bastidor. En comparación, el tiempo de ciclo total estimado para el proceso de soldar por vibración de dos etapas es menor a 30 segundos y por ello representa un incremento significante en la productividad. Para una mejora adicional de la productividad, una opción es incorporar un alimentador mecánico automatizado (no mostrado) para instalar las piezas de unión en los soportes de esquina.

Como se muestra en la Figura 20, es técnicamente viable soldar simultáneamente las cuatro esquinas (150), (151), (152) y (153) en una operación. Las cuatro cabezas para soldar por vibración (130), (132), (133) y (134) incorporan un servo motor adicional (156) que permite que cada cabeza se mueva fraccionalmente conforme el material plástico se funde durante el proceso de soldadura por vibración. Como resultado, la posición de las cabezas se puede ajustar fraccionalmente en varias direcciones, de tal forma que en las cuatro esquinas, se aplique una presión perpendicular en forma simultánea por parte de los cuatros perfiles de bastidor (134), (135), (136) y (137) hacia las cuatro cuñas (150), (151), (152) y (153). Sin embargo, debido a que los movimientos de la cabeza involucrados son tan pequeños y tan complejos, el sistema de control para esta operación simultánea de soldado de cuatro cabezas es complejo y requiere un software muy sofisticado. Aunque las figuras 18, 19 y 20 muestran un soldador de esquina por vibración de cuatro cabezas vertical, puede ser apreciado por aquellos con habilidades en la técnica que los soportes de puente se pueden extender horizontalmente en un soporte de mesa.

Aunque el soldado de esquina por vibración en general se puede usar para unir extrusiones de perfil de plástico extruídas, el método de ensamble mejorado ofrece ventajas particulares para aplicaciones de ventanaje. Además de la producción de puertas y ventanas convencionales, el método de ensamble mejorado proporciona el desarrollo de tipos nuevos de productos de ventanaje. Para ilustrar las ventajas del desempeño de soldar esquinas por vibración, las figuras 21 a 31 muestran tres ejemplos de estos tipos nuevos de productos de ventanaje, a saber: 1. paneles de ventana de canal compuesto, 2. unidades de panel de vidrio y, 3. paneles de ventana de bastidor sellado.

Comparados con los ensambles de bastidor rectangular simples ilustrados en las figuras previas, estos tipos nuevos de productos de ventanaje incorporan formas de perfil complejas, pero se deberá notar que el diseño de unión de componente básico no cambia y que la pieza de unión de reborde plano se puede configurar para que corresponda al contorno de la unión cónica de estas formas más complejas de perfiles.

La Figura 21A muestra una vista en elevación de un panel de ventana de canal compuesto (158) que consiste de una unidad vidriada doble sellada (159) y un bastidor de hoja de ventana rectangular (160) que se ensambla alrededor de la unidad vidriada sellada (159) usando soldadura de esquina por vibración.

La Figura 21B muestra un detalle en sección transversal en una línea 21A-21A del panel de ventana de canal compuesto (158). La unidad vidriada doble sellada (159) consiste de dos hojas vidriadas (161) y (162) e incorpora un sello perimetral convencional (163) con el ejemplo específico mostrado siendo un sello de barrera interno (164) de poliisobutileno lleno de desecante (TPS, por sus siglas en inglés) y un sello estructural externo (165) de sellador de polisulfuro. La unidad vidriada sellada (159) está soportada en bloques vidriados de hule duro convencional (166) y el canal para vidriar (167) se drena convencionalmente. Después de que se ha ensamblado el bastidor de plástico hueco de cavidades múltiples y de que se ha soldado en las esquinas, se aplican dos cuentas de silicón sellador (169) y (170) en los espacios entre la unidad vidriada (159) y el perfil de bastidor de canal (168). De preferencia, el perfil de bastidor de ventana está hecho de PVC lleno de fibra de vidrio y éste tiene la ventaja de que, a causa de la rigidez combinada del ensamble de bastidor y vidrio, el tamaño total del perfil del bastidor se puede reducir cuando se compara con perfiles de ventana de PVC convencionales.

La Figura 22 muestra un detalle de esquina en perspectiva en despliegue de un panel de ventana de canal compuesto (158). Los perfiles de bastidor en forma de canal (171) y (172) se ensamblan alrededor de la unidad vidriada aislante (159) y entonces se unen y se sellan en las esquinas los perfiles de bastidor (171) y (172) usando soldadura de esquina por fricción. Una característica clave es que la pieza de unión (47) incorpora una trama de plástico removible (49) que se localiza en el lado externo del bastidor y se mantiene en el soporte de la trama de esquina unida a la cabeza vibratoria del equipo de soldar por fricción. Esto tiene la ventaja de que el bastidor se puede ensamblar alrededor de la unidad de vidrio aislante y de las esquinas entonces soldadas y selladas. Como resultado, al eliminar la necesidad de instalar por separado la unidad de vidrio aislante (169), hay ahorros significativos en costo de trabajo y de material.

