特開 2023-57019 溶着装置用の予熱配置、それぞれの溶着装置、並びに予熱方法及び溶着方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023057019

(43)【公開日】2023-04-20

(54)【発明の名称】溶着装置用の予熱配置、それぞれの溶着装置、並びに予熱方法及び溶着方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 65/02 20060101AFI20230413BHJP

   B29C 65/14 20060101ALI20230413BHJP

   B29C 65/06 20060101ALI20230413BHJP

【ＦＩ】

B29C65/02

B29C65/14

B29C65/06

【審査請求】有

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022126211

(22)【出願日】2022-08-08

(31)【優先権主張番号】21201749.5

(32)【優先日】2021-10-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】522238491

【氏名又は名称】ブランソン ウルトラスチャル ニーデルラッスン デル エマーソン テクノロジーズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング アンド カンパニー オーエイチジー

(74)【代理人】

【識別番号】100114775

【弁理士】

【氏名又は名称】高岡 亮一

(74)【代理人】

【識別番号】100121511

【弁理士】

【氏名又は名称】小田 直

(74)【代理人】

【識別番号】100202751

【弁理士】

【氏名又は名称】岩堀 明代

(74)【代理人】

【識別番号】100208580

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 玲奈

(74)【代理人】

【識別番号】100191086

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 香元

(72)【発明者】

【氏名】シルヴィオ フックス

【テーマコード（参考）】

4F211

【Ｆターム（参考）】

4F211AG03

4F211AK04

4F211AR07

4F211TA01

4F211TC01

4F211TD11

4F211TH06

4F211TJ26

4F211TN20

4F211TN26

4F211TQ05

4F211TQ09

(57)【要約】      （修正有）

【課題】溶着される部品のスタックを形成するために互いに溶着されるべき複数の部品が、低い労力で、かつ簡単で信頼できる方法で予熱される予熱配置を提供する。さらに、前記予熱配置を含む溶着装置、予熱方法、および溶着方法を提供する。
【解決手段】上部支持体１に取付けられた上部工具と、下部支持体３に取付けられた下部工具とを有し、上部及び下部支持体は初期位置と溶着位置との間で移動可能であり、第１の軸Ｘに沿って延びる第１の中心線と、第１の軸Ｘに垂直な第２の軸Ｙに沿って延びる第２の中心線とによって第１の平面を定める予熱装置１０。予熱配置は、予熱装置を第１の位置と第２の位置との間で回転させるための第１の回転手段を含み、第２の向きにおいて、第１の向きと比較して非対称軸の周りで１８０°回転され、又は、第２の向きにおいて、第１の向きと比較して第３の軸Ｚの周りで０°＜α＜３６０°の範囲で回転される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部支持体（１）に取り付けられた上部工具と、下部支持体（３）に取り付けられた下部工具とを有する溶着装置の予熱配置であって、上部（１）及び下部支持体（３）は初期位置と溶着位置との間で互いに移動可能であり、前記予熱配置は、
ａ．第１の軸Ｘに沿って延びる第１の中心線と、前記第１の軸Ｘに垂直な第２の軸Ｙに沿って延びる第２の中心線とによって第１の平面を定める予熱装置（１０）
を含み、
ｂ.前記予熱装置は、第１の予熱構造（１４）を有する第１の側（１２）と、第２の予熱構造（１８）を有する反対側の第２の側（１６）とを有し、
ｃ．前記第１の予熱構造（１４）は、前記それぞれの軸が非対称軸であるように前記第１及び／又は前記第２の中心線に関して非対称であり、
ｄ．前記第２の予熱構造（１８）は、前記第１の予熱構造（１４）に対応し、前記第１の平面に垂直な第３の軸Ｚに沿って見た場合に、前記第１（１４）及び第２の予熱構造（１８）が、一方が他方の上に配置されるように前記第１の予熱構造（１４）と同様に向けられ、
ｅ．前記予熱配置は、前記予熱構造（１４、１８）が第１の位置において第１の向きを有し、第２の位置において第２の向きを有するように前記予熱装置（１０）を第１の位置と第２の位置との間で回転させるための第１の回転手段であって、
ｅ１.前記第２の向きにおいて、前記予熱構造は、前記第１の向きと比較して前記非対称軸の周りで１８０°回転されるか、又は、
ｅ２．前記第２の向きにおいて、前記予熱構造は、前記第１の向きと比較して前記第３の軸Ｚの周りで０°＜α＜３６０°の範囲、好ましくは９０°≦α≦２７０°の範囲、特に好ましくはα＝１８０°である角度αだけ回転される、
第１の回転手段
をさらに含む、予熱配置。

【請求項2】

第１又は第２の中心線の残りが対称軸である、請求項１に記載の予熱配置。

【請求項3】

前記第１の回転手段が前記予熱装置を、
ａ．前記非対称軸に平行な前記第１の平面の軸の周りで、
ｂ．前記非対称軸の周りで、又は
ｃ．前記第３の軸Ｚの周りで、
回転させるために使用される、請求項１又は２に記載の予熱配置。

【請求項4】

前記予熱装置（１０）が長方形の形状を有し、前記第１の軸Ｘが前記長方形の横方向の辺に平行に延び、前記第２の軸Ｙが前記長方形の長手方向の辺に平行に延びる、請求項１又は２に記載の予熱配置。

【請求項5】

前記第１（１４）及び前記第２の予熱構造（１８）がＩＲ予熱構造である、請求項１又は２に記載の予熱配置。

【請求項6】

第１の部品（２０）を第２の部品に又は溶着された部品のスタックに溶着するための溶着装置であって、
ａ．前記第１の部品（２０）を受けるための上部支持体（１）に取り付けられた上部工具と、
ｂ．前記第２の部品又は前記溶着された部品のスタックを受けるための下部支持体（３）に取り付けられた下部工具と、
ｃ．請求項１に記載の予熱配置と、
を含む、溶着装置であり、
ｄ．前記予熱配置は、前記予熱配置が前記上部（１）及び前記下部支持体（３）の間の予熱位置に配置されるように待機位置と予熱位置との間で移動可能であり、前記予熱位置において前記上部（１）及び前記下部支持体（３）はそれぞれ前記第１の平面に平行な平面内に配置され、
ｅ．前記上部（１）及び前記下部支持体（３）は初期位置と溶着位置との間で互いに移動可能である、溶着装置。

【請求項7】

前記溶着装置が振動溶着装置又は赤外線溶着装置である、請求項６に記載の溶着装置。

【請求項8】

請求項１に記載の予熱配置によって第１の部品（２０）及び第２の部品又は溶着された部品のスタックを予熱するための予熱方法であって、
前記第１の部品（２０）は第１の側（２２）に第１の溶着構造（２４）を、反対側の第２の側に第２の溶着構造（２８）を含み、前記第１（２４）及び前記第２の溶着構造（２８）は、前記予熱装置（１０）の第１（１４）及び第２の予熱構造（１８）と合同であるように形成され、前記第１の溶着構造（２４）及び前記第２の溶着構造（２８）が前記非対称軸の周りで１８０°又は前記第３の軸の周りで角度αだけ互いに回転されるように向けられ、
前記第２の部品又は前記溶着された部品のスタックは、前記第１の部品（２０）に面する側に第３の溶着構造を含み、前記第３の溶着構造は、前記第３の軸Ｚに沿って見た場合に、前記第３の溶着構造が、前記第２の部品又は前記溶着された部品のスタックに面する第１の部品（２０）の溶着構造の上に配置されるように向けられ、前記予熱方法は、
ａ．前記予熱配置を待機位置から、溶着装置の上部工具及び下部工具の間の予熱位置へ移動するステップ（ステップＡ）であって、この際前記予熱配置の予熱装置は、第１の向きを有する第１の位置に配置され、ここで前記予熱構造（１４、１８）は前記第３の軸Ｚに沿って見た場合に、前記予熱位置において前記溶着構造（２４、２８）と重なり、前記溶着装置の上部支持体（１）並びに前記下部支持体（３）は、前記予熱位置においてそれぞれ前記第１の平面と平行な平面に配置されるステップ（ステップＡ）と、
ｂ．前記第１の部品（２０）及び前記第２の部品又は前記溶着された部品のスタックを予熱するステップ（ステップＢ）と、
ｃ．前記予熱配置を前記予熱位置から前記待機位置へ移動するステップ（ステップＣ）と、
を含む、予熱方法。

【請求項9】

予熱するステップＢの後、
ｄ．前記予熱配置を、好ましくは前記待機位置において、前記少なくとも１つの回転手段によって、前記第１の位置から前記第２の位置へ回転させるステップ（ステップＤ）
をさらに含む、請求項８に記載の予熱方法。

