特開 2023-85199 魔法瓶の真空吸引装置及びその真空吸引方法

(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】P2023085199

(43)【公開日】2023-06-20

(54)【発明の名称】魔法瓶の真空吸引装置及びその真空吸引方法

(51)【国際特許分類】

   A47J 41/02 20060101AFI20230613BHJP

   B23K 26/21 20140101ALI20230613BHJP

   B23K 26/12 20140101ALI20230613BHJP

   B23K 26/03 20060101ALI20230613BHJP

   F27B 9/04 20060101ALI20230613BHJP

   F27B 9/02 20060101ALI20230613BHJP

   F27B 9/26 20060101ALI20230613BHJP

   F27D 7/06 20060101ALI20230613BHJP

【ＦＩ】

A47J41/02 102B

B23K26/21 N

B23K26/12

B23K26/03

F27B9/04

F27B9/02

F27B9/26

F27D7/06 B

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022164493

(22)【出願日】2022-10-13

(31)【優先権主張番号】202111491873.3

(32)【優先日】2021-12-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(71)【出願人】

【識別番号】514235709

【氏名又は名称】浙江哈爾斯真空器皿股▲ふん▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】李 進発

(72)【発明者】

【氏名】杜 金生

(72)【発明者】

【氏名】李 巍

(72)【発明者】

【氏名】孫 運生

(72)【発明者】

【氏名】劉 潤軍

(72)【発明者】

【氏名】欧陽 波

【テーマコード（参考）】

4B002

4E168

4K050

4K063

【Ｆターム（参考）】

4B002AA01

4B002BA34

4B002BA41

4B002CA01

4B002CA50

4E168BA21

4E168CA06

4E168CA13

4E168CB22

4E168FB06

4K050AA01

4K050BA01

4K050CA12

4K050CC02

4K050CF05

4K050CF15

4K050CG12

4K050EA03

4K050EA08

4K063AA05

4K063AA15

4K063BA02

4K063BA03

4K063CA01

4K063DA19

4K063DA23

4K063DA33

(57)【要約】      （修正有）

【課題】製品の歩留まり及び加工効率を向上させつつ、自動化及び量産化を実現する、魔法瓶の真空吸引装置及びその真空吸引方法を開示する。
【解決手段】順次設けられた予備吸引室、加熱室、溶接室及び冷却室を含み、全ての室に材料連続搬送手段、加熱手段が設けられる真空吸引装置において、溶接室の上方に制御可能に可動設置されるレーザ溶接手段をさらに含み、溶接室の天面に少なくとも１つの透明窓が設けられ、レーザ溶接手段のレーザビームが透明窓を透過して瓶底の中心孔に設けられる溶接ボールを溶融し、加熱室及び溶接室はいずれも高真空排気システムに接続され、予備吸引室及び冷却室はいずれも低真空排気システムに接続され、予備吸引室の入口に上下移動可能な入口バルブが設けられ、冷却室の出口に上下移動可能な出口バルブが設けられる。該魔法瓶真空装置及び真空吸引方法を用いて、魔法瓶について連続真空吸引作業を行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

順次設けられた予備吸引室（４０１）、加熱室（４０２）、溶接室（４０３）及び冷却室（４０４）を含み、隣り合う室は全て上下移動可能なゲートバルブを介して連通又は遮断し、全ての室の底部に材料連続搬送手段が設けられ、予備吸引室（４０１）、加熱室（４０２）、溶接室（４０３）のいずれにも加熱手段が設けられる魔法瓶の真空吸引装置であって、
溶接室（４０３）の上方に制御可能に可動設置されるレーザ溶接手段（９）をさらに含み、
前記溶接室（４０３）の天面に少なくとも１つの透明窓（１０）が設けられ、レーザ溶接手段（９）のレーザビームが透明窓（１０）を透過して瓶底の中心孔に設けられる溶接ボールを溶融し、前記加熱室（４０２）及び溶接室（４０３）はいずれも高真空排気システムに接続され、予備吸引室（４０１）及び冷却室（４０４）はいずれも低真空排気システムに接続され、前記予備吸引室（４０１）の入口に上下移動可能な入口バルブ（７０）が設けられ、冷却室（４０４）の出口に上下移動可能な出口バルブ（７４）が設けられることを特徴とする魔法瓶の真空吸引装置。

【請求項2】

溶接室（４０３）の上方に制御可能に可動設置されるビジョンスキャンカメラ（１１）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の魔法瓶の真空吸引装置。

【請求項3】

前記透明窓（１０）は耐熱ガラスであり、前記透明窓（１０）の視認範囲が全ての魔法瓶をカバーし、前記透明窓は数が魔法瓶の総数と同じであり、かつ魔法瓶に１対１で対応し、前記透明窓は、全て辺長３０～６０ｍｍの四角形又は直径３０～６０ｍｍの円形であることを特徴とする請求項１に記載の魔法瓶の真空吸引装置。

【請求項4】

前記材料連続搬送手段は、各室の底部にそれぞれ設けられるレール（１）と、各室の外側に設けられる伝動機構（３）と、レール（１）に制御可能に可動設置される材料運搬車（２）と、材料運搬車（２）に配置されて魔法瓶を載置するためのラック（６）と、各室に設けられる到達検出機構（５）及び突き上げ機構（４）とを含み、前記伝動機構（３）は材料運搬車（２）をレール（１）に沿って走行するように制御し、伝動機構（３）は全て、動力源に接続される伝動軸ユニットと、伝動軸ユニットの末端に設けられる伝動歯車（３４）と、材料運搬車（２）の底部に設けられて伝動歯車（３４）と嵌合して伝動するラック（２０）とを含み、前記突き上げ機構（４）はラック（６）の下方に設けられ、ラック（６）を突き上げて材料運搬車（２）から離脱させることを特徴とする請求項１に記載の魔法瓶の真空吸引装置。