Cuando se utiliza soldadura por placa caliente convencional, con el fin de que las paredes de perfil de pared delgada se suelden en las esquinas, los perfiles bastidor esencialmente tienen que ser del mismo tamaño y forma. Sin embargo, con soldadura de esquinas por vibración, al utilizar una trama de esquina común, se pueden unir estructuralmente perfiles de diferentes formas y tamaños. Por ejemplo, como se muestra en la Figura 23, el perfil bastidor inferior (173) es más grande e incorpora un canal de ferretería (175) más profundo, mientras que el perfil bastidor lateral (174) es más pequeño y no hay canal de ferretería. Además, con soldadura por placa caliente convencional, sólo se pueden usar esquinas de corte cónico de 45º, mientras que con soldadura por fricción y una trama de cuña de esquina, es factible unir perfiles de bastidor con esquinas de corte cónico de diferentes ángulos (es decir, 60º y 30º).

Se deberá de notar que cuando se unen perfiles de diferentes tamaños usando soldadura de esquina por fricción, es necesario aplicar diferentes fuerzas de acoplamiento a los dos soportes de bastidor movibles, de tal forma que cuando se toman en cuenta los diferentes tamaños de perfil, en esencia se debe de aplicar la misma presión en cualquier lado de la trama.

Aunque los ejemplos dados en las Figuras 21 a 24, muestran ejemplos de un perfil de bastidor para ventana que se ensambla alrededor de una unidad de vidrio aislante, puede ser apreciado por aquellos con habilidades en la técnica que el mismo proceso de producción también se puede utilizar para fabricar un amplio rango de productos de panel y bastidor incluyendo: marcos para retratos; espejos; separaciones; puertas de baños y puertas de armarios.

Las Figuras 24A y 24B muestran una vista de planta superior y en perspectiva de un ensamble de bastidor de canal compuesto soldado, donde los perfiles de bastidor (176) y (177) incorporan una cavidad de forma de I sencilla (178) y en donde las delgadas paredes del perfil de soporte (179) para la unidad de vidrio aislante son sólidas. La ventaja principal de este perfil de canal compuesto estrecho es que el ancho total del perfil de bastidor es reducido y, como resultado, hay ahorros en costo y material. Una desventaja de este perfil de canal estrecho es que con una trama de esquina de sección completa, es difícil lograr un soldado de esquina consistente, debido a que las patas de la trama de esquina de forma de canal son muy delgadas.

Una opción para la trama de esquina es que sólo se extienda hacia la pared del perfil superior (181) de la cavidad de forma de I (178) y que incorpore una muesca (182) en las esquinas de corte cónico de los perfiles de bastidor (176) y (177). Como resultado, mientras que la parte de base de los perfiles (183) se sella y suelda en las esquinas, las paredes del perfil sólido de corte cónico (184) sólo se empalman. Sin embargo, debido a que el proceso de soldar por vibración se puede controlar estrechamente, el espacio abierto (185) entre los dos perfiles de corte cónico (176) y (177) se puede mantener en un mínimo.

La Figura 25A muestra una vista en elevación de un panel vidriado doble sellado (159) que incorpora un bastidor separador de termoplástico (186) que se suelda y se sella en las esquinas usando soldadura de esquina por vibración.

La Figura 25B muestra un detalle en sección transversal en una línea 25A-25A del borde perimetral del panel vidriado doble. El bastidor separador (186) se hace de un canal abierto, perfiles de bastidor de termoplástico rígido (187) que se sueldan por vibración en las esquinas a las piezas de unión (47) de reborde plano hechas en esencia de la misma resina termoplástica que el perfil separador. Para minimizar la expansión diferencial entre las hojas vidriadas (161) y (162) y el bastidor separador (186), los perfiles separadores de plástico se hacen de extrusiones de termoplástico reforzados con fibra de vidrio o de extrusiones por estirado continuas reforzadas de fibra de vidrio. Después de que el bastidor separador (186) se ha ensamblado, se aplica sellador de poliisobutileno lleno de desecante en la superficie interna (188) del bastidor separador (186), creando una barrera continua para sellar. Después de que se ha ensamblado el panel, se aplican cuentas dobles (190) y (191) de sellador termofijador estructural entre el bastidor separador (186) y las dos hojas vidriadas (161) y (162).

Para paneles de vidrio aislantes, la ventaja principal de usar soldadura de esquina por vibración es que hay un sello de barrera de pared sencillo, continuo, hecho de material termoplástico rígido. Como resultado, la cara trasera (192) del bastidor separador puede incorporar una diversidad de características de perfil que incluyen dispositivos de unión. Además, sin dañar la integridad del sello de barrera, también se pueden soldar otras partes de termoplástico (por ejemplo, parches para llenar de gas) a la cara posterior (192) del bastidor separador (186).

