JP6146929B2 - プラスチック溶着装置及びプラスチック溶着方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも三つの部品を自動溶着するためのプラスチック溶着装置、及び少なくとも三つの部品のためのプラスチック溶着方法に関する。

予熱機構を有するプラスチック溶着装置は、通常、下方固定具を内部に配置すると共に上方固定具を内部に配置したハウジングを備える。下方固定具はリフトテーブル上に固定され、上方固定具は上方固定プレートに堅固に固定される。下方固定具内の第一部品を上方固定具内の第二部品と、例えば摩擦溶着によって、溶着するために、リフトテーブルによって下方固定具を上方固定具の方向へ移動させることができる。

このようなプラスチック溶着装置は、自動車産業や医療技術等において使用される。自動車産業では、このようなプラスチック溶着装置は、ヘッドライトの製造に使用されるが、プラスチック製若しくはプラスチックを含有する他の部品や部品群の製造にも使用することができる。同様に、プラスチック溶着装置は、医療技術における装置及び／又は部品群の製造や、消費財の製造にも使用することができる。

公知のプラスチック溶着装置における作業の流れは次の通りである。まず操作者は、第一部品を下方固定具の受容部内に配置する。次いで下方固定具内の第一部品上に第二部品を配置する。ここで操作者は溶着工程を開始し、まずハウジングの開口部を閉鎖して、操作者を保護するため、プラスチック溶着装置内部に触れることができないようにする。ハウジングを閉鎖したら、下方固定具及びその上に配置された部品と共にリフトテーブルを開始位置から上方固定具の方向へ、第二部品が上方固定具内に静置され且つリフトテーブル及び二つの部品が溶着位置に配置されるまで移動させる。ここで第一部品と第二部品との溶着が、摩擦溶着によって行われる。摩擦溶着完了後、下方固定具及びその内部に配置された第一及び第二部品からなる複合品と共にリフトテーブルを溶着位置から元の開始位置へと戻す。そしてハウジングを再び開放すると、操作者は第一及び第二部品からなる複合品を取り出すことができる。

操作者が、第一及び第二部品からなる複合品をさらに第三部品と溶着しようとする場合には、下方固定具内にある第一及び第二部品からなる複合品の上に第三部品を配置して、工程を最初から行う。

公知のプラスチック溶着装置並びにこの装置による溶着方法には、ハウジングの開口部を開放し、第三部品を配置し、工程を再開するのに、時間がかかるという欠点がある。

従って本発明の目的は、少なくとも三つの部品を自動的に溶着することができるプラスチック溶着装置を提供することにある。さらに、これに対応するプラスチック溶着方法を提供することにもある。

この課題は、独立請求項１に記載の少なくとも三つの部品を自動的に溶着するためのプラスチック溶着装置、並びに独立請求項１４に記載の少なくとも三つの部品のためのプラスチック自動溶着方法によって解決される。さらに有利な実施態様は、以下の説明、図面、並びに従属請求項から理解される。

本発明の少なくとも三つの部品を自動的に溶着するためのプラスチック溶着装置は、第一部品を載置可能な少なくとも一つの第一の固定具と、少なくとも一つの第二の固定具とを備え、第一部品を第二部品と溶着するために、第一固定具と第二固定具とは相対的に可動であり、この溶着装置はさらに、少なくとも一つの移動装置を備え、該移動装置は、前記固定具の少なくとも一方に対して可動であり、少なくとも一つの第二部品及び／又は少なくとも一つの第三部品を、前記固定具の少なくとも一方に自動的に供給することができ、それにより第一固定具と第二固定具とを介して、又は第一固定具若しくは第二固定具と第三固定具との組み合わせを介して、第一及び第二部品からなる複合体と少なくとも一つの第三部品（１０６）とを溶接可能であり、第一予熱器（１３４）を有する予熱機構（１３０）をさらに備え、該予熱機構（１３０）は待機位置と予熱位置との間で可動であり、予熱機構（１３０）の該予熱位置において、接合する部品（１０２、１０４，１０６）の少なくとも一つの表面を、溶着領域において少なくとも部分的に加熱可能である。

本発明のプラスチック溶着装置は、好ましくはプラスチック摩擦溶着装置、プラスチック赤外線溶着装置、若しくはその組み合わせである。一例として、本発明のプラスチック溶着装置をまずプラスチック摩擦溶着装置として説明する。