【請求項10】

請求項６に記載の溶着装置によって第１の部品（２０）を第２の部品又は溶着された部品のスタックに溶着するための溶着方法であって、
前記第１の部品（２０）は、第１の側（２２）に第１の溶着構造（２４）を、反対側の第２の側に第２の溶着構造（２８）を含み、前記第１（２４）及び前記第２の溶着構造（２８）は、前記予熱装置の第１（１４）及び第２の予熱構造（１８）と合同であるように形成され、前記第１の溶着構造（２４）及び前記第２の溶着構造（２８）が前記非対称軸の周りで１８０°、又は前記第３の軸Ｚの周りで角度αだけ互いに回転されるように向けられ、
前記第２の部品又は前記溶着された部品のスタックは、前記第１の部品（２０）に面する側に第３の溶着構造を含み、前記第３の溶着構造は、前記第３の軸Ｚに沿って見たときに、前記第３の溶着構造が前記第２の部品又は前記溶着された部品のスタックに面する第１の部品（２０）の溶着構造の上に配置されるように向けられ、前記溶着方法は、
ａ．前記第１の部品（２０）を前記第１の側（２２）で前記上部工具に配置するステップ（ステップｉ）と、
ｂ．前記第２の部品又は前記溶着された部品のスタックが配置された下部工具を有する下部支持体（３）を、前記上部支持体（１）に対して中間位置に移動するステップ（ステップｉｉ）と、
ｃ．請求項８に記載の予熱方法を実行するステップ（ステップｉｉｉ）であって、前記予熱装置（５）は前記第１の位置に配置されているステップと、
ｄ．前記第２の部品又は前記溶着された部品のスタックを有する下部支持体（３）を、前記第３の軸（Ｚ）に沿って前記溶着位置へ前記上部支持体（１）に対して移動するステップ（ステップｉｖ）と、
ｅ．溶着された部品の増大されたスタックが得られるように、前記第１の部品（２０）を前記第２の部品に又は前記溶着された部品のスタックに溶着するステップ（ステップｖ）と、その後、
ｆ．前記下部支持体（３）を前記初期位置へ戻すステップ（ステップｖｉ）と、
を含む、溶着方法。

【請求項11】

前記第１の部品（２０）を前記上部工具（１）に配置するステップｉが、
ｇ．前記第１の部品（２０）を前記下部工具に、好ましくは前記第２の部品に又は前記溶着された部品のスタックに配置するステップ（ステップｉ１）と、
ｈ．前記第１の部品（２０）を有する下部支持体（３）を前記初期位置から移譲位置へ前記第３の軸Ｚに沿って前記上部支持体（１）に対して移動するステップ（ステップｉ２）と
を含む、請求項１０に記載の溶着方法。

【請求項12】

前記下部支持体（３）を前記初期位置へ戻すステップｖｉの後、
ｉ．前記下部工具に面する側の溶着構造が前記下部工具の溶着された部品のスタックによって露出された第３の溶着構造と一致するように、別の第１の部品（２０）を前記上部工具に配置するステップ（ステップｖｉｉ）と、
ｊ．ステップｉｉ～ｖｉを繰り返すステップであって、この際前記予熱装置（５）は回転されているステップと
をさらに含む、請求項１０又は１１に記載の溶着方法。

【請求項13】

前記下部支持体（３）を前記初期位置に戻すステップｖｉの後に、
ｋ．前記上部工具に第３の部品を配置するステップ（ステップｖｉｉｉ）であって、前記第３の部品は、第１の側に第４の溶着構造を有し、反対側の第２の側に第５の溶着構造を有し、前記第４及び第５の溶着構造は、前記第３の溶着構造に対応し、前記第１の平面に垂直な第３の軸に沿って見たとき、前記第４及び第５の予熱構造が、一方が他方の上に配置されるように向けられ、前記第３の部品は、前記下部工具に面する側の溶着構造が、前記下部工具内の溶着された部品のスタックによって露出される第３の溶着構造に一致するように、前記上部工具に配置されるステップと、
ｌ．ステップｉｉ～ｖｉを繰り返すステップであって、この際前記予熱装置は前記第１又は第２の位置に維持されるステップと
をさらに含む、請求項１０又は１１に記載の溶着方法。

【請求項14】

溶着装置のための後付け方法であって、
ａ．請求項１に記載の予熱配置を提供するステップ（ステップＩ）と、
ｂ．前記予熱配置を溶着装置に組み込むステップ（ステップＩＩ）と、
ｃ．前記予熱配置を前記溶着装置の制御方法に実装するステップ（ステップＩＩＩ）と、
を含む、後付け方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶着装置の予熱配置、それぞれの溶着装置、予熱配置を用いた予熱方法、溶着装置を用いた溶着方法、及び後付け方法に関する。

【背景技術】

【0002】

予熱配置は、特に２つの部品、特にプラスチック部品を互いに溶着するための溶着装置との組み合わせで、一般に知られている。

【0003】

通常、溶着装置は、フレーム又はハウジングを含み、その中に下部工具及び上部工具が配置されている。下部工具は昇降テーブルに固定され、上部工具は上部工具プレートにしっかり固定される。昇降テーブルによって、下部工具を上部工具の方向に移動させ、下部工具内の第１の部品を上部工具内の第２の部品に摩擦溶着又は振動溶着することができる。

【0004】

このような溶着装置は、例えば、自動車産業や医療技術において使用されている。自動車産業では、溶着装置はライトの製造に使用されるが、プラスチックからなる、又はプラスチックを含む他の部品又は部品群の製造にも使用され得る。同様に、溶着装置は、医療技術又は消費財の製造において装置及び／又は部品群の製造に使用され得る。

【0005】

予熱配置を含む溶着装置の基本動作は次の通りである。まず、ユーザは、第１の部品を下部工具上に配置する。続いて、ユーザは、第２の部品を下部工具内の第１の部品上に配置する。次に、下部工具及びその上に配置された部品を有する昇降テーブルが、垂直軸に沿って、初期位置から、上部工具の方向に、第２の部品が上部工具に受け取られるまで移動する。

【0006】

次に、昇降テーブルは、予熱配置がアイドル位置又は待機位置から２つの部品の間の整列又は予熱位置に配置されることができる位置に戻るように移動する。予熱配置が２つの部品の間に配置された後、２つの部品は、溶着される地点で予熱される。この目的のために、予熱配置は、それぞれの予熱構造を有している。予熱の後、予熱配置はアイドル位置又は待機位置に戻される。

【0007】

次に、昇降テーブルは溶着位置に移動され、特に摩擦溶着又は振動溶着によって、第１の部品と第２の部品の溶着が行われる。溶着が終わると、昇降テーブルは、下部工具及びその上に配置された第１及び第２の部品の複合体とともに、溶着位置から垂直軸に沿って初期位置に戻るように移動する。昇降テーブルが初期位置に到達すると同時に、ユーザは、第１及び第２の部品の複合体を取り外す。

【0008】

予熱配置を含む溶着装置の一例は、ＥＰ ３ ００９ ２５４ Ａ２（欧州特許出願公開第３００９２５４号公報）に記載されている。

【0009】

複合体の２つの側の間で異なる方向に向けられた複雑な合同溶着構造を有するいくつかの部品を互いに溶着しなければならない場合、上記の溶着装置、ひいては予熱配置の欠点が明らかになる。

【0010】

例えば、溶着される部品が、長方形の形状を有し、長方形の長手方向の辺の間に延びかつこれと平行な第１の中心線と、長方形の横方向の辺の間に延びかつこれと平行な第２の中心線とによって平面を定めると仮定する。各部品は、第１の側に第１の溶着構造、反対側の第２の側に第２の溶着構造を有している。両溶着構造は、合同かつ第１の中心線に関して非対称である。さらに、第２の側の溶着構造は、平面に垂直な軸の周りで１８０°回転していると仮定する。したがって、この軸に沿って、すなわち、部品の上方から、部品を通して見たとき、第１及び第２の溶着構造は、互いに完全に重ならないように、異なる向きを有する。

【0011】

最初のサイクルでは、作業者は１つの部品を下部工具に、もう１つの部品を上部工具に配置する。このとき、作業者は、下部工具に面した上部工具の部品の溶着構造が、上部工具に面した下部工具の部品の溶着構造に一致するように、溶着構造の向きに注目する必要がある。

【0012】

溶着装置内に部品を正しく配置した後、溶着方法は、それぞれ方向付けられた予熱構造を有する予熱配置による予熱を含めて実行される。ここで既に、確実な予熱のために、予熱配置の予熱構造は、予熱されるべき溶着構造に適合していることを考慮しなければならない。

【0013】

最初のサイクルの後、サイクルの始めに上部工具にあった部品は、上部工具に面する側で新しい、すなわち異なる向きの溶着構造を定める。したがって、最初のサイクルでは上部部品に受け入れられていたこの側の溶着構造は、上で説明したように、異なる態様で向けられる、すなわち第３の軸の周りで１８０°回転される。その結果、予熱配置の予熱構造は溶着構造に一致せず、したがって、この部品の確実な予熱を確保することができない。同じことが、両方の部品が一致する溶着構造を有するように上部工具に配置されたそれぞれの部品の溶着構造に関しても当てはまる。

【0014】

したがって、本発明の課題は、溶着される部品のスタックを形成するために互いに溶着されるべき複数の部品が、低い労力で、かつ簡単で信頼できる方法で予熱されるように、上記の欠点が克服され得る予熱配置を提供することである。さらに、溶着方法と同様に、それぞれの溶着装置、予熱方法を提供することが課題である。