【請求項5】

前記到達検出機構（５）は、室外に設けられる誘導スイッチ（５４）と、誘導スイッチ（５４）に通信可能に接続される誘導シート（５３）と、一端が誘導シート（５３）に固定される検出ロッド（５０）と、検出ロッド（５０）の室内に貫通する端部に設けられる平衡ブロック（５１）と、材料運搬車（２）の側面のうち平衡ブロック（５１）に近い端部に設けられる衝突ブロック（５２）と、誘導シート（５３）へ回復力を付与する磁石（５５）とを含み、
前記衝突ブロック（５２）と平衡ブロック（５１）との接触移行面が円弧面であり、平衡ブロック（５１）と衝突ブロック（５２）が接触すると、誘導スイッチ（５４）は誘導シート（５３）の回転変形を通じてオン又はオフになり、材料運搬車（２）の停止又は作動を制御することを特徴とする請求項４に記載の魔法瓶の真空吸引装置。

【請求項6】

前記突き上げ機構（４）は間隔を空けて設けられ、前記予備吸引室（４０１）の前方の積込み台（１００）及び冷却室（４０４）の後方の荷降ろし台（２００）のいずれにも、前記材料連続搬送手段のレールに対応するレールが設けられ、前記材料運搬車（２）の底部に少なくとも３対のハブ（２１）が設けられることを特徴とする請求項４に記載の魔法瓶の真空吸引装置。

【請求項7】

各組の突き上げ機構（４）はレール（１）の外側に対称に設けられ、前記ラック（６）のエッジ部が材料運搬車（２）の縁部から張り出し、前記突き上げ機構（４）は、ラック（６）のエッジ部の下方に位置する突き上げロッドを含み、突き上げロッドは動力源に接続され、動力源の作用の下で、ラック（６）のエッジ部を突き上げてラック（６）を材料運搬車（２）から突き上げることを特徴とする請求項４に記載の魔法瓶の真空吸引装置。

【請求項8】

前記ラック（６）には魔法瓶を載置する位置決め治具（８）が設けられ、位置決め治具（８）はラック（６）にプラグ接続されることを特徴とする請求項１に記載の魔法瓶の真空吸引装置。

【請求項9】

魔法瓶の真空吸引装置を用いた真空吸引方法であって、
請求項６に記載の魔法瓶の真空吸引装置は、
入口バルブを開き、魔法瓶を載置したラックは材料運搬車を通じてレールを介して積込み台から低真空予備吸引室の所定の位置に停まり、突き上げ機構はラックを突き上げて材料運搬車から離脱させ、材料運搬車は低真空予備吸引室から退出して積込み台に戻り、突き上げ機構はラックを下ろしてリターンさせ、入口バルブが閉じられ、システムは入口バルブが閉じられたことを検出すると低真空排気作業を開始し、真空度が４×１０^２Ｐａに達すると検出すると、真空吸引速度を速めるとともに予熱を開始し、温度が２００℃に達すると加熱を停止し、真空度が１×１０^－１Ｐａに達すると検出すると予備吸引が完了するステップＳ１と、
予備吸引が完了した後、加熱室のゲートバルブを開き、低真空予備吸引室の突き上げ機構はラックを突き上げるとともに、高真空加熱室の材料運搬車はレールを介して低真空予備吸引室に入って所定の位置に停まり、突き上げ機構は降りてラックを材料運搬車に置き、材料運搬車はラックを載置したままでレールを介して高真空加熱室に入り、加熱室のゲートバルブが閉じられ、このとき、低真空予備吸引室はステップＳ１を繰り返し、システムは加熱室のバルブが閉じられたことを検出すると、高真空排気作業を開始しながら、加熱して炉内の温度を４５０℃にし、真空度が１×１０^－３Ｐａに達したと検出すると、温度４５０℃の条件下で２０分間保温し、ゲッターを活性化させるステップＳ２と、
高真空断熱溶接室と高真空加熱室は高真空排気作業を同時に開始し、高真空断熱溶接室の真空度を１×１０^－３Ｐａ、温度を４５０℃にして、常に保持し、ステップＳ２でゲッターを活性化させた後、溶接室のゲートバルブが開かれ、材料運搬車はラックを載置したままでレールを介して高真空断熱溶接室に入って所定の位置に停まり、次に、突き上げ機構はラックを突き上げて材料運搬車から離脱させ、材料運搬車は高真空加熱室に戻り、突き上げ機構はラックを下ろしてリターンさせ、溶接室バルブが閉じられ、このとき、高真空加熱室はステップＳ２を繰り返し、システムが溶接室のゲートバルブが閉じられたことを検出すると、レーザ溶接手段のレーザ溶接ガンがゼロ位置に戻り、ゼロ位置から透明窓を透過して、ラック魔法瓶の置き間隔に対応する予め設定された前進パラメータに従って溶接を順次行い、レーザ溶接ガンは溶接ボールと魔法瓶の真空吸引孔とを一体に溶融して溶接するステップＳ３と、
溶接が完了すると、冷却室のゲートバルブを開き、高真空断熱溶接室の突き上げ機構はラックを突き上げるとともに、低真空冷却室の材料運搬車はレールを介して高真空断熱溶接室に入って所定の位置に停まり、突き上げ機構は降りてラックを材料運搬車に置き、材料運搬車はラックを載置したままでレールを介して低真空冷却室に入り、冷却室のゲートバルブが閉じられ、このとき、高真空断熱溶接室はステップＳ３を繰り返し、システムは、冷却室のゲートバルブが閉じられたことを検出すると、冷却室の室温及び室内の圧力を監視し、室温が２３０℃に下がると、吸気バルブを開き、冷却室へ空気又は窒素ガスを充填し、室内の圧力が外部の圧力と同じになると、冷却が完了するステップＳ４と、
冷却が完了すると、出口バルブを開き、材料運搬車はラックを載置したままでレールを介して荷降ろし台に入って所定の位置に停まり、材料を降ろした後低真空冷却室に戻り、出口バルブが閉じられ、このとき、低真空冷却室はステップＳ４を繰り返すステップＳ５と、を実行することを含むことを特徴とする魔法瓶の真空吸引装置を用いた真空吸引方法。