ここで第一固定具は、第一支持体、特にリフトテーブルに配置される。第二固定具は、好ましくは第二支持体、特に上方固定プレートに配置される。第一支持体と第二支持体とは相対的に可動である。この設計に基づいて、第一固定具と第二固定具とは、少なくとも二つの部品を接続することができるように、相対的に可動である。よって例えば、第一支持体は堅固に配置され、固定具及び部品は、リフトテーブルを移動させることによって、相対的に移動可能とすることが好ましい。この構成は、導入部において概説した通りである。

さらに、公知のプラスチック溶着装置とは異なり、本発明のプラスチック溶着装置は少なくとも一つの移動装置を備え、この移動装置によって、後述するように、固定具の一方に第三部品を自動的に供給することができる。そのため、第三部品は、開始時からプラスチック溶着装置にあらかじめ保管若しくは配置しておくことができる。よりわかりやすくするために、本発明のプラスチック溶着装置をプラスチック摩擦溶着装置として使用する場合について説明する。

従来のプラスチック溶着装置では、操作者が第一部品を第一固定具に配置する。第二部品は、操作者によって第一部品の上に配置される。或いは、操作者は第二部品を第二固定具に直接配置することもできる。第三部品は、操作者によってプラスチック溶着装置の保管位置に配置される。全ての部品を、プラスチック溶着装置内の対応する位置に配置した後、操作者はプラスチック溶着装置を始動する。操作者の代わりに、この最初の装填工程の全て若しくは一部を、ロボット、装填ユニット、若しくは装填・取出しユニットによって行ってもよい。溶着方法のこれら及び後続の工程は、好ましくはプラスチック溶着装置のコントロール装置によって特定する。

まず、第一固定具を載置したリフトテーブルを、第一工程において、開始位置から第二固定具に向かって第一溶着位置へと移動する。第一溶着位置へ完全に移動してしまう前に、任意に、第一部品と第二部品とを相対的に且つ各固定具に対して自動的にセンタリングする。溶着位置において、第一部品と第二部品とを摩擦溶着によって溶着する。

摩擦溶着工程が完了したら、リフトテーブルを溶着位置から第一中間位置へと移動させ、それにより第一工程具及び第二固定具は相対的に離れる方向に移動する。中間位置は、開始位置若しくは第一溶着位置と開始位置との間のいかなる位置であってもよい。以下の例では、溶着された第一及び第二部品からなる複合体は第一固定具内に残る。別の態様では、複合体を、例えば機械的手段若しくは負圧によって第二固定具内に保持し続けてもよい。

次いで第三部品を、保管位置から移動装置によって固定具の一方へと自動的に供給する。この移動装置は、第三部品を保管位置から固定具の一方へと自動的に供給するいかなる装置であってもよい。例えば、可動レバー及び枢動機構、可動工具、ロボットアーク、若しくは好ましくは以下の詳細な説明で説明する装置とすることができる。

第三部品を第一及び第二部品へ供給するには、第三部品が、第一若しくは第二部品と同じ形状若しくは外面形状であると想定される。この例では、第三部品は第二固定具へ供給され、よって第二部品と合うように若しくは同一に設計された形状である。或いは、第三部品を、第一及び第二部品からなる複合体の上に配置してもよい。第三部品の形状が、第一部品の形状と同一である場合には、第一及び第二部品からなる複合体は、溶着後に第二固定具内に残り、よって第三部品を移動装置によって自動的に第一固定具に配置することができる。

第三部品を固定具の一方に配置した後、リフトテーブルを第一中間位置から第二溶着位置へ、つまり第二固定具に向かって、移動させる。第一及び第二部品について上述したように、第二溶着位置に到達する前に、ここでも任意にセンタリング及び／又は位置決め工程を行ってもよい。この第二センタリング工程によって、第三部品及び第一及び第二部品からなる複合体を整列させる。第二固定具を伴う第三部品、並びに第一及び第二部品からなる複合体も、第一固定具と整列させる。次いで、第一及び第二部品からなる複合体と第三部品との溶着を摩擦溶着によって行う。

摩擦溶着工程が完了したら、リフトテーブルを第二溶着位置から好ましくは開始位置へと戻す。第一、第二、及び第三部品からなる複合体は、ここで任意に第一固定具若しくは第二固定具に配置されていて、操作者が取り出してもよい。或いはこの複合体を、ロボット、取出しユニット、若しくは装填・取出しユニットによって自動的に取出してもよい。