La Figura 26A muestra una vista en elevación de un panel de ventana de hoja triple de vidrio de bastidor sellado, que incorpora un bastidor de hoja perimetral (194) con esquinas soldadas por vibración.

La Figura 26B muestra un detalle en sección transversal en una línea 26A-26A de un panel de ventana de bastidor sellado de vidrio triple (193). El panel consiste de dos hojas externas de vidrio (161) y (162) que traslapan el bastidor de hoja perimetral (194) y se adhieren al bastidor con sellador estructural termofijador (195). La hoja de vidrio central interna (196) está soportada por el bastidor perimetral (194).

El bastidor perimetral (194) se ensambla a partir de perfiles de termoplástico huecos llenos de fibra de vidrio (197) que se unen y sellan en las esquinas utilizando soldadura de esquina por vibración. Los perfiles de termoplástico incorporan relleno de fibra de vidrio y como antes se hizo notar, esto proporciona incremento de la resistencia y de la rigidez, así como también reducida expansión térmica. Comparado con el ensamble de ventana convencional, la ventaja principal de la unidad vidriada de bastidor sellado es que a través de la acción estructural compuesta, el tamaño requerido de los perfiles de la hoja (197) se puede reducir significativamente, lo que resulta en una eficiencia de la energía mejorada y reducciones de costos de material.

Con acción estructural compuesta, el panel de bastidor sellado funciona de forma similar a un panel emparedado de piel tensada, donde los bordes del perímetro de las dos hojas vidriadas (161) y (162) están, respectivamente, en compresión y en tensión y así, en lugar de que el panel funcione como dos hojas vidriadas independientes, las dos hojas (161) y (162) actúan como una unidad estructural.

Las hojas vidriadas (161) y (162) se adhieren estructuralmente a los perfiles del bastidor de plástico (197) con sellador termofijador estructural (195) y para un término de larga durabilidad, el material preferido es el sellador de silicón. Para un desempeño ampliado estructural compuesto, se requiere un sellador de silicón de módulo alto siendo el grosor del sellador de preferencia menor de 3 mm. Para proporcionar incremento en la rigidez del panel, los bordes inferiores (198) y los bordes laterales del perímetro (199) de las hojas vidriadas (161) y (162) se adhieren a los asientos de forma de L (200) en ambos lados de los perfiles de bastidor perimetrales (197). Para permitir que las hojas vidriadas (161) y (162) se doblen hacia dentro y hacia fuera con los cambios de temperatura y de presión, la longitud de contacto del borde lateral se mantiene en un mínimo, siendo 10 mm la longitud típica requerida.

Entre las dos hojas vidriadas externas (161) y (162) se localiza una tercer hoja vidriada central (196), la cual es similar en forma pero de menor tamaño que las otras dos. Para mejorar el desempeño térmico, el ancho de los espacios de la cavidad (201) y (202) entre las hojas vidriadas (161), (196) y (162) típicamente es entre 9 y 18 mm. Para una eficiencia mejorada de la energía, también se puede aplicar un revestimiento de baja energía (203) a una o más de las superficies de la cavidad de vidrio del panel de ventana (193). Además, los espacios (161) y (162) de la cavidad pueden incorporar un gas de baja conductividad como argón o kriptón.

Para proporcionar retención del gas a largo plazo así como también mantener la integridad del sello del borde del perímetro, se necesita un sello continuo de borde de perímetro entre las hojas vidriadas externas. Se pueden utilizar diversos materiales selladores de arena de configuración de sello de borde para proporcionar este sello de barrera continuo. Como se muestra en la Figura 26B, una opción es aplicar material sellador de baja permeabilidad (204) a la cara frontal (205) y a los bordes laterales frontales (206) del bastidor del perímetro (194). Para adecuar movimiento e inclinación del vidrio, el material sellador debe de ser flexible y debido a su desempeño a baja temperatura, el material preferido es el poliisobutileno. Para retirar vapor húmedo de los espacios de la cavidad vidriada (201) y (202), el sellador de baja permeabilidad incorpora material de relleno desecante, siendo la combinación de material preferida de 85 por ciento de cedazo molecular 3A y 15 por ciento de gel de sílice.

Los perfiles de bastidor rígidos (197) se pueden hacer de muchos materiales alternativos de plástico producidos usando varios procesos. Un material preferido es cloruro de polivinilo (PVC) relleno de fibra de vidrio, que es extruido para la forma de perfil requerida. Un producto adecuado es "Fiberloc 80530" que presenta un 30 por ciento de relleno de fibra de vidrio y es producido por "PolyOne Inc, Cleveland Ohio". El coeficiente de expansión térmica del material relleno de fibra de vidrio al 30 por ciento, es de 18x10^{-6} cm/cm/ºC y esto se compara con el coeficiente térmico del vidrio que es 9x10^{-6} cm/cm/ºC. Para paneles de grandes dimensiones, la expansión térmica de los perfiles de plástico se puede reducir aún más reforzando las paredes del perfil del bastidor (207) y (208) adyacentes a las hojas de vidrio externas (161) y (162) con tiras continuas de fibra de vidrio unidireccional (no mostradas).