【発明の概要】

【0015】

上記の課題は、独立請求項１による予熱配置と、独立請求項６による溶着装置と、独立請求項８による予熱方法及び独立請求項１０による溶着方法と、独立請求項１４による後付け方法とによって解決される。さらに好ましい実施形態及び発展形態は、以下の記載、図面並びに付随する請求項から明らかになる。

【0016】

上部支持体に取り付けられた上部工具と、下部支持体に取り付けられた下部工具とを有する溶着装置の本発明の予熱配置であって、上部及び下部支持体は初期位置と溶着位置との間で互いに移動可能であり、本発明の予熱配置は、第１の軸に沿って延びる第１の中心線と、第１の軸に垂直な第２の軸に沿って延びる第２の中心線とによって第１の平面を定める予熱装置を含み、予熱装置は、第１の予熱構造を有する第１の側と、第２の予熱構造を有する反対側の第２の側とを有し、第１の予熱構造はそれぞれの軸が非対称軸であるように第１及び／又は第２の中心線に関して非対称であり、第２の予熱構造は第１の予熱構造に対応し、第１の平面に垂直な第３の軸に沿って見た場合に、第１及び第２の予熱構造が、一方が他方の上に配置されるように第１の予熱構造と同様に向けられ、予熱配置は、予熱構造が第１の位置において第１の向きを有し、第２の位置において第２の向きを有するように予熱装置を第１の位置と第２の位置との間で回転させるための第１の回転手段をさらに含み、第２の向きにおいて、予熱構造は、第１の向きと比較して非対称軸の周りで１８０°回転され、又は、第２の向きにおいて、予熱構造は、第１の向きと比較して第３の軸の周りで０°＜α＜３６０°の範囲、好ましくは９０°≦α≦２７０°の範囲、特に好ましくはα＝１８０°である角度αだけ回転される、本発明の予熱配置。

【0017】

以下、本発明の予熱配置について、溶着装置での使用に基づいて説明する。この点に関して、特に予熱のプロセスが考慮される。例示的な溶着装置は、本発明の予熱配置に加えて、下部支持体に取り付けられた下部工具と、上部支持体に取り付けられた上部工具とを含む。下部及び上部支持体は初期位置と溶着位置との間で互いに移動可能である。予熱配置は待機位置と予熱位置との間で移動可能であり、予熱配置は予熱位置において上部支持体と下部支持体との間に配置される。さらに、上部及び下部支持体はそれぞれ、予熱配置が予熱位置にあるときに予熱装置によって定められる第１の平面に平行な平面に配置される。第３の軸という用語は、したがって、それぞれの平面に垂直な軸のことをいう。

【0018】

この溶着装置によって、これより記載する例によれば、複数の部品が互いに溶着される。これらの部品のそれぞれは、第１の側に第１の溶着構造を、反対側の第２の側に第２の溶着構造を含んでいる。第１及び第２の溶着構造は、予熱装置の第１及び第２の予熱構造と合同であるように形成される。この点に関して、合同とは、同じ形状及び大きさを有することを意味する。したがって、第１及び第２の予熱構造並びに第１及び第２の溶着構造は、形状及び大きさが同一である。

【0019】

さらに、第１及び第２の溶着構造は、非対称軸の周りで１８０°又は第３の軸の周りで角度αだけ互いに回転されるように向けられる。言い換えれば、そして特に好ましい実施形態によれば、溶着構造は互いに回転対称である。具体的には、第１及び第２の中心線の少なくとも一方の周りで溶着構造の一方を１８０°回転させると、他方又は反対側の溶着構造になる。

【0020】

本特徴の理解を容易にするために、長方形の形状を有する部品を想定する。部品の第１の中心線は、部品の横方向の辺に平行に、かつその間に延びる。第２の中心線は、部品の長手方向の辺に平行に、かつその間に延びる。第１及び第２の中心線は、結果として平面を定め、部品を４つの幾何学的に等しい部分に分離する。中心線の交点は、部品の幾何学的な中心を示す。この例のさらなる過程において、部品は、長手方向の辺が左から右へ延びる水平又は横長のフォーマットで観察されると仮定される。

【0021】

部品の第１の側には、第１の溶着構造が配置される。この溶着構造は、例えば、角が丸くなった長方形のように形成されており、第１の溶着構造は、隣接する２つの角のそれぞれに突出部を有する。部品が中心線によって分割される４つの幾何学的に等しい部分を参照すると、溶着構造の２つの突出部は、第１の側を上から見たときに、すなわち、平面に垂直に延びる第３の軸に沿って見たときに、部品の第１の側の左上及び右上の部分に存在するものと仮定される。その結果、長手方向の辺の間に、それらと平行に延びる第２の中心線が非対称軸であるのに対し、横方向の辺の間に、それらと平行に延びる第１の中心線は対称軸である。これは例示的な実践態様であるが、特に長方形の形状を有する部品の場合、第１又は第２の中心線の残りが対称軸であることが好ましい。

【0022】

部品の第２の側には、第２の溶着構造が配置される。この溶着構造は第１の溶着構造と合同である。したがって、上述のように、それは同じ大きさ及び形状を有する。しかしながら、第２の溶着構造は第１の側の第１の溶着構造と比較して第２の側で異なる向きに配置される。

【0023】

この異なる向きは、第２の溶着構造が第１の溶着構造と比較して回転された態様で第２の側に配置されることにおいて達成される。結果として、第１及び第２の溶着構造は、第１又は第２の側の上から、及び部品を通して見た場合に、完全に一方が他方の上に配置されないように配置される。

【0024】

一方が他方の上にという用語は、部品を通して一方の側から射す仮想の光によって生じる一方の構造の影が他方の構造を完全に覆うことを示す。したがって、溶着構造は一方が他方の上に、すなわち完全に一方が他方の上に配置されないので、第２の溶着構造は、第１の溶着構造と比較して異なる向きを有する必要がある。

【0025】

そのような異なる向きは、第２の溶着構造を第１の溶着構造と比較して非対称軸の周りで１８０°回転させることによって、又は、第２の溶着構造を第１の溶着構造と比較して、平面に垂直な第３の軸の周りで、特定の角度αだけ回転させることによって、達成することができる。

【0026】

第２の側で第２の溶着構造を第１の溶着構造と比較して非対称軸の周りで１８０°回転させることは、上の例に関して、２つの突出部が左下及び右下の部分に配置されるという事実につながるだろう。これは部品を第１の側から、及び部品を通して見た場合にあてはまる。

【0027】

このため、非対称軸の周り、すなわち長手方向中心線の周りで第１の側を見ることができる位置から第２の側を見ることができる位置に部品が回される場合、第２の溶着構造は観察者に対して第１の溶着構造と同じ向きを露出させることになる。一方、部品が対称軸の周り、すなわち横方向中心線の周りで第１の側から第２の側へ回される場合、第２の溶着構造は、第１の溶着構造と比較して異なる向きを露出することになる。特に、２つの突出部は、第２の側で部品の下部に存在し得るが、それらは第１の側で上部に存在する。

【0028】

代替的に、第２の溶着構造は、平面に垂直な第３の軸を中心に第１の溶着構造と比較して特定の程度αだけ回転させることができる。回転の上記第１の例に関して、第２の溶着構造が第３の軸の周りで１８０°回転する場合、結果は、非対称軸を中心に回転する場合と比較して同じであろう。したがって、１８０°の回転は、他の可能な回転角度にかかわらず、特に好ましい。それにもかかわらず、特に溶着構造が両方の中心線に関して非対称である場合、０°及び３６０°に等しくない他の角度値による回転が有益であり、好ましいことがある。

【0029】

それは互いに溶着される部品の一般的な設計に関して述べられるが、溶着方法、したがって、予熱方法についていくつかの例示的な溶着サイクルに関して説明する。

【0030】

最初に、第１の部品が上部工具に配置され、第１の部品と同一である、又は一致するもしくは同一の溶着構造を有する第２の部品が、下部工具に配置される。代替的な形態として、溶着された部品のスタックが下部工具にすでに存在する。この場合、溶着された部品のスタックのうち、第１の部品に面する側が第３の溶着構造を有する。いずれの場合も、第１の部品と第２の部品、又は第１の部品と溶着された部品のスタックは、それらの溶着構造が互いに一致するように配置される。

【0031】

理解を容易にするために、また、上記の例示的な部品及びその溶着構造に関して、第１の部品は、第１の溶着構造を有する第１の側が下部工具に面し、第２の溶着構造を有する第２の側が上部工具に配置されるように配置されると仮定される。その結果、例えば第１の部品と同一の第２の部品は、第１の溶着構造を有する第１の側が上部工具に、すなわち上部工具の第１の部品の第１の側に面するように下部工具に配置される。分かりやすくするために、第２の部品又は溶着された部品のスタックによって露出する溶着構造を第３の溶着構造と称する。このことは、続く第２のサイクルで明らかになる。

【0032】

最初に考察されたように、第１の部品は圧力下に上部工具に保持される。さらに、例示的な動作に関して、溶着装置の上部支持体は上部取り付けプレートであり、下部支持体は昇降テーブル、好ましくは電気モータで駆動される昇降テーブルである。使用中、下部工具を有する下部支持体は第３の軸に沿って上部支持体に対して移動される。