【請求項10】

前記ステップＳ３では、レーザ溶接手段による溶接前に、溶接室の上方に制御可能に可動設置されるビジョンスキャンカメラは透明窓を介して全ての魔法瓶の溶接位置をスキャンし、レーザ溶接ガンはビジョンスキャン結果に従って透明窓を透過して部位特異的な溶接を行い、溶接ボールと魔法瓶の真空吸引孔とを一体に溶融して溶接を完了することを特徴とする請求項９に記載の魔法瓶の真空吸引装置を用いた真空吸引方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、魔法瓶の加工装置に関し、特に瓶本体を真空吸引して真空吸引孔を溶接する魔法瓶の真空吸引装置及びその真空吸引方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在の魔法瓶は真空魔法瓶が一般的であり、すなわち、二層構造の瓶本体の中間層は真空に吸引され、魔法瓶の断熱性能は中間層の真空度によって決定され、従来の真空吸引技術は一般的に排気管を利用した真空吸引技術と真空ろう付け技術に分けられ、密封性能がより良く、信頼性がより高い真空ろう付け技術は、業界の各企業に広く採用されている。真空ろう付け技術は主に、魔法瓶の真空吸引孔を封止する方式としてろう材による封止を採用するものであり、業界で採用したろう材は一般にガラス基材であり、その原理は真空炉内で高温を利用してろう材を融解し、魔法瓶の底部の真空吸引孔と融合して一体化することにより封止を実現して、魔法瓶に真空断熱機能を付与することである。真空ろう付け技術は過程全体にわたって高真空条件下で行う必要があり、現在、単炉真空機の真空炉内に魔法瓶を入れて、常温低真空排気、高温高真空排気、更に降温などを行う真空吸引工程であり、この過程に必要なエネルギー消費量は非常に高く、しかも、加工周期が長く、１炉分の製品の加工周期が５時間以上必要であり、生産効率や省エネ化の効率がすべて非常に低下し、しかも、現在の自働化改造に適応できない。

【0003】

このため、業界の技術者は多方面の改良を行い、例えば特許２０１９１０２５５２００．４「真空魔法瓶の連続真空吸引用の真空室及び連続真空吸引技術」の解決手段では、供給から排出まで順に予熱室、ろう付け室及び冷却室の３室が含まれており、また、特許２０１８２１８５８５９１．６「魔法瓶の全自動高真空ろう付け装置」の解決手段では、互いに連結されて順次設けられた予備吸引室、加熱室、溶接室、冷却室及び排出室が含まれている。上記の２つの解決手段は、既存の真空吸引技術を分割し、複数の室が設置されているものに過ぎず、本質的にはガラス基材であるろう材に対して封止を行う技術であり、しかし、ガラス基材であるろう材は専用の調達設備を必要とし、コストも高く、重金属を含むので環境にも特定の汚染を与え、その溶融封止温度はまた５００℃以上に達し、その材料は溶融封止後に黒色になり、射出成形瓶本体の場合はプラスチック粉への吸着性も悪く、また、このような封止は異種材料の溶接であるので、溶接の強固さが低く、瓶本体の一部ではろう材が封止後に落ちてしまい、その結果、真空が破壊され、廃棄率が高くなる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、コストを大幅に削減し、溶接の品質を確保し、環境に対する重金属汚染がないことに加えて、溶接の難度を大幅に低減させ、製品の歩留まりや加工効率を高め、省エネ化や排出削減を図るとともに、自動化及び量産化を実現する魔法瓶の真空吸引装置及びその真空吸引方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の目的を達成させるために、本発明は下記技術的解決手段を採用する。

【0006】

技術的解決手段１：順次設けられた予備吸引室、加熱室、溶接室及び冷却室を含み、隣り合う室は全て上下移動可能なゲートバルブを介して連通又は遮断し、全ての室の底部に材料連続搬送手段が設けられ、予備吸引室、加熱室、溶接室のいずれにも加熱手段が設けられる魔法瓶の真空吸引装置であって、溶接室の上方に制御可能に可動設置されるレーザ溶接手段をさらに含み、前記溶接室の天面に少なくとも１つの透明窓が設けられ、レーザ溶接手段のレーザビームが透明窓を透過して瓶底の中心孔に設けられる溶接ボールを溶融し、前記加熱室及び溶接室はいずれも高真空排気システムに接続され、予備吸引室及び冷却室はいずれも低真空排気システムに接続され、前記予備吸引室の入口に上下移動可能な入口バルブが設けられ、冷却室の出口に上下移動可能な出口バルブが設けられる。

【0007】

好ましくは、溶接室の上方に制御可能に可動設置されるビジョンスキャンカメラをさらに含む。

【0008】

好ましくは、前記透明窓は耐熱ガラスであり、前記透明窓の視認範囲が全ての魔法瓶をカバーし、前記透明窓は数が魔法瓶の総数と同じであり、かつ魔法瓶に１対１で対応し、前記透明窓は、全て辺長３０～６０ｍｍの四角形又は直径３０～６０ｍｍの円形である。

【0009】

好ましくは、前記材料連続搬送手段は、各室の底部にそれぞれ設けられるレールと、各室の外側に設けられる伝動機構と、レールに制御可能に可動設置される材料運搬車と、材料運搬車に配置されて魔法瓶を載置するためのラックと、を含み、前記伝動機構は材料運搬車をレールに沿って走行するように制御し、伝動機構は全て、動力源に接続される伝動軸ユニットと、伝動軸ユニットの末端に設けられる伝動歯車と、材料運搬車の底部に設けられて伝動歯車と嵌合して伝動するラックとを含む。