En lugar de PVC reforzado con fibra de vidrio, los perfiles de bastidor (197) se pueden hacer de diversos materiales plásticos alternativos, incluyendo: extrusiones por estirado de fibra de vidrio termoplástica, extrusiones de espuma de plástico estructural para ingeniería reforzada con fibra de vidrio y extrusiones de termoplástico orientadas de alto estiramiento. Debido a que los perfiles de plástico se unen firmemente a las hojas de vidrio y se expanden hacia fuera de los puntos medios del bastidor del perímetro, en las esquinas se presenta máximo esfuerzo debido a la expansión diferencial entre los perfiles de plástico y las hojas de vidrio. En particular con perfiles rellenos de fibra de vidrio, debido a que las soldaduras de esquina típicamente sólo son tan fuertes como el plástico sin reforzar, las soldaduras de esquina pueden ser un punto débil potencial en el ensamble del bastidor. Para proporcionar incremento de la resistencia y de la rigidez y también para reducir el esfuerzo en las soldaduras de esquina, el método de ensamble preferido es unir los perfiles de plástico en las esquinas utilizando una combinación de soldado de esquina por fricción y unión por puntos ultrasónicos y este método de producción se ha descrito previamente en las Figura 15A y 15B.

Las Figuras 27A y 27B muestran una vista en elevación frontal (Figura 27A) y una vista en elevación lateral (Figura 27B) del extremo en corte diagonal (209) del perfil de bastidor para un panel de ventana de hoja sellada de triple vidrio. Al retirar el material de perfil de bastidor, se forma un canal con una profundidad de 3 a 4 mm en el extremo de corte diagonal del perfil (209), lo que crea las pestañas (211) y (212) laterales de plástico. La línea punteada (212) en la elevación lateral del extremo de corte diagonal indica la profundidad del canal (210).

La Figura 28 muestra un detalle en perspectiva en despliegue del ensamble del bastidor de esquina para un panel de ventana de bastidor sellado de triple vidrio (193). Los dos perfiles bastidor (213) y (214) se unen por medio de cuñas de esquina especiales que incorporan una trama de reborde plano (215) y patas integrales (216). Para proporcionar un ensamble de bastidor simplificado, las patas integrales incorporan un dispositivo de resorte que centrar pos sí solo.

Como se mostró previamente en las Figuras 27A y 27B, al retirar el material de perfil de bastidor, se puede formar un canal en los extremos de corte cónico (217) y (218) de los perfiles de bastidor (213) y (214) de tal forma que las superficies de las pestañas laterales superiores (220) y (221) traslapen el reborde central diagonal (215) de la cuña de la esquina (217). Durante el proceso de soldar por fricción, los extremos del perfil excepto por las pestañas laterales superiores (220) y (221) se presionan contra el reborde central (215). Debido a que sólo se genera rebaba de plástico en la interfaz entre los extremos de los perfiles (222) y (223) y el reborde de la cuña de esquina (215), se crea una línea de separación limpia entre las dos pestañas laterales superiores (220) y (221) de los perfiles bastidor (213) y (214).

Las Figuras 29A a 29E muestran las etapas de producción involucradas en la manufactura de un ensamble de esquina de bastidor sellado soldado por vibración, sencillo.

Como se muestra en la Figura 29A, el ensamble de esquina de bastidor sellado consiste de dos perfiles de bastidor (213) y (214) y una cuña especial de esquina de forma de L (219) con un reborde central diagonal (215) y un apéndice removible (224). Se forma un canal en los extremos de corte cónico de los perfiles de bastidor (213) y (214), de tal forma que las pestañas laterales superiores (220) y (221) de los perfiles de bastidor traslapan el reborde central diagonal (215) de la cuña de esquina (219).

Como se muestra en las Figuras 29B y 29C, las dos patas (225) y (226) de la cuña de esquina de forma de L (219) se acomodan de forma floja en los dos perfiles de bastidor y el ensamble de esquina se coloca en el aparato de soldar esquinas por vibración. El apéndice removible (224) incorpora un perfil especial de cabeza de flecha (227) que se acomoda en un hueco de inserción de forma complementaria (228) dentro del soporte de la cuña de esquina (229). Los perfiles de bastidor (213) y (214) se mantienen en su posición firmemente por medio de dispositivos de sujeción frontal (230) y (231) que se unen a los soporte de enmarcar movibles (232) y (233) del aparato de soldar por vibración (no mostrado).