【0033】

その結果、第１の部品が上部工具に配置された後、昇降テーブルは第３の軸に沿って中間位置へ移動し、中間位置では予熱配置を待機位置から部品の間の予熱位置に移動することができる。

【0034】

このため、予熱配置は第１の位置に配置され、第１の位置において、第１及び第２の側に配置された予熱構造は溶着構造に一致する。言い換えると、溶着装置が第３の軸に沿って、すなわち第１の平面に垂直な軸に沿って見られる場合、溶着構造及び予熱構造は、一方が他方の上に、特に完全に配置される。したがって、個々のパーツ及び部品を通して観察するときに、１つだけの構造をこの視点から見ることができる。第１の平面は、振動溶着装置の場合、振動溶着平面と称されることもある。

【0035】

予熱配置の予熱構造は溶着構造と一致するはずなので、予熱構造はまた、上述のように溶着構造と及び互いに合同であるはずである。さらに、１つの部品の溶着構造と対照的に、予熱装置の予熱構造は同じように向けられなければならない、すなわち、それらはそれぞれ上から及び第３の軸に沿って、及び予熱装置を通して見た場合に、一方が他方の上に、特に完全に配置されなければならない。したがって、上述のように、一方が他方の上にという用語は、部品を通して一方の側から射す仮想の光によって生じる一方の構造の影が他方の構造を完全に覆うことを示す。予熱構造は一方が他方の上に完全に配置されるので、第２の予熱構造は第１の予熱構造と比較して同じ向きを有するはずである。

【0036】

これに関して、例示的な第１の部品に関して上述したように、予熱装置が長方形の形状を有し、第１の軸が長方形の横方向の辺に平行に延び、第２の軸が長方形の長手方向の辺に平行に延びることが特に好ましい。

【0037】

予熱配置が２つの部品の間に配置された後、２つの部品の溶着構造は、一致する予熱構造によって予熱される。したがって、予熱構造は、予熱位置において溶着構造に重なる。この点に関して、第１及び第２の予熱構造は、好ましくは、ＩＲ予熱構造である。

【0038】

予熱のあと、予熱配置は予熱位置から待機位置へ戻される。その後、昇降テーブルは、第２の軸に沿って溶着位置へ移動され、そこで第１及び第２の部品又は溶着される部品のスタックは当接した状態に置かれ、例えば振動溶着又はＩＲ溶着によって互いに溶着される。溶着の後、下部支持体は上部支持体に対して移動され、初期位置へ戻る。

【0039】

結果として、第１及び第２の部品からなる溶着された部品のスタックは、このとき、下部工具内に存在する。既知の方法と対照的に、部品のスタックは下部工具内に維持される。したがって、上部工具に面する溶着された部品のスタックの側は、第１のサイクル中に上部工具に配置された前の第１の部品の側に対応する。第２の溶着構造を有するこの側は、ここで、溶着された部品のスタックの第３の溶着構造を示す。

【0040】

次の第２のサイクルにおいて、新しい第１の部品が上部工具に配置される。溶着された部品のスタックが溶着構造を決定するので、新しい第１の部品は、第２の溶着構造を有する第２の側が下部工具又はそこに配置された溶着された部品のスタックに面するように上部工具に配置されなければならない。

【0041】

ここで、上述したプロセスが繰り返される。溶着構造の向きが第１の溶着構造から第２の溶着構造に変わったので、予熱装置の以前の配置は適切ではなく、このサイクルにおける溶着構造の確実な予熱を保証しないであろう。

【0042】

これを克服するために、予熱配置は、特に待機位置において、第１の位置から第２の位置へと回転される。この第２の位置において、予熱配置の予熱装置は第２の向きを有し、第２の向きで予熱構造は第１の向きと比較して非対称軸の周りで１８０°回転され、又は予熱構造は第１の向きと比較して第３の軸の周りで０°＜α＜３６０°の範囲、好ましくは９０°≦α≦２７０°の範囲、特に好ましくはα＝１８０°である角度αだけ回転される。溶着構造、したがって予熱構造が丸みを帯びた角と２つの隣接する角のそれぞれに１つの突出部とを有する長方形である本例では、非対称軸の周りの１８０°の回転又は第３の軸の周りの１８０°の回転は所望の結果をもたらす。それにもかかわらず、特定の実施形態に関して後述されるように、後者は溶着構造の、したがって予熱構造の特別の設計についてのみ可能である。

【0043】

このような回転の後、予熱構造は、予熱配置の予熱位置において、露出した溶着構造、すなわちここでは第２の溶着構造及び対応する第３の溶着構造と一致する。したがって、第２のサイクルは、予熱配置によるそれぞれの溶着構造の確実な予熱により実行することができる。

【0044】

上述したように、予熱及び溶着が行われた後、サイクルを繰り返すことができる。この第３のサイクルは、概ね第１のサイクルに対応するものである。したがって、予熱配置は、回転して第１の位置に戻す必要がある。

【0045】

一般に、サイクル、したがって、溶着された部品のスタックへの新しい第１の部品の溶着は、所望の数の層又は厚さを有する溶着された部品のスタックが存在するまで繰り返される。

【0046】

予熱の一般的な好ましい効果は、部品の摩擦又は振動溶着の場合、固体対固体の摩擦が溶着プロセスの開始時にスキップされることである。したがって、微粒子の形成が少なくとも部分的に防止され、きれいな接合部を得ることができる。さらに、再び振動溶着に関して、摩擦力は低減され、より低い振幅で溶着される部品の間に溶着を形成することができる。これらの低減された力は、溶着される部品が構造的に安定しておらず、曲がりやすく、これが通常、振幅の損失と溶着接続の不良をもたらす場合に有利である。したがって、部品が曲がりやすい場合でも、本発明の予熱配置によって、信頼性の高い溶着接続を確立することができる。

【0047】

さらに、特に予熱配置を、回転可能であり、それにより予熱構造が各サイクルにおいて予熱される溶着構造と一致するように設計することにより、方法は単純であり、装置の構造は空間節約的である。予熱される溶着構造に適合された予熱構造を提供するためにさらなる予熱配置が必要とされることはなく、また、溶着された部品のスタックを取り除いて下部工具の異なる向きに配置し直す必要もない。これにより、装置及び制御方法の複雑さ並びに必要な設置スペースが低減される一方で高い溶着品質が同時に維持される。

【0048】

完全を期すために、予熱装置は、第１の平面に垂直な第２の平面を定め得ることが指摘される。例えば、上記の長方形に関して、溶着装置は、反対表面上に合同である予熱構造が配置される立方体の形状を有し得る。このように、それぞれの予熱装置の適用分野は、さらに拡大され得る。予熱構造が回転軸に対してそれに平行な表面上に存在すると仮定すると、第１の位置と第２の位置の間で変わるために、すなわち第１及び第２の予熱構造を使用するために、１８０°の回転を実行しなければならず、一方、他の予熱構造、すなわち第３及び第４の予熱構造を使用するために、９０°の回転を実行しなければならない。予熱構造の変更後、上述したステップは類似的に実行される。

【0049】

予熱配置の好ましい実施形態では、第１の回転手段は、予熱装置を、非対称軸に平行である第１の平面内の軸の周りで、非対称軸の周りで、又は第３の軸の周りで回転させるために使用される。上で説明したように、第３の軸の周りの回転は、予熱構造及び溶着される部品の特定の設計にのみ有用である。したがって、特に有利なのは、第１の回転手段が、非対称軸の周り、又は第１の平面内に配置され、非対称軸に平行である軸の周りで予熱装置を回転させるために使用される、実施形態である。これは、そのような軸の周りで１８０°回転した後は、それが非対称軸そのものであるか、それに平行で第１の平面内にある軸であるかにかかわらず、同じ結果を導くためである。

【0050】

第１の部品を第２の部品に、又は溶着された部品のスタックに溶着するための本発明の溶着装置は、第１の部品を受けるための上部支持体に取り付けられた上部工具と、第２の部品又は溶着された部品のスタックを受けるための下部支持体に取り付けられた下部工具と、本発明の予熱配置とを含み、予熱配置は、予熱配置が上部支持体と下部支持体との間の予熱位置に配置されるように、待機位置と予熱位置との間で移動可能であり、予熱位置において、上部支持体と下部支持体はそれぞれ第１の平面に平行な平面に配置され、上部支持体と下部支持体は初期位置と溶着位置との間で互いに移動可能である。本発明の溶着装置について、本発明の予熱配置の機能を説明する間に上で考察してきた。したがって、不必要な繰り返しを避けるために、上の考察が参照される。同じことが、結果として得られる技術的効果及び利点に関してもあてはまる。

【0051】

溶着装置の好ましい実施形態では、溶着装置は、振動溶着装置又は赤外線溶着装置である。この実施形態によって、本発明の予熱装置は、振動溶着装置で使用されてもよいし、ＩＲ溶着装置と組み合わせて使用されてもよい。その結果、本発明の予熱配置の適用分野が拡大され、溶着される部品に適合される。