【0010】

好ましくは、各室には到達検出機構が設けられ、前記到達検出機構は、室外に設けられる誘導スイッチと、誘導スイッチに通信可能に接続される誘導シートと、一端が誘導シートに固定される検出ロッドと、検出ロッドの室内に貫通する端部に設けられる平衡ブロックと、材料運搬車の側面のうち平衡ブロックに近い端部に設けられる衝突ブロックと、誘導シートへ回復力を付与する磁石とを含み、前記衝突ブロックと平衡ブロックとの接触移行面が円弧面であり、平衡ブロックと衝突ブロックが接触すると、誘導スイッチは誘導シートの回転変形を通じてオン又はオフになり、材料運搬車の停止又は作動を制御する。

【0011】

好ましくは、前記突き上げ機構は間隔を空けて設けられ、前記予備吸引室の前方の積込み台及び冷却室の後方の荷降ろし台のいずれにも、前記材料連続搬送手段のレールに対応するレールが設けられ、前記材料運搬車の底部に少なくとも３対のハブが設けられる。

【0012】

好ましくは、各組の突き上げ機構はレールの外側に対称に設けられ、前記ラックのエッジ部が材料運搬車の縁部から張り出し、前記突き上げ機構は、ラックのエッジ部の下方に位置する突き上げロッドを含み、突き上げロッドは動力源に接続され、動力源の作用の下で、ラックのエッジ部を突き上げてラックを材料運搬車から突き上げる。

【0013】

好ましくは、前記ラックには魔法瓶を載置する位置決め治具が設けられ、位置決め治具はラックにプラグ接続される。

【0014】

技術的解決手段２：魔法瓶の真空吸引装置を用いた真空吸引方法であって、上記の魔法瓶の真空吸引装置は、
入口バルブを開き、魔法瓶を載置したラックは材料運搬車を通じてレールを介して積込み台から低真空予備吸引室の所定の位置に停まり、突き上げ機構はラックを突き上げて材料運搬車から離脱させ、材料運搬車は低真空予備吸引室から退出して積込み台に戻り、突き上げ機構はラックを下ろしてリターンさせ、入口バルブが閉じられ、システムは入口バルブが閉じられたことを検出すると低真空排気作業を開始し、真空度が４×１０^２Ｐａに達したと検出すると、真空吸引速度を速めるとともに予熱を開始し、温度が２００℃に達すると加熱を停止し、真空度が１×１０^－１Ｐａに達したと検出すると予備吸引が完了するステップＳ１と、
予備吸引が完了した後、加熱室のゲートバルブを開き、低真空予備吸引室の突き上げ機構はラックを突き上げるとともに、高真空加熱室の材料運搬車はレールを介して低真空予備吸引室に入って所定の位置に停まり、突き上げ機構は降りてラックを材料運搬車に置き、材料運搬車はラックを載置したままでレールを介して高真空加熱室に入り、加熱室のゲートバルブが閉じられ、このとき、低真空予備吸引室はステップＳ１を繰り返し、システムは加熱室のバルブが閉じられたことを検出すると、高真空排気作業を開始しながら、加熱して炉内の温度を４５０℃にし、真空度が１×１０^－３Ｐａに達したと検出すると、温度４５０℃の条件下で２０分間保温し、ゲッターを活性化させるステップＳ２と、
高真空保温溶接室と高真空加熱室は高真空排気作業を同時に開始し、高真空保温溶接室の真空度を１×１０^－３Ｐａ、温度を４５０℃にして、常に保持し、ステップＳ２でゲッターを活性化させた後、溶接室のゲートバルブが開かれ、材料運搬車はラックを載置したままでレールを介して高真空保温溶接室に入って所定の位置に停まり、次に、突き上げ機構はラックを突き上げて材料運搬車から離脱させ、材料運搬車は高真空加熱室に戻り、突き上げ機構はラックを下ろしてリターンさせ、溶接室バルブが閉じられ、このとき、高真空加熱室はステップＳ２を繰り返し、システムが溶接室のゲートバルブが閉じられたことを検出すると、レーザ溶接手段のレーザ溶接ガンがゼロ位置に戻り、ゼロ位置から透明窓を透過して、ラック魔法瓶の置き間隔に対応する予め設定された前進パラメータに従って溶接を順次行い、レーザ溶接ガンは溶接ボールと魔法瓶の真空吸引孔とを一体に溶融して溶接するステップＳ３と、
溶接が完了すると、冷却室のゲートバルブを開き、高真空保温溶接室の突き上げ機構はラックを突き上げるとともに、低真空冷却室の材料運搬車はレールを介して高真空保温溶接室に入って所定の位置に停まり、突き上げ機構は降りてラックを材料運搬車に置き、材料運搬車はラックを載置したままでレールを介して低真空冷却室に入り、冷却室のゲートバルブが閉じられ、このとき、高真空保温溶接室はステップＳ３を繰り返し、システムは、冷却室のゲートバルブが閉じられたことを検出すると、冷却室の室温及び室内の圧力を監視し、室温が２３０℃に下がると、吸気バルブを開き、冷却室へ空気又は窒素ガスを充填し、室内の圧力が外部の圧力と同じになると、冷却が完了するステップＳ４と、
冷却が完了すると、出口バルブを開き、材料運搬車はラックを載置したままでレールを介して荷降ろし台に入って所定の位置に停まり、材料を降ろした後低真空冷却室に戻り、出口バルブが閉じられ、このとき、低真空冷却室はステップＳ４を繰り返すステップＳ５と、を実行することを含む。

【0015】

好ましくは、前記ステップＳ３では、レーザ溶接手段による溶接前に、溶接室の上方に制御可能に可動設置されるビジョンスキャンカメラは透明窓を介して全ての魔法瓶の溶接位置をスキャンし、レーザ溶接ガンはビジョンスキャン結果に従って透明窓を介して部位特異的な溶接を行い、溶接ボールと魔法瓶の真空吸引孔とを一体に溶融して溶接を完了する。