Como se muestra en las Figuras 29C y 29D, los dos perfiles se presionan utilizando fuerzas perpendiculares contra las superficies de contacto (234) y (235) de la cuña de esquina (219) y se crea fricción al mover rápidamente la cuña de esquina (219) hacia atrás y hacia delante. Durante el proceso de soldar por fricción, conforme los dos perfiles (213) y (214) se presionan contra el reborde de la cuña de esquina (215), fluye rebaba de plástico a cualquier lado de la superficie de contacto. Debido a que se produce rebaba relativamente limitada, ésta no se extiende en la línea de unión entre los dos extremos de corte diagonal (236) de los perfiles de bastidor y como resultado, se crea una línea de separación limpia (237) entre los perfiles bastidor.

Después de que se termina el proceso de soldar por fricción y como se muestra en la Figura 29E, el apéndice (224) se retira mecánicamente de la cuña de esquina de forma de L (219). La etapa final en el proceso de producción es unir las paredes del perfil interior a las cuñas de esquina de forma de L utilizando el proceso de soldar por puntos ultrasónicos (238).

Claims

1. Un método para formar una unión soldada por vibración entre unos primer y segundo miembros (32, 33) y una pieza de unión (47, 100), de tal manera que dichos miembros (32, 33) y dicha pieza de unión (47, 100) están compuestos, al menos en parte, de material termoplástico,

comprendiendo dicho método

proporcionar una cabeza vibratoria (52);

proporcionar dicha pieza de unión (47), que tiene una primera porción (48) destinada a soldarse a dichos primer y segundo miembros (32, 33), y una segunda porción (49), que se extiende desde dicha primera porción (48) para ser montada en un elemento de fijación o aplique (50) unido a dicha cabeza vibratoria (52), y para soportar dicha primera porción (48) desde dicho aplique (50);

montar la segunda porción (49) de dicha pieza de unión (47) en dicho aplique (50) unido a dicha cabeza vibratoria (52);

montar dichos primer y segundo miembros (32, 33) en apliques (55, 56) que son independientes de dicha cabeza vibratoria;

crear una fuerza de acoplamiento entre dicho primer miembro (32) y uno de los lados de dicha primera porción (48) de dicha pieza de unión (47), así como una fuerza de acoplamiento entre dicho segundo miembro(33) y un lado opuesto de dicha primera porción (48) de dicha pieza de unión (47);

mantener dichas fuerzas de acoplamiento al tiempo que se hace vibrar la pieza de unión (47) por medio de dicha cabeza vibratoria (52) a una frecuencia de entre 50 y 500 Hz, con el fin de crear calor generado por fricción para fundir el material de los extremos (34) de dichos miembros y de cada uno de los respectivos lados opuestos de la primera porción (48) de dicha pieza de unión, de tal modo que dicho material fundido forma, al enfriarse, una soldadura (66, 67) entre dicha pieza de unión (47) y dichos miembros (32, 33); y de tal manera que

dichas fuerzas de acoplamiento entre dichos primer y segundo miembros (32, 33) y dicha pieza de unión (47) se aplican independientemente del funcionamiento de la cabeza vibratoria (52).

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual las fuerzas de acoplamiento son controladas de modo que proporcionen una presión uniforme sobre cada lado de dicha pieza de unión (47).

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada una de dichas fuerzas de acoplamiento se aplica perpendicularmente al plano del movimiento (68) de dicha cabeza vibratoria (52).

4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el cual cada una de dichas fuerzas de acoplamiento se hace variar de tal forma que, una vez que se ha logrado la fusión, cada fuerza de acoplamiento se reduce a una magnitud para la que el material fundido permanece en gran medida en su posición entre los extremos de los miembros (32, 33) y la pieza de unión (47).

5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual dicha primera porción (48) de dicha pieza de unión (47) tiene una brida plana y dicha segunda porción (49) de dicha pieza de unión (47) comprende una lengüeta (49) susceptible de ser retirada, que incorpora una forma geométrica (85, 88) que se mantiene en su posición por medio de un elemento de fijación o aplique (50) que incorpora un orificio o ranura de inserción (86, 89) con una forma geométrica complementaria o conjugada con la de dicha lengüeta susceptible de ser retirada.

6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual dicha primera porción (48) de dicha pieza de unión (47) tiene una brida plana que se extiende en un cierto ángulo con respecto a cada uno de dichos miembros (32, 33), y en el que dicha segunda porción (49) de dicha pieza de unión (47) incorpora una lengüeta susceptible de ser retirada que constituye una prolongación de dicha brida plana, de tal modo que dicha lengüeta (49) susceptible de ser retirada se mantiene en dicho aplique (50) que está unido a dicha cabeza vibratoria (52), y de modo que el método incorpora también la etapa de retirar la lengüeta (49) una vez que se ha completado la unión de soldadura por vibración.