【0052】

本発明の予熱配置によって第１の部品及び第２の部品又は溶着された部品のスタックを予熱するための本発明の予熱方法であって、第１の部品は第１の側に第１の溶着構造を、反対側の第２の側に第２の溶着構造を含み、第１及び第２の溶着構造は、予熱装置の第１及び第２の予熱構造と合同であるように形成され、第１の溶着構造及び第２の溶着構造が非対称軸の周りで１８０°又は第３の軸の周りで角度αだけ互いに回転されるように向けられ、第２の部品又は溶着された部品のスタックは、第１の部品に面する側に第３の溶着構造を含み、第３の溶着構造は、第３の軸に沿って見た場合に、第３の溶着構造が、第２の部品又は溶着された部品のスタックに面する第１の部品の溶着構造の上に配置されるように向けられ、予熱方法は、予熱配置を待機位置から、溶着装置の上部工具及び下部工具の間の予熱位置へ移動するステップであって、この際予熱配置の予熱装置は、第１の向きを有する第１の位置に配置され、ここで予熱構造は第３の軸に沿って見た場合に、予熱位置において溶着構造と重なり、溶着装置の上部支持体並びに下部支持体は、予熱位置においてそれぞれ第１の平面と平行な平面に配置されるステップと、第１の部品及び第２の部品又は溶着された部品のスタックを予熱するステップと、予熱配置を予熱位置から待機位置へ移動するステップとを含む方法。この予熱方法は本発明の予熱配置と組み合わせてすでに記載した。したがって、冗長性を避けるために、手順の過程、技術的効果並びに利点に関してそれぞれの説明が参照される。

【0053】

予熱方法の好ましい実施形態において、方法は予熱ステップの後、予熱配置を、好ましくは待機位置において、少なくとも１つの回転手段によって、第１の位置から第２の位置へ回転させるさらなるステップを含む。これにより、中間ステップにおいて、第１の部品と類似しているが、互いに回転されていない溶着構造を有する部品も、部品のスタックに一体化できることが可能となる。これにより、すべての部品でなく例えば１つおきの部品のみが第１の部品である部品のスタックが提供される場合、予熱配置、ひいては予熱方法の適用分野がさらに拡大される。もちろん、任意の他のパターンを使用してもよい。予熱配置の回転に関して、これは待機位置から予熱位置への移動の間に、予熱位置から待機位置への移動の間に、又は待機位置においていつでも、例えば溶着される新しい第１の部品を溶着装置に導入する間に行われることも可能である。

【0054】

本発明の溶着装置によって第１の部品を第２の部品又は溶着された部品のスタックに溶着するための本発明の溶着方法であって、第１の部品は、第１の側に第１の溶着構造を、反対側の第２の側に第２の溶着構造を含み、第１及び第２の溶着構造は、予熱装置の第１及び第２の予熱構造と合同であるように形成され、第１の溶着構造及び第２の溶着構造が非対称軸の周りで１８０°、又は第３の軸の周りで角度αだけ互いに回転されるように向けられ、第２の部品又は溶着された部品のスタックは、第１の部品に面する側に第３の溶着構造を含み、第３の溶着構造は、第３の軸に沿って見たときに、第３の溶着構造が第２の部品又は溶着された部品のスタックに面する第１の部品の溶着構造の上に配置されるように向けられ、溶着方法は、第１の部品を第１の側で上部工具に配置するステップと、第２の部品又は溶着された部品のスタックが配置された下部工具を有する下部支持体を、上部支持体に対して中間位置に移動するステップと、本発明の予熱方法を実行するステップであって、予熱装置は第１の位置に配置されているステップと、第２の部品又は溶着された部品のスタックを有する下部支持体を、第３の軸に沿って溶着位置へ上部支持体に対して移動するステップと、溶着された部品の増大されたスタックが得られるように、第１の部品を第２の部品に又は溶着された部品のスタックに溶着するステップと、その後、下部支持体を初期位置へ戻すステップとを含む方法。予熱方法と同様に、溶着方法もまた本発明の予熱配置と組み合わせて上に記載した。したがって、手順の過程、技術的効果並びに利点に関してこれらの記述が参照される。

【0055】

溶着方法の好ましい実施形態において、第１の部品を上部工具に配置するステップは、第１の部品を下部工具に、好ましくは第２の部品又は溶着された部品のスタックに配置するステップと、第１の部品を有する下部支持体を上部支持体に対して第３の軸に沿って初期位置から移譲位置へ移動するステップとを含む。これらの方法ステップにより、ユーザは第１の部品を下部工具に配置し、下部工具は次いで第１の部品を上部工具へ移譲するために移動される。これにより第１の部分を上部工具に配置する手動ステップが排除される。

【0056】

溶着方法のさらに好ましい実施形態において、方法はさらに、下部支持体を初期位置へ戻すステップの後、下部工具に面する側の溶着構造が、下部工具内の溶着された部品のスタックによって露出される第３の溶着構造に一致するように、別の第１の部品を上部工具に配置するステップと、下部支持体を中間位置に移動させ、本発明の予熱方法を行い、下部支持体を溶着位置に移動させ、部品を互いに溶着し、下部支持体を初期位置に移動させるステップを繰り返すステップであって、この際、予熱装置は回転されていて、第２の位置に配置されているステップとを含む。この方法ステップによって、新しい第１の部品が溶着された部品のスタックに溶着される場合に、互いに溶着される部品の溶着構造の向きに予熱構造が一致するように、予熱配置が配置されることが保証される。

【0057】

好ましくは、溶着方法はさらに、下部支持体を初期位置に戻すステップの後に、上部工具に第３の部品を配置するステップであって、第３の部品は、第１の側に第４の溶着構造を有し、反対側の第２の側に第５の溶着構造を有し、第４及び第５の溶着構造は、第３の溶着構造に対応し、第１の平面に垂直な第３の軸に沿って見たとき、第４及び第５の予熱構造が、一方が他方の上に配置されるように向けられ、第３の部品は、下部工具に面する側の溶着構造が、下部工具内の溶着された部品のスタックによって露出される第３の溶着構造に一致するように、上部工具に配置されるステップと、下部支持体を中間位置に移動させ、本発明の予熱方法を行い、下部支持体を溶着位置に移動させ、部品同士を溶着し、下部支持体を初期位置に移動させるステップを繰り返すステップであって、この際、予熱装置は第１又は第２の位置に維持されるステップとを含む。この別個のステップは、第３の部品が溶着された部品のスタックに溶着され得ることを可能にする。第３の部品は、同じ溶着構造を有するという点で第１の部品に一致する。それにもかかわらず、それぞれの溶着構造が互いに回転されない点が、第１の部品と異なる。言い換えれば、それらは、予熱装置の予熱構造の設計と同様に、一方が他方の上に配置されている。その結果、前の好ましい方法ステップとの組み合わせにおいて、予熱装置は、待機位置に配置されるたびに回転されず、必要な場合にのみ回転される。これにより溶着方法はより柔軟になり、少なくとも２種類の異なる部品からなるスタックの製造が可能になる。第１の種類は上記の第１の部品であり、第２の種類は第３の部品である。

【0058】

この点に関して、及び上記の好ましいさらなる方法ステップのそれぞれに関して、さらなる第１又は第３の部品の配置は、第１又は第３の部品を下部工具に、好ましくは第２の部品又は溶着された部品のスタックに配置するステップと、第１又は第３の部品を有する下部支持体を第３の軸に沿って初期位置から移譲位置へ上部支持体に対して移動するステップとを含み得る。

【0059】

溶着装置の本発明の後付け方法は、本発明の予熱配置を提供するステップと、予熱配置を溶着装置に組み込むステップと、予熱配置を溶着装置の制御方法に実装するステップとを含む。この方法によって、上述の技術的効果及び利点を実現するように、既に存在する溶着装置、例えば振動溶着装置又はＩＲ溶着装置に本発明の予熱配置を備え付けることができる。

【0060】

以下、図面に基づいて本発明を詳細に記載する。図面中、同じ参照符号は同じ要素及び／又は部品を示す。

【図面の簡単な説明】

【0061】

【図1】第１の位置に配置された本発明の予熱配置の一実施形態を有する本発明の溶着装置の一実施形態を示す。

【図2】第２の位置に配置された本発明の予熱配置の一実施形態を有する本発明の溶着装置の一実施形態を示す。

【図3】溶着構造を示すために第１の部品の第１の側を示す。

【図4】第１及び第２の中心線が示されている、図３の第１の部品の第１の側を示す。

【図5】図４の第１の部品の右側の拡大図を示す。

【図6】図３の第１の部品を示し、反対側の第２の側の第２の溶着構造がさらに示されている。

【図7】図６の第１の部品を示し、第１及び第２の中心線が示されている。

【図8】図７の第１の部品の右側の拡大図を示す。

【図9】本発明の予熱方法の一実施形態の流れ図を示す。

【図10】本発明の溶着方法の一実施形態の流れ図を示す。

【図11】本発明の後付け方法の一実施形態の流れ図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0062】