本発明のプラスチック溶着装置の利点の一つは、プラスチック溶着装置に第三部品を装填する時間が不要であるため、従来のプラスチック溶着装置よりも、サイクル時間を削減することができることである。このことにより、従来のプラスチック溶着装置よりも効率が高くなり、費用を削減することができる。

第一、第二、及び第三部品からなる複合完成品が第二固定具に配置されるようにすることにより、複合完成品を取り出す前に、直接第一、第二、及び第三部品の装填を行うことができるため、サイクル時間をさらに削減することができる。

実際には、第三部品の形状若しくは外面形状が第一及び第二部品とは異なることがよくある。このような場合、プラスチック溶着装置は、好ましくは第二部品のための第三固定具を備える。作業工程に応じて、第三固定具は第一固定具若しくは第二固定具に隣接して配置する。好ましくは、以下に説明するように、第三固定具は、第二固定具に隣接して第二支持体に、つまり好ましくは頂部固定プレートに配置される。

方法の流れは、第三部品の移動までは上述の方法の工程と同一である。第三部品を第一若しくは第二固定具へと自動的に移動する代わりに、ここでは第三部品は第三固定具へ自動的に移動する。さらに、第一固定具は第一位置において、第一及び第二部品からなる複合体を製造するために、第二固定具と整列しているので、ここで第三固定具と整列する第二位置へと移動する。よって第一固定具は、好ましくは第二固定具と整列する第一位置と、第三固定具と整列する第二位置との間で可動である。第三固定具を他の位置に配置する場合には、上記の例示で説明した配置をそれに合わせて変更する必要がある。いかなる場合も、第一及び第二部品からなる複合体を支承若しくは保持する固定具は、作業工程中に、第三部品を配置若しくは保持する固定具と整列することができなければならない。

第三部品の溶着に必要な固定具が複合体と整列したら、その後の方法は上述の方法と同様に行う。つまり、リフトテーブルを第一中間位置から第三固定具に向かって第二溶着位置へと移動させる。最終溶着位置に到達する前に、任意にセンタリング若しくは位置決め工程を行ってもよい。第一及び第二部品からなる複合体と第三部品との溶着を、摩擦溶着によって行う。次いでリフトテーブルを、第二溶着位置から例えば開始位置へと戻す。第一、第二、及び第三部品からなる複合体は、ここで任意に第一固定具若しくは第三固定具に配置されており、操作者によって取出される。或いは、この複合体を、ロボット、取出しユニット、若しくは装填・取出しユニットによって自動的に取り出してもよい。

この実施態様の利点の一つは、形の異なる少なくとも三つの部品を自動的に溶着することができることにある。このことは、従来のプラスチック溶着装置と比較して、上述の通り、サイクル時間を有利にすることができる。

別の好ましい実施態様では、移動装置を第一支持体、つまり特にリフトテーブルに配置し、保管位置と移動位置との間で可動とする。まずこのことは、リフトテーブルによって、移動装置を第二及び／又は第三固定具まで移動させることができるという利点となる。別の利点として、移動装置自体が、最初から第三部品の保管位置となることが挙げられる。よって、第三部品をまず移動装置によって、プラスチック溶着装置内の別の保管位置から受け取る必要がなくなるため、方法をさらに簡略化することができる。

さらに別の好ましい実施態様では、第一予熱器は、好ましくは赤外線予熱器である。予熱機構自体、待機位置と予熱位置との間で可動である。予熱位置において、予熱器は固定具の一つと整列し、それによって、対応する固定具に配置された部品を、溶着領域において少なくとも部分的に予熱することができるようにする。対応する部品の予熱は、さらに別の部品若しくは複合体との溶着を行う前に行う。例えば、予熱は、第一部品と第二部品とを溶着する前に行う。或いは、若しくはこれに追加して、第一及び第二部品からなる複合体と第三部品とを溶着する前にも、予熱を行う。

上述の作業工程を鑑みて、リフトテーブルが第一及び／又は第二中間位置に到達した後に、さらなる工程を行う。つまり、少なくとも一つの予熱器が固定具の一方と整列するように、予熱機構を待機位置から予熱位置へと移動する。次いで予熱器を、加熱する固定具に係合させ、固定具内の部品の表面を溶着領域において少なくとも部分的に加熱する。第一予熱器を再度部品から脱係合し、予熱機構を予熱位置から待機位置へと戻す。