7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en el cual dicha lengüeta (49) susceptible de ser retirada se encuentra situada sobre un borde exterior de dicha brida plana (48), y en el que dicha lengüeta (49) incorpora una forma geométrica (85, 88) que se mantiene en su posición por medio de un elemento de fijación o aplique (50) que incorpora un orificio o ranura de inserción (86, 89) provisto de una forma geométrica complementaria o conjugada con la de la lengüeta susceptible de ser retirada, de tal modo que dicho aplique (50) está configurado para agarrar dicha lengüeta (49) susceptible de ser retirada y para garantizar que la pieza de unión (47) se mantiene firmemente en su posición.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual dicha forma geométrica es en forma de T.

9. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el cual el procedimiento de soldadura por vibración se controla ajustando la duración de la operación de la cabeza vibratoria (52) para una amplitud, frecuencia y fuerza de acoplamiento especificadas.

10. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual un extremo (34) de dichos primer y segundo miembros (32, 33) comprende un perfil hueco que se define por una pared periférica que proporciona una superficie destinada a soldarse a dicha pieza de unión (47).

11. El método de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual dicha pieza de unión (47, 100) incluye una pata integral respectiva (101) que se extiende desde los lados opuestos de dicha pieza de unión, de tal modo que se han proporcionado a dichas patas dimensiones para que se inserten en los extremos huecos de dichos primer y segundo miembros (32, 33), y para que se acoplen a dichos primer y segundo miembros dentro del interior hueco de los mismos.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 11, en el cual el montaje de dicha pieza de unión en dicho aplique (50) y el montaje de dichos primer y segundo miembros (32, 33) en dichos apliques (55, 56) se llevan a cabo con dichas patas (101) insertadas en los extremos huecos de dichos primer y segundo miembros (32, 33).

13. El método de acuerdo con la reivindicación 11, que comprende adicionalmente insertar dichas patas (101) dentro de los extremos huecos de dichos primer y segundo miembros (32, 33) antes de montar dicha pieza de unión (47, 100) en dicho aplique (50) unido a dicha cabeza vibratoria (52), y antes de montar dichos primer y segundo miembros (32, 33) en dichos apliques (55, 56).

14. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, que comprende adicionalmente soldar por puntos dichas patas (101) a un miembro respectivo (32, 33) en una posición separada de dicha primera porción (48) de dicha pieza de unión (47).

15. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en el cual dichas patas (101) incluyen un dispositivo de centrado (104) de muelle o resorte integral.

16. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el cual dicha pieza de unión incluye al menos un dispositivo (69) para recibir la rebaba líquida de plástico generada durante el procedimiento de soldadura.

17. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en el cual dicha pieza de unión (47) está hecha de un material termoplástico más rígido que aquél con el que se han fabricado dichos primer y segundo miembros (32, 33).

18. El método de acuerdo con la reivindicación 17, en el cual dicha pieza de unión (47) comprende material termoplástico relleno de fibra de vidrio.

19. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en el cual dicha pieza de unión (47) incluye un punto de soldadura.

20. Un método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, que comprende adicionalmente las etapas de:

(a) proporcionar un panel (159) para ser enmarcado;

(b) proporcionar una pluralidad de miembros de bastidor (32, 33, 109, 110, 111, 112) para enmarcar dicho panel, que incluyen dichos primer y segundo miembros, de tal forma que cada miembro de bastidor tiene un canal formado en él para recibir una porción de borde de dicho panel (159), comprendiendo cada miembro de bastidor, al menos en parte, material termoplástico;

(c) insertar dicho panel (159) dentro del canal de cada miembro de bastidor;

proporcionar una de dichas piezas de unión para unir los extremos adyacentes de cada miembro de bastidor; y

para cada dos miembros de bastidor adyacentes, llevar a cabo dichas etapas de:

montar la segunda porción (49) de dicha pieza de unión (47, 117) en dicho aplique (50) unido a dicha cabeza vibratoria (52);

montar los miembros de bastidor adyacentes en apliques (55, 56) que son independientes de dicha cabeza vibratoria (52);

crear una fuerza de acoplamiento entre un miembro (32) y uno de los lados de dicha primera porción (48) de dicha pieza de unión (47), así como una fuerza de acoplamiento entre un miembro adyacente (33) y un lado opuesto de dicha primera porción (48) de dicha pieza de unión (47);

mantener dichas fuerzas de acoplamiento mientras se hace vibrar dicha pieza de unión (47) por medio de dicha cabeza vibratoria (52) con el fin de crear calor generado por fricción par fundir el material de los extremos (34) de dichos miembros de bastidor adyacentes y de cada uno de los respectivos lados opuestos de la primera porción de dicha pieza de unión (47), de tal manera que dicho material fundido, al enfriarse, forma una soldadura entre dicha pieza de unión (47) y dichos miembros de bastidor (32, 33); y

en el que dichas fuerzas de acoplamiento entre dichos miembros de bastidor adyacentes (32, 33) y dicha pieza de unión se aplican independientemente del funcionamiento de dicha cabeza vibratoria (52).