本発明の予熱配置の実施形態が、以下、特に溶着装置で使用されるときのその機能に関して記載される。一般に、溶着装置、したがって予熱配置は、自動車産業又は医療技術において使用され得る。特に、それは複数の部品が、例えば振動又はＩＲ溶着によって確実に互いに溶着されなければならないあらゆる用途において使用され得る。

【0063】

最初に、及び図１及び２に関して、本発明の予熱配置の一実施形態を含む本発明の振動溶着装置の一実施形態について説明する。溶着装置は既知の方法で第１の部品２０を受けるための上部支持体１に取り付けられた上部工具を含む。さらに、溶着装置は、第２の部品、又は溶着される部品のスタックを受けるための下部支持体３に取り付けられた下部工具を含む。上部支持体１及び下部支持体３は、初期位置と溶着位置との間で互いに移動可能である。初期位置において、溶着される部品を溶着装置に導入することができる。溶着位置において、溶着装置内の部品は、互いに溶着できるように当接状態にある。第１の代替形態において、溶着装置は、振動溶着装置であり、部品は振動溶着によって溶着位置で互いに溶着される。第２の代替形態において、溶着装置は赤外線溶着装置であり、部品はＩＲ溶着によって溶着位置において互いに溶着される。

【0064】

動作中、第１の部品２０は圧力下に上部工具内に保持される。さらに、例示的な動作に関して、溶着装置の上部支持体１は上部取り付けプレートであり、下部支持体３は昇降テーブル、好ましくは電気モータによって駆動される昇降テーブルである。

【0065】

さらに、溶着装置は予熱配置を含む。予熱配置は待機位置と予熱位置との間で移動可能である。予熱位置において、予熱配置は上部支持体１と下部支持体３との間に配置される。したがって、及び図１及び２に関して、予熱配置は予熱位置に配置されている。

【0066】

次に、予熱配置の具体的な設計についてさらに説明する。予熱配置は、図示の例では、長方形の形状を有する予熱装置１０を備える。この長方形の形状は、第１の軸Ｘに沿って延びる第１の中心線と、第１の軸Ｘに直交する第２の軸Ｙに沿って延びる第２の中心線とによって、第１の平面を画定している。

【0067】

図示の実施形態では、第１の軸Ｘ、したがって第１の中心線は、長方形の横方向の辺に平行に、かつその間に延びており、一方、第２の軸Ｙ、したがって第２の中心線は、長方形の長手方向の辺に平行に、かつその間に延びている。第１及び第２の中心線は、結果として、第１の平面を定め、予熱装置１０を４つの幾何学的に等しい部分に分離する。中心線の交点は、予熱装置の幾何学的な中心を示し、ここで、示された座標系はその原点を有する。

【0068】

直接見ることができるように、彼上部支持体１及び下部支持体３はそれぞれ、予熱位置において第１の平面に平行な平面内に配置される。

【0069】

予熱装置１０は、第１の予熱構造１４を有する第１の側１２を有する。これは、図１に示されている。第１の予熱構造１４は、第１の中心線、すなわち第１の軸Ｘに関して、及び第２の中心線、すなわち第２の軸Ｙに関して非対称である。その結果、第１の軸Ｘ及び第２の軸Ｙは、それぞれ非対称軸である。言い換えれば、中心線又は軸の一方の側の画像は、それぞれの中心線又は軸の他方の側に対して鏡面対称ではない。これは例示的な実践態様であるが、特に長方形の形状を有する部品の場合、第１の中心線又は第２の中心線の残りが対称軸であることが好ましい。

【0070】

図２において、予熱装置１０の反対側の第２の側１６が示されている。第２の側１６は、第２の予熱構造１８を有する。この第２の予熱構造１８は、第１の予熱構造１４に対応する。特に、それは第１の予熱構造１４と合同であるように形成されている。合同とは、この点において、同じ形状及び大きさを有することを意味する。したがって、第１の予熱構造１４と第２の予熱構造１８は、形状及び大きさが同一である。

【0071】

さらに、第２の予熱構造１８は、第１の平面に垂直な第３の軸Ｚに沿って見たときに、第１の予熱構造１４と第２の予熱構造１８とが一方が他方の上に配置されるように、第１の予熱構造１４と同様に向けられている。一方が他方の上にという用語は、予熱装置１０を通して一方から射す仮想の光によって生じる一方の構造の影が他方の構造を完全に覆っていることを示す。したがって、予熱構造１４、１８は一方が他方の上に、すなわち完全に一方が他方の上に配置されているので、第２の予熱構造１８は、第１の予熱構造１４と同じ向きを有しているはずである。これは、以下に説明するように、後で、溶着装置の使用中に、一致する溶着構造を有する２つの部品が互いに溶着されなければならないという事実にも基づいている。

【0072】

さらに、及び再び予熱配置に関して、図１及び２を比較した場合、予熱装置１０の位置は図１の第１の位置から図２の第２の位置に変化したことに注目しなければならない。これは例えば、予熱装置５の長手方向の辺の２つの凹部により見ることができる。この位置の変化を実行するために、予熱配置は予熱装置１０を第１の位置と第２の位置との間で回転するための第１の回転手段を含む。

【0073】

所望の後の動作に基づいて、第１及び第２の位置は、予熱構造１４、１８が第１の位置において第１の向きを有し、第２の位置において、第１の向きと比較して１８０°非対称軸の周囲で第１の代替形態において回転される第２の向きを有するという点で互いに異なる。この代替形態は図１及び２に示され、溶着装置１０は第２の中心線、すなわち非対称軸としてのＹ軸の周りで回転されている。

【0074】

代替形態によれば、及び特に予熱構造が第１及び第２の中心線の一方に関して鏡面対称である場合、予熱構造１４、１８を、第１の向きと比較して第３のＺ軸の周りで０°＜α＜３６０°の範囲、好ましくは９０°≦α≦２７０°の範囲、特に好ましくは、α＝１８０°である角度αだけ回転させることも好ましい。そのような場合、予熱装置１０が第３の軸Ｚの周りで１８０°回転される場合、その結果は非対称軸の周りの回転と同一であろう。

【0075】

上記に基づいて、第１の回転手段は、予熱装置１０を、非対称軸、すなわちここでは第２の軸Ｙに平行な第１の平面の軸の周りで、又は図示の実施形態を実現する場合、非対称軸の周りで回転させるために使用される。他の代替形態を実現する場合、第１の回転手段は、第３の軸Ｚの周りで予熱装置１０を回転させるために使用され得る。それにもかかわらず、第３の軸Ｚの周りの回転は、予熱構造１４、１８及び溶着される部品２０の特別の設計に限り有益である。

【0076】

第１の回転手段に加えて、予熱配置は、さらなる回転手段、例えば、第３の軸Ｚの周りで回転するための第２の回転手段を備えることができる。あるいは、予熱配置は、軸ごとに１つの回転手段を備えてもよく、その場合、３つの回転手段が得られ得る。このように、予熱配置は、様々な予熱装置及び予熱構造に適応される。

【0077】

完全を期すために、上部支持体１及び下部支持体３はそれぞれ、予熱配置が予熱位置にあるとき、予熱装置５によって定められる第１の平面に平行に配置されることが指摘される。したがって、第３の軸Ｚという用語は、当該軸がそれぞれの平面に垂直であることを意味する。

【0078】

溶着装置によって、複数の部品が互いに溶着される。例示的な第１の部品２０が、図３から８に関して記載される。

【0079】

第１の部品２０は、予熱装置５と同様に、長方形の形状を有する。したがって、部品の第１の中心線、すなわち軸ＸＣ（図３参照）は、部品の横方向の辺に対して平行に、かつその間に延び、第２の中心線、すなわち軸ＹＣ（図３参照）は、第１の部品２０の長手方向の辺に対して平行に、かつその間に延びている。第１の中心線と第２の中心線は、結果として、平面を定め、部品を４つの幾何学的に等しい部分に分離する。中心線の交点は、部品の幾何学的な中心を示し、そこに座標系の原点が示される。第３の軸ＺＣは、平面に垂直に延びている。

【0080】

第１の部品２０の第１の側２２には、第１の溶着構造２４が配置されている。第１の溶着構造２４は、予熱装置１０の第１の予熱構造１４及び第２の予熱構造１８と合同であるように形成されている。上で説明したように、合同とは、この点において、同じ形状及び大きさを有することを意味する。したがって、第１の予熱構造１４及び第２の予熱構造１８並びに第１の溶着構造２４は、形状及び大きさが同一である。その結果、第１の中心線、すなわち第１の軸ＸＣ及び第２の中心線、すなわち第２の軸ＹＣは、非対称軸である。言い換えれば、中心線又は軸の一方の側の画像は、それぞれの中心線又は軸の他方の側に対して鏡面対称でない。

【0081】

第１の部品２０の第２の側には、第２の溶着構造２８が配置されている。この第２の溶着構造２８は図６～８で見ることができる。これらの図は部品を通した眺めを示し、第１の溶着構造２４並びに第２の溶着構造２８を同時に見ることができるが、それらは反対側に配置されている。