【発明の効果】

【0016】

従来技術に比べて、本発明の有益な効果は以下の通りである。第一に、レーザ溶接方式を採用することにより、常温低真空排気、高温高真空排気、断熱高真空排気溶接、低真空排気降温の技術全体を短くし、エネルギー消費量を大幅に削減し、ガラス基材であるろう材の使用を省略し、封止材料のコストを削減するとともに、ガラス基材であるろう材の使用による欠点を回避し、即ち、真空吸引の封止技術に対して要求される温度をより低くし、エネルギー消費量を削減するとともに、重金属排出による環境汚染をなくす。第二に、瓶本体と同じ材質の金属溶接ボールを用いてレーザ溶接を行うことによって、同種金属の溶接強固さがより高く、安定性がより高く、封止後のものの色が瓶本体と一致し、プラスチック粉に対する吸着性も瓶本体と一致し、後続のスプレーコートの効果が向上する。第三に、レーザ溶接が透明窓で行われることによって、レーザ溶接が正常に行われることを確保しつつ、溶接室の断熱性能を確保し、製品の加工品質を向上させる。第四に、材料連続搬送手段によって材料を各室に連続搬送し、複数の室で連続作業による真空吸引を行うことで、量産を実現し、エネルギー消費量を削減するとともに、生産効率を高め、また、他の工程の生産ラインに適用することもでき、自動化の水準が高く、個別に開閉するドアが室ごとに設けられてもよく、このようにして、各室についてチェックや点検を単独で行うことができる。

【0017】

さらなる有益な効果は以下の通りである。第一に、ビジョンスキャンカメラは溶接室の上方に設けられ、ビジョンスキャンカメラは透明窓を介して溶接すべき位置をスキャンし、レーザ溶接手段のレーザ溶接ガンはスキャン結果に従って、透明窓を介して溶接作業を行い、これによって、溶接位置がより正確になり、溶接品質がより向上する。第二に、透明窓の視認範囲が全ての魔法瓶をカバーし、透明窓が耐熱ガラスを用いることによって、高真空断熱溶接室の断熱性能に加えて、レーザ溶接が順調に行われることが確保され、溶接品質が向上する。第三に、透明窓は数が魔法瓶の数と同じであり、魔法瓶に１対１で対応し、このようにして、ビジョンスキャンカメラに対応するスキャンやレーザ溶接手段に対応する溶接が簡便に実施できる上に、溶接室の断熱性能が向上する。第四に、魔法瓶は材料運搬車のラックに配置され、材料運搬車は室の底部のレールに区分して配置され、魔法瓶は各室に搬送されて真空吸引作業に供し、材料運搬車の底部に少なくとも３対のハブが設けられ、これによって、材料運搬車はレールの各段間で安定的に移行し、魔法瓶への連続作業に有利であり、エネルギーが節約され、生産効率が向上する。第五に、衝突ブロックは検出ロッドの平衡ブロックに衝突し、検出ロッドの他端にある誘導シート、誘導スイッチは材料運搬車の停止又は作動を制御し、これによって、材料運搬車は所定の位置に停まり、位置決めが正確に行われ、各室の自動化作業が実現される。第六に、所定の長さのレールごとに少なくとも１組の突き上げ機構が設けられ、具体的には、突き上げ機構は予備吸引室及び溶接室の底部に設けられ、このように、隣り合う２つのレールは１つの材料運搬車を共用し、これによって、使用される材料運搬車や突き上げ機構の数を大幅に減少させ、コストを大きく削減し、しかも、溶接室内の突き上げ機構はラックを材料運搬車から突き上げ、材料運搬車が溶接室に戻ると、ラックはレールに置かれて溶接に供し、これによって、ラックの安定性がより高く、溶接精度がより高い。第七に、突き上げ機構はレールの両側に対称に設けられ、ラックのエッジ部を突き上げ、このようにして、ラックはより安定的に突き上げられる。第八に、ラックには位置決め治具が設けられることによって、魔法瓶の部位特異的な位置決めに有利であり、位置決め治具のプラグ接続は、さまざまな型番の魔法瓶に適用できるようにし、適用範囲を広げるとともに、金型の交換を効率化し、加工効率を大幅に高める。第九に、レーザ溶接手段の前進パラメータについてはレーザ溶接手段のレーザ溶接ガンの数に応じて変更が行われてもよく、レーザ溶接ガンが１つ設けられる場合、前進パラメータはゼロ化してから、魔法瓶を１つずつ溶接するように設定されてもよく、レーザ溶接ガンが２つ以上設けられる場合、前進パラメータは魔法瓶を列ごとに溶接するように設定されてもよく、レーザ溶接ガンの数がラックにおける魔法瓶の数と同じである場合、前進パラメータはラックにおける全ての魔法瓶を一括して溶接するように設定されてもよく、生産ラインの具体的な状況に応じて適切な数のレーザ溶接ガンを用い、レーザ溶接ガンの数に応じて溶接前進パラメータを変更することができ、これによって、適用範囲を広げて、普及を容易にする。第十に、レーザ溶接手段、材料連続搬送手段の動力源、到達検出機構や伝動機構等は全て真空炉外に取り付けられることによって、高温環境で作動するときに当該機構の断熱が難しく、耐用年数が短いという問題を回避し、炉体における室のスペースを小さくし、構造全体を簡素化させながら、エネルギーを節約し、またメンテナンスにも有利である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の魔法瓶の真空吸引装置の構造概略図である。

【図2】本発明の魔法瓶の真空吸引装置の上面構造概略図である。

【図3】本発明の魔法瓶の真空吸引装置における室の単一レールの構造概略図である。

【図4】到達検出機構の構造概略図である。

【図5】加工すべき魔法瓶の構造概略図である。

【図6】ラックの上面構造概略図である。

【図7】本発明の魔法瓶の真空吸引装置の回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の技術的解決手段をより明確にするために、以下、図１～７を参照して、本発明について詳細に説明する。なお、本明細書で説明される具体的な実施形態は本発明を解釈するために過ぎず、本発明の特許範囲を限定するものではない。