予熱の利点の一つは、特に自動車産業において、例えばヘッドライトへの応用において望ましい、光学的に優れた溶着線が得られることである。光学的に優れた溶着線、つまり美観に優れた溶着線は、特に、予熱した部品を摩擦係合する際に生じるけばを削減或いは全く無くした結果である。予熱のさらなる利点は、特に選択されたプラスチックを後に溶着接合した場合の安定性が高いことにある。

上述した予熱と摩擦溶着との組合わせの代わりに、予熱機構のみに基づいて部品を溶着することもできる。この好ましい実施態様では、予熱機構は第二予熱器を有し、この第二予熱器は、特に第一予熱器と合うように、つまり相補的に設計され、予熱機構の支持体の、第一予熱器とは反対側の表面に配置される。

ある実施態様では、予熱機構は空中で自由に動くことができる。これは固定具や移動装置等の他の部品にも適応される。このような空中での独立した動きについて、予熱機構の例を用いて以下に簡単に説明する。ここで予熱機構は、二つの異なる軸に沿って可動である。それにより、予熱機構は、例えばリフトテーブルと上方固定プレートとの間で、垂直方向の第一軸及び水平方向の第二軸に沿って、リフトテーブルの隣で可動とすることができる。或いは、予熱機構を構造的にリフトテーブルに接続して、垂直方向の動きをリフトテーブルと共にできるようにする。これらの例は、各固定具並びに移動装置にも同様に適用することができる。

最初の例に戻って、このような純粋なプラスチック赤外線溶着装置の機能を簡単に説明する。ここで、第二部品は既に第二固定具に配置されており、リフトテーブルは開始位置若しくは第二中間位置に配置されていると仮定する。開始位置でも第二中間位置でも、予熱機構が、待機位置から、二つの固定具間の予熱位置へと移動することができるのに十分な距離だけ、第一固定具と第二固定具とが離れる距離が確保される。予熱機構が予熱位置に到達したらすぐに、予熱機構並びにリフトテーブルを第二固定具の方向へ、第一予熱器が例えば第一固定具内の第一部品に隣接して配置され、且つ第二予熱器が例えば第二固定具内の第二部品に隣接して配置されるまで、移動させる。リフトテーブルのこの位置を、リフトテーブルの予熱位置とも称する。

ここで二つの部品の表面を予熱する。予熱後、リフトテーブルを第二中間位置へと戻す。リフトテーブルが第二中間位置に到達したらすぐに、予熱機構を待機位置へと戻す。次いで、第一部品と第二部品とを、圧力によって、且つ摩擦溶着なしに、予熱した領域において接続するために、リフトーテブルを第一溶着位置へと移動させる。第一及び第二部品からなる複合体と第三部品とを溶着するために、上述と同様の工程を行う。第三固定具がある場合には、対応する予熱器を支持体上に可動に配置する、若しくは対応する数の予熱器を設ける。

純粋な赤外線溶着の利点の一つは、特に医療技術分野において必要とされる無粒子溶着が可能であることである。

さらに別の実施態様では、摩擦溶着と赤外線溶着とを組み合わせる。この場合、溶着は圧力下のみで行なわれるのではなく、最初に説明した摩擦溶着を用いて行われる。理論的には、上述の方法に基づいて複数の任意の組合わせが可能であり、そのなかで最も重要ものを以下に簡単に説明する。ａ）三つ全ての部品を純粋に摩擦溶着する、ｂ）三つ全ての部品を純粋に赤外線溶着する、ｃ）予熱あり若しくはなしで、第一部品と第二部品とを摩擦溶着する、ｄ）予熱なしで、第三部品と複合体とを摩擦溶着する、ｅ）第一部品と第二部品とを純粋に赤外線溶着する、ｆ）第三部品と複合体とを純粋に赤外線溶着する。

さらに別の好ましい実施態様では、プラスチック溶着装置は、第一固定具及び第二固定具を少なくとも二つずつ備える。これは特に自動車の右側のヘッドライトと左側のヘッドライトとを常に同時に製造することができるため、自動車産業におけるヘッドライトの製造に関連性がある。利用可能なスペースがあれば、装置に追加の第一固定具及び第二固定具を設けても良い。これは、場合によっては、第三部品やそれ以上の部品並びに予熱機構の対応する予熱器に基づいて、追加で必要とされる固定具にも当てはまる。