21. Un método de acuerdo con la reivindicación 20, que comprende proporcionar una cabeza vibratoria (52) y un elemento de fijación o aplique (50) unido a la misma por cada unión entre los miembros de bastidor adyacentes (32, 33), y montar la segunda porción (49) de cada pieza de unión (47) en un aplique respectivo (50), y hacer vibrar dos o más piezas de unión (47) para crear dicho calor generado por fricción de forma sustancialmente simultánea.

22. Un aparato para formar una unión soldada por vibración entre caras de extremo (34) de unos primer y segundo miembros (32, 33) y una pieza de unión (47), y en el que dichos miembros (32, 33) y dicha pieza de unión (47) están compuestos, al menos en parte, de un material termoplástico, de tal manera que dicho aparato comprende:

a) una cabeza vibratoria (52) que incluye un dispositivo de impulsión destinado a hacer vibrar dicha cabeza (52) en un plano predeterminado (68), a una frecuencia de entre 50 y 500 Hz;

b) unos primer y segundo elementos de fijación o apliques (55, 56) opuestos, cada uno de los cuales tiene una estructura de abrazamiento (60) destinada a asegurar sobre la misma uno respectivo de dichos primer y segundo miembros (32, 33), y de tal modo que dichos primer y segundo apliques (55, 56) soportan dichos primer y segundo miembros (32, 33) de manera que se muevan independientemente de dicha cabeza vibratoria (52);

c) un tercer elemento de fijación o aplique (50), unido a dicha cabeza vibratoria (52) de manera que sujete la pieza de unión (47), de tal modo que dicha pieza de unión comprende una primera porción (48), destinada a soldarse a los extremos (34) de dichos primer y segundo miembros (32, 33), así como una segunda porción (49), que se extiende desde dicha primera porción (48) y está destinada a soportarla, y de tal modo que dicho tercer aplique (50) está diseñado para sujetar dicha segunda porción (49) de dicha pieza de unión (47) y está colocado de manera que permita a dicha primera porción (48) acoplarse a dichas caras de extremo (34) cuando se sujeta dicha segunda porción (49) por dicho tercer aplique (50);

d) una estructura de guía (57), destinada a guiar el movimiento relativo entre dichos miembros (32, 33) y dicha pieza de unión (47) según una dirección perpendicular a dichas caras de extremo (34), de tal manera que se facilite el acoplamiento entre las caras opuestas de dicha pieza de unión (47) y dichos primer y segundo miembros (32, 33), respectivamente;

e) dispositivos de accionamiento (240, 242) por presión, acoplados a los primer y segundo apliques (55, 56) al objeto de proporcionar una fuerza de acoplamiento entre los lados opuestos de dicha pieza de unión (47) y dichos primer y segundo miembros; y

f) un sistema de control (84), destinado a regular el funcionamiento del aparato de soldadura por vibración.

23. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 22, en el cual dicho dispositivo de impulsión se ha dispuesto de manera que accione dicha cabeza vibratoria (52) con una amplitud de al menos 0,4 mm.

24. El aparato de acuerdo con la reivindicación 22 ó la reivindicación 23, en el cual los dispositivos de accionamiento (240, 242) por presión son controlados independientemente del funcionamiento de la cabeza vibratoria (52).

25. El aparato de acuerdo con las reivindicaciones 22, 23 ó 24, en el cual dichos dispositivos de accionamiento (240, 242) por presión son ajustables independientemente para proporcionar una fuerza de acoplamiento variable entre los lados opuestos de dicha pieza de unión (47) y dichos primer y segundo miembros (32, 33), y en el que el tamaño y la forma del perfil de dichos primer y segundo miembros (32, 33) son diferentes.

26. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 25, en el cual dicho tercer aplique (50) sujeta dicha pieza de unión (47) de una forma equilibrada y está fijo a dicha cabeza vibratoria (52) en una posición sustancialmente central en dicha cabeza vibratoria, y en el que dichos primer y segundo apliques (55, 56) son susceptibles de moverse independientemente de dicho tercer aplique (50) y aplicar una presión uniforme en cada uno de los lados de dicha pieza de unión (47).

27. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 22 a 26, en el cual dicho tercer aplique (50) está situado por encima de dicha cabeza vibratoria (52).

28. Un bastidor (108, 158) que comprende una pluralidad de miembros de bastidor alargados (109, 110, 111, 112), de tal modo que los extremos adyacentes de los pares de dichos miembros están unidos entre sí a través de una pieza de unión interpuesta (47, 48, 117), de manera que dichos miembros de bastidor y dicha pieza de unión están compuestos, cada uno de ellos, al menos en parte, de un material termoplástico, y dicha pieza de unión tiene una brida plana (48) que se extiende en un cierto ángulo con respecto a cada uno de dichos miembros de bastidor, caracterizado porque cada una de dichas piezas de unión (48, 117) está asegurada a un par de miembros de bastidor adyacentes (109, 110, 111, 112) por medio de unas uniones (66, 67) soldadas por vibración y situadas en los lados opuestos de dicha pieza de unión (47, 48, 117).