【実施例0020】

魔法瓶の真空吸引装置は、積込み台１００と荷降ろし台２００との間に設けられ、加工すべきワークの搬送方向に順次設けられた４つの真空室、すなわち、それぞれ、予備吸引室４０１、加熱室４０２、溶接室４０３、冷却室４０４と、室の底部に設けられる材料連続搬送手段と、溶接室４０３の上方に制御可能に可動設置されるレーザ溶接手段９と、を含み、前記真空室のハウジングのそれぞれには３０４ステンレス鋼や炭素鋼材質が使用され、断熱材料には金属断熱スクリーンが使用され、断熱スクリーンはステンレス鋼やモリブデンなどの金属材料を少なくとも３層含み、前記隣り合う室の間にはいずれも、隣り合う室を連通又は遮断するために、制御可能に上下移動するゲートバルブが設けられ、予備吸引室４０１の入口に設けられる入口バルブ７１と、予備吸引室４０１と加熱室４０２との間に設けられる加熱室バルブ７１と、加熱室４０２と溶接室４０３との間に設けられる溶接室バルブ７２と、溶接室４０３と冷却室４０４との間に設けられる冷却室バルブ７３と、冷却室４０４の出口に設けられる出口バルブ７４とを含み、ゲートバルブ及びゲートバルブの上下移動は全て従来技術であり、本実施例では、チェーン、チェーンと嵌合する平衡歯車及びシリンダーからゲートバルブの駆動機構７を構成することが例示されているが、このような昇降構造に限定されるものではない。前記予備吸引室４０１、加熱室４０２、溶接室４０３のいずれにも加熱手段が設けられ、前記加熱室４０２及び溶接室４０３はいずれも高真空排気システムに接続され、予備吸引室４０１及び冷却室４０４はいずれも低真空排気システムに接続される。前記加熱手段、高真空排気システム、低真空排気システムは全て従来技術であり、低真空システムはルーツポンプとスプールポンプを含み、高真空システムはロータリーベーン真空ポンプと拡散ポンプを含む。前記材料連続搬送手段は、加工すべきワークを各室に連続的に搬送して真空吸引作業に供するものであり、前記溶接室４０３の天面に少なくとも１つの透明窓１０が設けられ、レーザ溶接手段９のレーザビームは透明窓１０を透過して、瓶底の中心孔に設けられる溶接ボール１１（図５参照）を溶融し、溶接ボール１１は鉄、チタン、ステンレス鋼など瓶本体と同じ材料で製造されてもよく、レーザ溶接手段９及びその制御機構は従来技術であり、レーザ溶接手段９はレーザ溶接ガンを含み、レーザ溶接手段９の移動を制御する機構は横方向伝動機構と縦方向伝動機構を含んでもよく、縦方向伝動機構は横方向伝動機構に設けられ、これによって、レーザ溶接ガンの横方向と縦方向の自在な移動が可能になる。前記レーザ溶接ガンの伝動機構のモータはサーボモータであってもよく、サーボモータはサーボシステムのサーボドライバ及びエンコーダによって制御され、サーボシステム、サーボドライバ、エンコーダ、サーボモータは全て従来技術であり、図７に示すように、２つのサーボモータＭ１、Ｍ２はそれぞれ横方向（即ちＸ軸）、縦方向（即ちＹ軸）における溶接を制御し、前記透明窓１０は耐熱ガラスであり、前記透明窓１０の視認範囲は全ての魔法瓶をカバーする。

【0021】

図２に示すように、本実施例の透明窓１０は複数枚を組み合わせた構成とされており、透明窓１０は、数が溶接室内の材料連続搬送手段における魔法瓶３００の数と同じであり、魔法瓶３００に１対１で対応し、透明窓１０は全て辺長３０～６０ｍｍの四角形又は直径３０～６０ｍｍの円形であり、このようにして、溶接室の断熱性能を確保しながら、レーザ溶接ガンのレーザビームが透明窓を透過して溶接を首尾よく行うことを確保する。前記レーザ溶接手段のレーザ溶接ガンは必要に応じて１つが魔法瓶を１列ずつ１つずつ溶接するように設けられてもよいし、２つ以上が魔法瓶を１つずつ溶接するように設けられてもよいし、溶接効率を高めるために魔法瓶と同じ数の溶接ガンで溶接を一括して行ってもよい。

【0022】

前記材料連続搬送手段は、コントローラと、各室の底部に区分して設けられるレール１と、各レール１の側面に設けられる伝動機構３と、レール１に制御可能に可動設置される材料運搬車２と、材料運搬車２に配置されて魔法瓶３００を載置するラック６と、突き上げ機構４と、到達検出機構５とを含み、前記コントローラは伝動機構３、到達検出機構５、突き上げ機構４に接続されて、これらを制御し、前記ラック６には、魔法瓶３００を載置する位置決め治具８が設けられ、前記位置決め治具８は、治具本体と、治具本体に長方形配列で設けられた挟着体と、を含み、魔法瓶３００は開口を下にして挟着体にセットされる。前記位置決め治具８はラック６にプラグ接続され、位置決め治具８が設けられることによって、魔法瓶３００の部位特異的な位置決めが容易になり、位置決め治具８がプラグ接続されることによって、金型の交換を効率化し、さまざまな型番の魔法瓶に適用でき、これによって、適用範囲を広げるとともに、加工効率を大幅に向上させる。前記材料運搬車２の底部に少なくとも３対のハブ２１が均等に配置され、ハブ２１はレール１に位置し、材料運搬車２は伝動機構３を通じてレール１上を走行又は停止する。前記予備吸引室４０１の前方の積込み台１００及び冷却室４０４の後方の荷降ろし台２００のいずれにも、前記材料連続搬送手段のレールに対応するレールが設けられ、積込み台１００に魔法瓶が積み込まれた材料運搬車は伝動機構３によって予備吸引室４０１、加熱室４０２、溶接室４０３、冷却室４０４に順次搬送され、真空吸引及び溶接作業を完了した後、荷降ろし台２００に搬送される。前記伝動機構３は材料運搬車２をレール１に沿って走行制御し、伝動機構３は全て、動力源に接続された伝動軸ユニットと、伝動軸ユニットの末端に設けられる伝動歯車３４と、材料運搬車２の底部に設けられて伝動歯車３４と嵌合して伝動するラック２０とを含み、具体的には、伝動軸ユニットは、レール１に垂直である２つの横方向伝動軸３１と、横方向伝動軸３１に垂直であって２つの横方向伝動軸３１に接続される１つの縦方向伝動軸３２と、を含み、前記縦方向伝動軸３２の両端共に傘歯車群３３が設けられ、縦方向伝動軸３２は傘歯車群３３の嵌合により動力を２つの横方向伝動軸３１に伝達する。前記伝動歯車３４は横方向伝動軸３１の末端に設けられ、材料運搬車２の底部にあるラック２０は伝動歯車３４と嵌合する。前記動力源はモータ３０であり、モータ３０は伝動ベルト３５を介して動力を縦方向伝動軸３２に伝達し、モータ３０は縦方向伝動軸３２を回転駆動し、傘歯車群３３の伝動によって２つの横方向伝動軸３１は同時に回転し、さらに横方向伝動軸３１の伝動歯車３４を回転駆動し、材料運搬車２は伝動歯車３４及びラック２０の作用によってレール１上を走行する。前記モータ３０、縦方向伝動軸３２、傘歯車群３３は全て真空炉の外側に設けられ、横方向伝動軸３１は真空炉内に挿入される。前記モータ３０はサーボモータであってもよく、サーボモータはサーボシステムのサーボドライバ及びエンコーダによって制御され、サーボシステム、サーボドライバ、エンコーダ、サーボモータは全て従来技術である。図７に示すように、前記真空炉内の４つの室における伝動機構のモータはそれぞれ、材料運搬車２をそれぞれ制御して、予備吸引室４０１に入って予備吸引を受け、加熱室４０２に入って高真空排気を受け、溶接室４０３に入って溶接を受け、冷却室４０４に入って冷却を受けるようにするＭ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６である。