【0082】

第２の溶着構造２８は第１の溶着構造２４と合同であり、したがって、第１及び第２の予熱構造１４、１８とも合同である。したがって、これらの構造１４、１８、２４、２８は同じ大きさ及び形状を有する。

【0083】

しかしながら、図６～８で見ることができるように、第２の溶着構造２８は、第１の側２２の第１の溶着構造２４と比較して第２の側で異なる向きに配置されている。この異なる配置は、第２の溶着構造２８が第１の溶着構造２４と比較して回転された態様で第２の側に配置されることで達成される。図示の実施形態において、第２の側の第２の溶着構造２８を第２の軸ＹＣ回りで１８０°回転させることにより第１の溶着構造２４になる。したがって、第１の溶着構造２４及び彼第２の溶着構造２８は互いに回転対称である。

【0084】

図６～８及びそこに示される眺めに戻ると、第１の溶着構造２４及び第２の溶着構造２８は完全ではないが互いに重なり合う、すなわち、それらは、第１の側２２の上から、及び第１の部品２０を通して見た場合に、一方が他方の上に完全に配置されない。同じことが、第１の部品２０を第２の側から見た場合にもあてはまる。

【0085】

このような異なる向きを達成するための回転は、非対称軸としての第２の軸ＹＣの周りで第１の溶着構造２４と比較して第２の溶着構造２８を１８０°回転させることにより実行される。

【0086】

これにより、及び第１の部品１０が、第１の側２２を非対称軸としての第２の軸ＹＣの周りで見ることができる位置から、第２の側を見ることができる位置まで回される場合、第２の溶着構造２８は第１の溶着構造２４と同じ向きを観察者に露出する。他方、及び第１の部品２０が第１の側から非対称軸としての第１の軸ＸＣの周りで第２の側まで回される場合、第２の溶着構造２８は第１の溶着構造２４と比較して異なる向きを露出する。

【0087】

代替形態によれば、特に溶着構造が第１の軸ＸＣ及び第２の軸ＹＣの一方に関して鏡面対称である場合、第２の溶着構造２８は、その平面に垂直な第３の軸ＺＣの周りで第１の溶着構造２４と比較して特定の程度αだけ回転され得る。例えば、第３の軸ＺＣの周りの回転は、１８０°であり得る。したがって、１８０°の回転は、他の可能な回転角度にかかわらず、特に好ましい。それにもかかわらず、そして特に溶着構造２４、２８が両方の中心線に関して非対称である場合、０°及び３６０°に等しくない他の角度値による回転が有益であり得る。

【0088】

それは第１の部品２０の、したがって、互いに溶着される部品の一般的な設計に関して述べられるが、溶着方法及び予熱方法について、いくつかの例示的な溶着サイクルに関して説明する。

【0089】

初めに、第１の部品２０が上部工具に配置され、第１の部品２０と同一であるか、又は少なくとも片側に第１の部品２０の第１の溶着構造２４又は第２の溶着構造２８のうちの１つと合同であり一致する第３の溶着構造を有する第２の部品が、下部工具に配置される。代替形態として、溶着された部品のスタックが、下部工具に既に存在する。それぞれの場合において、第１の部品２０と第２の部品、又は第１の部品２０と溶着された部品のスタックは、それらの溶着構造が互いに一致するように配置される。

【0090】

理解を容易にするために、第１の溶着構造２４を有する第１の側２２が下部工具に面し、第２の溶着構造２８を有する第２の側が上部工具に配置されるように、第１の部品２０が上部工具に配置されると仮定する。その結果、本例では第１の部品２０と同一の第２の部品は、第１の溶着構造２４を有する第１の側２２が上部工具に、すなわち上部工具における第１の部品２０の第１の側２２に面するように、下部工具に配置される。後に、第２の部品又は溶着された部品のスタックが下部工具に存在することによって露出する溶着構造を第３の溶着構造と称する。

【0091】

第１の部品２０が上部工具に配置された後、昇降テーブルは、予熱配置が待機位置から部品２０の間の予熱位置に移動され得る中間位置に第３の軸Ｚに沿って移動する。

【0092】

このため、予熱配置は図１に示される第１の位置に配置され、ここで第１及び第２の側１２、１６に配置された予熱構造は上部及び下部工具の第１の部品２０の溶着構造２４と一致する。言い換えると、溶着装置を第３の軸Ｚに沿って見た場合、溶着構造２４及び予熱構造１４、１８は一方が他方の上に、特に完全に配置される。したがって、個々のパーツ及び部品を通して見た場合、１つの構造だけをこの視点から見ることができる。第１の平面は、振動溶着装置の場合、振動溶着平面と称されることもある。

【0093】

予熱配置の予熱構造１４、１８は溶着構造２４と一致するはずなので、予熱装置１０の予熱構造１４、１８は上述のように同じように向けられるはずである。したがって、それらは、それぞれ第３の軸Ｚの上からそれに沿って見た場合に、及び予熱装置１０を通して見た場合に、一方が他方の上に、特に完全に配置されるはずである。

【0094】

予熱配置が２つの部品２０の間に配置された後、２つの部品２０の溶着構造２４は、一致する予熱構造１４、１８によって予熱される。したがって、予熱構造１４、１８は、予熱位置において溶着構造２４に重なる。この点に関して、第１及び第２の予熱構造１４、１８は、好ましくは、ＩＲ予熱構造である。

【0095】

予熱のあと、予熱配置は予熱位置から待機位置へ戻される。その後、昇降テーブル、すなわち下部支持体５は、第３の軸Ｚに沿って溶着位置へ移動され、そこで第１及び第２の部品２０又は溶着される部品のスタックは当接した状態に置かれ、例えば振動溶着又はＩＲ溶着によって互いに溶着される。溶着の後、下部支持体３は上部支持体１に対して移動され、初期位置へ戻る。

【0096】

結果として、第１及び第２の部品２０からなる溶着された部品のスタック又は溶着された部品２０の増大したスタックは、このとき、下部工具内に存在する。

【0097】

既知の方法と対照的に、部品のスタックは下部工具内に維持される。したがって、上部工具又は上部支持体１に面する溶着された部品のスタックの側は、第１のサイクル中に上部工具に配置された前の第１の部品２０の側に対応する。第２の溶着構造２８を有するこの側は、ここで、溶着された部品のスタックの第３の溶着構造を示す。

【0098】

次の第２のサイクルにおいて、別の第１の部品２０が上部工具に配置される。溶着された部品のスタックが溶着構造、特にその向きを決定するので、新しい第１の部品２０は、第２の溶着構造２８を有する第２の側が下部工具、すなわちそこに配置された溶着された部品のスタックに面するように上部工具に配置されなければならない。

【0099】

ここで、上述したプロセスが繰り返される。しかしながら、溶着構造の向きが第１の溶着構造２４から第２の溶着構造２８に変わったので、予熱装置１０の以前の位置は適切ではなく、このサイクルにおける溶着構造２８の確実な予熱を保証しないであろう。

【0100】

これを克服するために、予熱配置は、特に待機位置において、図２に示すように、及び上で説明したように、第１の位置から第２の位置へと回転される。このような回転の後、予熱構造１４、１８は、再び予熱配置の予熱位置において、露出した溶着構造、すなわちここでは第２の溶着構造２８及び対応する第３の溶着構造と一致する。したがって、第２のサイクルは、予熱配置によるそれぞれの溶着構造２８の確実な予熱により実行することができる。

【0101】

上述したように、予熱及び溶着が行われた後、サイクルを繰り返すことができる。この第３のサイクルは、概ね第１のサイクルに対応するものである。したがって、予熱配置は、回転して第１の位置に戻す必要がある。

【0102】

一般に、サイクル、したがって、溶着された部品のスタックへの別の第１の部品２０の溶着は、所望の数の層又は厚さを有する溶着された部品のスタックが存在するまで繰り返される。

【0103】

予熱の一般的な好ましい効果は、部品の摩擦又は振動溶着の場合、固体対固体の摩擦が溶着プロセスの開始時にスキップされることである。したがって、微粒子の形成が少なくとも部分的に防止され、きれいな接合部を得ることができる。さらに、再び振動溶着に関して、摩擦力は低減され、より低い振幅で溶着される部品の間に溶着を形成することができる。これらの低減された力は、溶着される部品が構造的に安定しておらず、曲がりやすく、これが通常、振幅の損失と溶着接続の不良をもたらす場合に有利である。したがって、部品が曲がりやすい場合でも、本発明の予熱配置によって、信頼性の高い溶着接続を確立することができる。

【0104】

さらに、特に予熱配置、特に予熱装置１０を、回転可能であり、それにより予熱構造１４、１８が各サイクルにおいて予熱される溶着構造２４、２８と一致するように設計することにより、方法は単純であり、装置の構造は空間節約的である。予熱される溶着構造に適合された予熱構造を提供するためにさらなる予熱配置が必要とされることはなく、また、溶着された部品のスタックを取り除いて下部工具の異なる向きに配置し直す必要もない。これにより、装置及び制御方法の複雑さ並びに必要な設置スペースが低減される一方で高い溶着品質が同時に維持される。