29. El bastidor de acuerdo con la reivindicación 28, en el cual cada uno de dichos extremos (34) de bastidor comprende un perfil hueco que está definido por una pared periférica que proporciona una superficie que está soldada a dicha brida plana (48).

30. El bastidor de acuerdo con la reivindicación 29, en el cual dicho perfil hueco está subdividido en dos o más cavidades.

31. El bastidor de acuerdo con la reivindicación 29 ó la reivindicación 30, en el cual dicha pieza de unión (47) lleva unas patas integrales (101) que se extienden desde los lados opuestos de dicha brida plana (47), de tal modo que dichas patas se han dotado de dimensiones tales que se acoplan longitudinalmente dentro de al menos parte del interior hueco de los extremos de miembro de bastidor adyacentes (32, 33).

32. El bastidor de acuerdo con la reivindicación 31, en el cual dichos perfiles huecos están soldados ultrasónicamente por puntos a dichas patas (101) en posiciones separadas de dicha brida plana (47).

33. El bastidor de acuerdo con la reivindicación 31 ó la reivindicación 32, en el cual los miembros de bastidor (109, 110, 111, 112) y las patas integrales (101) incorporan formas de perfil complementario o conjugado, de tal modo que, a través del procedimiento de ensamblaje, la pata (101) se centra en el perfil de enmarcado.

34. El bastidor de acuerdo con la reivindicación 33, en el cual las patas integrales (101) de la pieza de unión (47, 117) incorporan un dispositivo de centrado.

35. El bastidor de acuerdo con la reivindicación 34, en el cual dicho dispositivo de centrado comprende un dispositivo de muelle o resorte (104), formado integralmente con cada pata.

36. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 35, en el cual dicha pieza de unión incluye al menos un dispositivo (69) destinado a recibir la rebaba líquida de plástico generada durante la formación de dichas uniones soldadas.

37. El bastidor de acuerdo con la reivindicación 36, en el cual dicho dispositivo comprende un rebaje (69) para recibir la rebaba líquida de plástico generada durante el procedimiento de soldadura.

38. El bastidor de acuerdo con la reivindicación 37, en el cual dicho rebaje es una cavidad o receptáculo de retención de rebaba líquida.

39. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 38, en el cual dicha pieza de unión (47) incorpora un punto de soldadura (74).

40. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 39, en el cual la pieza de unión (47) está hecha de un material termoplástico más rígido que aquél del que se han fabricado los miembros de bastidor.

41. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 40, en el cual dicha brida plana (47) tiene un espesor comprendido en el intervalo entre 2 y 12 mm.

42. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 41, en el cual dicha brida plana (47, 117) está provista de superficies planas opuestas que incorporan un acabado superficial dotado de textura.

43. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 42, en el cual dichos miembros de bastidor están compuestos de material termoplástico reforzado con fibra de vidrio.

44. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 43, en el cual dicho material termoplástico es cloruro de polivinilo.

45. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 42, en el cual dichos miembros de bastidor (109, 110, 111, 112) comprende cloruro de polivinilo en espuma con estructura celular.

46. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 42, en el cual dichos miembros de bastidor (109, 110, 111, 112) comprenden cloruro de polivinilo relleno de fibra de madera compuesta.

47. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 46, en el cual se han incorporado revestimientos o acabados decorativos en las superficies exteriores de dichos miembros de bastidor.

48. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 47, en el cual los extremos (34) de los miembros de bastidor están cortados a inglete.

49. El bastidor de acuerdo con la reivindicación 48, en el cual se fabrica un corte en dado en los extremos cortados a inglete de los miembros de bastidor, excepto para una de las caras superior e inferior, o ambas, de dichos miembros de bastidor.

50. El bastidor de acuerdo con la reivindicación 48, en el cual se aplica una tira de presión sobre los extremos cortados a inglete de las caras superior e inferior de los miembros de bastidor durante el procedimiento de soldadura.

51. El bastidor de acuerdo con la reivindicación 48, en el cual se fabrica un corte en dado en los extremos cortados a inglete de los miembros de bastidor, a excepción de los lados frontal y trasero de dichos miembros de bastidor.

52. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 51, en el cual los miembros de bastidor se ensamblan en torno a una unidad de vidrio aislante (159), y en el que se aplica un agente de sellado de silicona en los espacios de separación entre el bastidor ensamblado y la unidad de vidrio aislante (159).

53. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 51, en el cual se han adherido láminas vitrificadas (161, 162) directamente a los lados de los miembros de bastidor utilizando un agente de sellado estructural termoestable.

54. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 51, en el cual el bastidor está situado entre láminas vitrificadas separadas (161, 162).

55. El bastidor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 54, en el cual dicha pieza de unión (47, 117) está moldeada por inyección.