【0023】

前記積込み台１００及び荷降ろし台２００もそれぞれ材料運搬車２の伝動機構に設けられ、該伝動機構は上記の真空炉の各室外の伝動機構と同じであってもよいし、積込み台１００及び荷降ろし台２００の伝動機構におけるモータはそれぞれインバータに接続されてもよく、図７に示すように、インバータはモータを制御する。

【0024】

前記突き上げ機構４はレール１の側面に設けられ、所定の長さのレール１ごとに少なくとも１組の突き上げ機構４は設けられ、各組の突き上げ機構４において２つの突き上げ機構はレール１の両側に対称に設けられる。前記ラック６のエッジ部は材料運搬車２の縁部から張り出し、突き上げ機構４はラック６のエッジ部を突き上げることでラック６を突き上げる。前記突き上げ機構４は、ラック６のエッジ部の下方に位置する突き上げロッドを含み、突き上げロッドは動力源に接続され、動力源の作用の下でラックのエッジ部を突き上げてラックを材料運搬車から突き上げ、動力源はシリンダーとしてもよい。具体的には、前記突き上げ機構４は、シリンダー４１、伝動ラック４７、歯車４８、主伝動軸４５、副伝動軸４６、突き上げベース４９、突き上げラック４２、入力歯車４３、出力歯車４４、押し板４０を含み、前記シリンダー４１は突き上げ機構４の動力源であり、かつ、伝動ラック４７に接続され、伝動ラック４７を往復運動させる。前記歯車４８は伝動ラック４７と嵌合し、主伝動軸４５の一端に固定され、シリンダー４１は伝動ラック４７及び歯車４８を介して動力を主伝動軸４５に伝達する。前記突き上げベース４９はレール１外の両側に対称に設けられ、前記入力歯車４３と出力歯車４４は１対の歯車ペアとなり、入力歯車４３と出力歯車４４は互いに嵌合接続され、両方共に突き上げベース４９内に設けられる。前記突き上げラック４２は２つであり、突き上げベース４９内に対称に設けられ、２つの突き上げラック４２はそれぞれ入力歯車４３、出力歯車４４と嵌合し、これによって、上下移動可能に制御される。前記押し板４０は突き上げラック４２の頂部に垂直に設けられる。前記主伝動軸４５は２つの対称な突き上げベース４９内の入力歯車４３を順次挿通し、副伝動軸４６は２つの突き上げベース４９内の出力歯車４４を順次挿通する。前記ラック６のエッジ部は材料運搬車２の縁部から張り出し、押し板４０はラック６のエッジ部の下方に設けられ、伝動ラック４７はシリンダー４１で駆動されて、歯車４８を介して主伝動軸４５を回転駆動し、レール１の両側の突き上げベース４９内の突き上げラック４２は入力歯車４３及び出力歯車４４の作用により同期して上下移動するように制御され、ラック６を突き上げたり降ろしたりする。

【0025】

前記到達検出機構５は、図４に示すように、真空炉の外側に設けられ、誘導スイッチ５４、誘導シート５３、磁石５５、検出ロッド５０、平衡ブロック５１、衝突ブロック５２を含む。前記誘導スイッチ５４は真空炉の外側の取り付けベース５６に取り付けられ、誘導シート５３は誘導スイッチ５４に接続され、誘導シート５３及び誘導スイッチ５４は全て従来技術であり、誘導シート５３は導電性の金属片である。前記検出ロッド５１は真空炉室の内外を貫通し、平衡ブロック５２は検出ロッド５０の室内に挿入された端部に設けられ、誘導シート５３は検出ロッド５０の他端、すなわち室外に貫通された端部に設けられ、前記衝突ブロック５２は材料運搬車２の検出ロッド５０に近い端部の側面に設けられる。前記磁石５５は取り付けベース５６に設けられ、誘導シート５３へ回復力を付与し、誘導シート５３が初期位置に戻るようにする。前記衝突ブロック５２と平衡ブロック５１との接触移行面が円弧面であり、材料運搬車２が走行する際には、衝突ブロック５２は平衡ブロック５１へ押し付けられ、平衡ブロック５１は検出ロッド５０及び誘導シート５３を駆動して検出ロッド５０の周りに一定角度回転させ、誘導スイッチ５４は、コントローラに伝送された信号を検出すると、材料運搬車を停車制御し、このとき、各真空室は所定の作業を開始し、各真空室の作業が完了すると、材料運搬車は前進又は後退し、衝突ブロック５２は平衡ブロック５１から離脱し、誘導シート５３は平衡ブロック５１自体の重量の作用でリターンし、円筒状の磁石５５は誘導シート５３を強固に吸着し、誘導シート５３の揺れを回避し、材料運搬車２の所定の位置への停車の機能が到達検出機構５により実現されることで、材料運搬車２は所定の位置に停まり、位置決めが正確に行われ、各室の自動化作業が行われる。