【0105】

第１の部品２０及び第２の部品又は溶着される部品のスタックを本発明の予熱配置によって予熱するための本発明の予熱方法の一実施形態が、図９に関してさらに明確にするために説明される。

【0106】

上述のように、第１の部品２０は第１の側２２に第１の溶着構造２４を、反対側の第２の側に第２の溶着構造２８を含む。第１及び第２の溶着構造２４、２８は、予熱装置１０の第１及び第２の予熱構造１４、１８と合同であるように形成され、第１の溶着構造２４及び第２の溶着構造２８が非対称軸の周りで１８０°又は第３の軸の周りで角度αだけ互いに回転されるように向けられる。第２の部品又は溶着された部品のスタックは、第１の部品２０に面する側に第３の溶着構造を含み、第３の溶着構造は、第３の軸Ｚに沿って見た場合に、第３の溶着構造が、第２の部品又は溶着された部品のスタックに面する第１の部品２０の溶着構造２４、２８の上に配置されるように向けられる。

【0107】

第１のステップＡにおいて、予熱配置は待機位置から、溶着装置の上部工具及び下部工具の間の予熱位置へ移動される。予熱配置の予熱装置は、第１の向きを有する第１の位置に配置され、ここで予熱構造１４、１８は第３の軸Ｚに沿って見た場合に、予熱位置において溶着構造２４又は２８と重なる。溶着装置の上部支持体１並びに下部支持体３は、予熱位置においてそれぞれ第１の平面と平行な平面に配置される。

【0108】

次に、第１の部品２０及び第２の部品又は溶着された部品のスタックがステップＢにおいて予熱される。

【0109】

ステップＣにおいて、予熱配置は予熱位置から待機位置へ移動される。

【0110】

特に待機位置において、少なくとも１つの第１の回転手段によって予熱配置を第１の位置から第２の位置へ回転させるさらなるステップＤが行われる。この回転は、予熱配置が予熱位置から待機位置に移動されている間又はその後に、１つの代替形態に従って行われる。この点で、回転は、例えば、溶着される新しい第１の部品を溶着装置へ導入する間、待機位置においていつでも実行され得る。別の代替形態によれば、このステップは、予熱配置が待機位置から予熱位置に移動する間又はその前に実行される。

【0111】

一般に、この追加ステップにより、中間ステップにおいて、第１の部品と類似しているが、互いに回転されていない溶着構造を有する第３の部品も、部品のスタックに一体化できることが可能となる。この点に関して、第３の部品の溶着を含む本発明の溶着方法の実施形態に関する以下の記載を参照されたい。これにより、すべての部品でなく例えば１つおきの部品のみが第１の部品２０である部品のスタックが提供される場合、予熱配置、ひいては予熱方法の適用分野がさらに拡大される。もちろん、任意の他のパターンを使用してもよい。

【0112】

ここで、図１０に関して、本発明の溶着装置によって第１の部品２０を第２の部品又は溶着された部品のスタックに溶着するための本発明の溶着方法の一実施形態について説明する。

【0113】

ここでも、第１の部品２０は、第１の側２２に第１の溶着構造２４を、反対側の第２の側に第２の溶着構造２８を含む。第１及び第２の溶着構造２４、２８は、予熱装置１０の第１及び第２の予熱構造１４、１８と合同であるように形成される。さらに、第１及び第２の溶着構造２４、２８は、非対称軸の周りで１８０°、又は第３の軸Ｚの周りで角度αだけ互いに回転されるように向けられる。第２の部品又は溶着された部品のスタックは、第１の部品２０に面する側に第３の溶着構造を含み、第３の溶着構造は、第３の軸Ｚに沿って見たとき、第３の溶着構造が第２の部品又は溶着された部品のスタックに面する第１の部品２０の溶着構造２４、２８の上に配置されるように向けられる。

【0114】

第１のステップｉにおいて、第１の部品２０は第１の側で上部工具に配置される。このステップｉは、記載される実施形態において、第１の部品２０を下部工具に、好ましくは第２の部品又は溶着された部品のスタックに配置するさらなるステップｉ１と、第１の部品２０を有する下部支持体３を上部支持体１に対して第３の軸Ｚに沿って初期位置から移譲位置へ移動するステップｉ２とを含む。これらの方法ステップにより、ユーザは第１の部品２０を下部工具に配置し、下部工具は次いで第１の部品２０を上部工具へ移譲するために移動される。これにより第１の部分を上部工具に配置する手動ステップが排除される。

【0115】

第１のステップｉの後、第２の部品又は溶着された部品のスタックが配置された下部工具を有する下部支持体３を上部支持体１に対して中間位置へ移動することがステップｉｉにおいて実行される。

【0116】

この中間位置において、本発明の予熱方法の上記の実施形態がステップｉｉｉにおいて実行される。このため、予熱装置１０は第１の位置に配置される。

【0117】

その後、第２の部品又は溶着された部品のスタックを備える下部支持体３は、ステップｉｖにおいて、第３の軸Ｚに沿って溶着位置まで上部支持体１に対して移動される。ステップｖにおいて、第２の部品又は溶着された部品のスタックに対する第１の部品２０の溶着が実行され、溶着された部品のスタックが増大されるようにする。このスタックの増大は、溶着位置にアプローチするときに、すべての後続のサイクルにおいて考慮される。その後、ステップｖｉにおいて、下部支持体３は初期位置へ戻される。

【0118】

第１の代替形態において、溶着方法はここで、別の第１の部品２０を上部工具に配置するステップｖｉｉを含む。これは、下部工具に面する側の溶着構造が、下部工具内の溶着された部品のスタックによって露出される第３の溶着構造に一致するように行われる。その後、下部支持体３を中間位置に移動させ、本発明の予熱方法を行い、下部支持体３を溶着位置に移動させ、部品を互いに溶着し、下部支持体３を初期位置に移動させる上記ステップｉｉ～ｖｉが繰り返される。しかしながら、予熱装置１０は、このサイクルにおける予熱の前に回転されており、したがって、第２の位置に配置されていることを考慮しなければならない。この代替形態によって、別の又は新しい第１の部品２０が溶着された部品のスタックに溶着される場合に、予熱構造１４、１８が互いに溶着される部品の溶着構造２４、２８の向きに一致するように、予熱配置が配置されることが保証される。

【0119】

第２の代替形態において、溶着方法は、下部支持体３を初期位置に戻すステップｖｉの後に、上部工具に第３の部品（図示せず）を配置するステップｖｉｉｉを含む。第３の部品は、第１の側に第４の溶着構造を有し、反対側の第２の側に第５の溶着構造を有している。第４及び第５の溶着構造は、第３の溶着構造に対応し、第１の平面に垂直な第３の軸に沿って見たとき、第４及び第５の予熱構造が、一方が他方の上に配置されるように向けられる。

【0120】

ここでもまた、さらなる第１の部品の場合と同様に、第３の部品は、下部工具に面する側の溶着構造が、下部工具内の溶着された部品のスタックによって露出される第３の溶着構造に一致するように、上部工具に配置される。その後、下部支持体３を中間位置に移動させ、本発明の予熱方法を行い、下部支持体３を溶着位置に移動させ、部品同士を溶着し、下部支持体３を初期位置に移動させるステップｉｉ～ｖｉが繰り返される。ここで、予熱装置が第１又は第２の位置に維持されることを考慮する必要がある。

【0121】

この別個のステップは、したがって、第３の部品が溶着された部品のスタックに溶着され得ることを可能にする。第３の部品は、同じ溶着構造を有するという点で第１の部品に一致する。それにもかかわらず、それぞれの溶着構造が互いに回転されない点が、第１の部品と異なる。言い換えれば、それらは、予熱装置１０の予熱構造１４、１８の向きと同様に、一方が他方の上に配置されている。

【0122】

その結果、第１の代替形態との組合わせにおいて、予熱装置１０は、待機位置に配置されるたびに回転されず、必要な場合にのみ回転される。これにより溶着方法はより柔軟になり、少なくとも２種類の異なる部品からなるスタックの製造が可能になる。第１の種類は上記の第１の部品であり、第２の種類は第３の部品である。

【0123】

最後に、図１１に関して、溶着装置の本発明の後付け方法の一実施形態について考察する。方法は最初に、本発明の予熱配置を提供するステップＩを含む。次に、予熱配置はステップＩＩにおいて溶着装置に組み込まれる。最後に、ステップＩＩＩにおいて、予熱配置は溶着装置の制御方法に実装される。したがって、この方法によって、既に存在する溶着装置、例えば振動溶着装置又はＩＲ溶着装置に、本発明の予熱配置を備え付けて、上述の技術的効果及び利点を実現するようにする。

【符号の説明】

【0124】

１ 上部支持体
３ 下部支持体
１０ 予熱装置
１２ 予熱装置１０の第１の側
１４ 第１の側１２の第１の予熱構造
１６ 予熱装置１０の第２の側
１８ 第２の側１６の第２の予熱構造
２０ 第１の部品
２２ 第１の部品２０の第１の側
２４ 第１の側２２の第１の溶着構造
２８ 第２の側の第２の溶着構造

Ｘ 第１の軸
Ｙ 第２の軸
Ｚ 第３の軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【外国語明細書】