【0026】

エンジニアが室内に入って溶接中に発生し得る問題を解決することを考慮して、上記の各室には個別のドアが設けられ、溶接室４０３に個別のドアが設けられることは、レーザ溶接ガンのデバッグや魔法瓶の位置合わせにも有利であり、加工精度を向上させる。

【0027】

上記の魔法瓶の真空吸引装置を用いた真空吸引方法は、
材料運搬車２のラック６に加工すべき魔法瓶３００を積み込み、入口バルブ７０を開き、材料運搬車２はレールを介して積込み台１００から予備吸引室４０１に入り、所定の位置に到達すると停まり、突き上げ機構４はラック６を突き上げて材料運搬車２から離脱させ、材料運搬車２は戻って予備吸引室４０１から退出し、突き上げ機構４はラック６を下ろしてリターンさせ、入口バルブ７０が閉じられ、システムは入口バルブ７０が閉じられたことを検出すると低真空排気作業を開始し、真空度が４×１０^２Ｐａに達したと検出すると、真空吸引速度を速めるとともに予熱を開始し、温度が２００℃に達すると加熱を停止し、真空度が４×１０^－１Ｐａに達したと検出すると予備吸引が完了するステップＳ１と、
予備吸引が完了した後、加熱室バルブ７１を開き、予備吸引室４０１の突き上げ機構４はラック６を突き上げるとともに、加熱室４０２の材料運搬車はレールを介して予備吸引室４０１に入って所定の位置に停まり、突き上げ機構４は降りてラック６を材料運搬車に置き、ラック６は材料運搬車とともにレールを介して加熱室４０２に入り、加熱室バルブ７１が閉じられ、このとき、予備吸引室４０１はステップＳ１を繰り返し、システムは加熱室バルブ７１が閉じられたことを検出すると、高真空排気作業を開始しながら、加熱して炉内の温度を４５０℃にし、真空度が１×１０^－３Ｐａに達すると検出すると、温度４５０℃の条件下で２０分間保温し、ゲッタースを活性化させるステップＳ２と、
溶接室４０３と加熱室４０２は高真空排気作業を同時に開始し、溶接室４０３の真空度を１×１０^－３Ｐａ、温度を４５０℃にして、常に保持し、ステップＳ２でゲッターを活性化させた後、溶接室バルブ７２が開かれ、材料運搬車はラックを載置したままでレールを介して溶接室４０３に入って所定の位置に停まり、突き上げ機構４はラック６を突き上げて材料運搬車２から離脱させ、材料運搬車２は加熱室４０２に戻り、突き上げ機構４はラック６を下ろしてリターンさせ、溶接室バルブ７２が閉じられ、このとき、加熱室４０２はステップＳ２を繰り返し、システムが溶接室バルブ７２が閉じられたことを検出すると、溶接ガンはゼロ位置に戻り、ゼロ位置から予め設定された前進パラメータに従って溶接（予め設定された前進パラメータはラックにおける魔法瓶の配置間隔に対応する）を順次行い、溶接ガンは溶接ボールと魔法瓶の真空吸引孔とを一体に溶融して溶接するステップＳ３と、
溶接が完了すると、冷却室バルブ７３を開き、溶接室４０３の突き上げ機構はラック６を突き上げるとともに、冷却室４０４の材料運搬車２はレールを介して溶接室４０３に入って所定の位置に停まり、突き上げ機構４は降りてラック６を材料運搬車２に置き、材料運搬車はラックを載置したままでレールを介して冷却室４０４に入り、冷却室バルブ７３が閉じられ、このとき、溶接室４０３はステップＳ３を繰り返し、システムは、冷却室バルブ７３が閉じられたことを検出すると、冷却室４０４の室温及び室内の圧力を監視し、室温が２３０℃に下がると、吸気バルブを開き、冷却室４０４へ空気又は窒素ガスを充填し、室内の圧力が外部の圧力と同じになると、冷却が完了するステップＳ４と、
冷却が完了すると、出口バルブ７４を開き、材料運搬車はラックを載置したままでレールを介して荷降ろし台２００に入って所定の位置に停まり、材料を降ろした後材料運搬車２は冷却室４０４に戻り、出口バルブ７４が閉じられ、このとき、冷却室４０４はステップＳ４を繰り返し、このように連続作業を行うステップＳ５とを含む。

【実施例0028】

上述実施例１における溶接室の上方に、制御可能に可動設置されるビジョンスキャンカメラが取り付けられてもよく、ビジョンスキャンカメラ及びその運動を制御するための機構は従来技術であり、ビジョンスキャンカメラの可動機構は横方向伝動機構と縦方向伝動機構を含んでもよく、縦方向伝動機構は横方向伝動機構に設けられ、これによって、横方向及び縦方向の自在な移動が実現される。

【0029】

実施例１の前記真空吸引方法のステップＳ３では、システムによって溶接室バルブが閉じられたことを検出すると、溶接前に、ビジョンスキャンカメラは透明窓を介して溶接すべき位置をスキャンし、レーザ溶接ガンはスキャン結果に従って透明窓を介して溶接作業を行い、レーザ溶接ガンはビジョンスキャンカメラのスキャン結果に従って部位特異的な溶接を行い、これによって、溶接精度がより高くなり、溶接加工の品質がさらに向上する。