プラスチック溶着装置は、有利には接触防止手段を有するハウジングを備える。接触防止手段は、扉によって閉鎖することができるハウジング開口等の機械的接触防止手段とすることができる。或いは、破られた場合に溶着工程を停止する光バリアを設ける。第一及び第二固定具並びに第三部品の保管位置及び移動装置をハウジング内に配置する。第三固定具及び／予熱機構が必要な場合若しくは存在する場合には、これらもハウジング内に配置する。次いで、プラスチック溶着装置の使用中、後続する工程を行う、すなわち、第一及び第二部品からなる複合体と第三部品との溶着を行った後に、接触防止手段の装填及び除去後に、つまり例えばハウジング開口を開放した後、若しくはプラスチック溶着装置の光バリアのスイッチを切った後に、接触防止手段を講じる、つまり例えばハウジング開口を閉鎖する、若しくはプラスチック溶着装置の光バリアのスイッチを入れる。接触防止手段の利点の一つは、プラスチック溶着装置が稼働している間に、操作者がプラスチック溶着装置に接触する前に保護することができることである。

本発明の少なくとも三つの部品のためのプラスチック自動溶着方法、特に本発明の溶着装置に関連する自動溶着方法は、第一部品を第一固定具に、第二部品を第一固定具若しくは第二固定具に、且つ第三部品をプラスチック溶着装置の保管位置に、それぞれ配置する工程と、第一固定具と第二固定具とを、間に第一及び第二部品を間に配置した状態で、開始位置から第一溶着位置へと相対的に移動させるつまり動かす工程と、第一部品と第二部品とを溶着する工程と、第一固定具と第二固定具とを、溶着された第一及び第二部品からなる複合体を間に配置した状態で、第一溶着位置から第一中間位置へと相対的に移動させるつまり動かす工程と、第三部品を、保管位置から固定具の一つへと移動装置によって自動的に移動させる工程と、第一固定具と第二固定具、又は第一固定具若しくは第二固定具と第三固定具との組み合わせを、移動位置から第二溶着位置へと相対的に移動させる工程と、溶着した第一及び第二部品からなる複合体と第三部品とを、第一固定具と第二固定具とを介して、又は第一固定具若しくは第二固定具と第三固定具との組合わせを介して、溶着する工程と、第一固定具と第二固定具、又は第一固定具及び第二固定具と第三固定具との組合わせを、第二溶着位置から移動させる工程とを含み、プラスチック溶着装置（１００）がさらに、少なくとも一つの予熱器（１３４）を有する予熱機構（１３０）を備え、前記溶着方法がさらに、少なくとも一つの予熱器（１３４）を前記固定具の一つと整列させるように、前記予熱機構（１３０）を待機位置から予熱位置へと移動させる工程（ｊ）と、前記固定具内の部品の表面を、溶着領域において少なくとも部分的に加熱する工程（ｋ）とを含む。

本発明の溶着方法は、本発明のプラスチック溶着装置の操作として既に上記で説明した。よって、作業工程及びそこから得られる利点については上記の説明を援用する。

有利な実施態様では、プラスチック自動溶着方法は、プラスチック摩擦溶着方法、プラスチック赤外線溶着方法、若しくはその組み合わせである。対応する方法工程も上述したので、これを援用する。

プラスチック溶着装置が、第二固定具に隣接する第三固定具を有し、第一固定の初期位置が、第二固定具と整列する第一位置である場合には、プラスチック自動溶着方法はさらに有利な実施態様においてさらに、第一中間位置へ移動中若しくはその後であって、第一及び第二部品からなる複合体と第三部品とを溶着する前に、第一固定具を第三固定具と整列する第二位置へと移動させる工程を含む。第三固定具を使用することにより、第一及び第二部品と異なる形状の第三部品を複合体と溶着することができる。

好ましい実施態様によれば、プラスチック自動溶着方法はさらに、先の溶着の後、可及的速やかに、接触防止手段を装填及び除去した後、接触防止手段を講じる工程を含む。それにより、溶着中及び可動装置の移動中に操作者がプラスチック溶着装置に触れないよう保護する。三つ若しくは三つを越える数の部品を溶着する場合には、接触防止手段を、最後の部品を複合体と溶着した後にまず除去し、好ましくはプラスチック溶着装置が開始位置に着いた後に除去する。

本発明の実施態様を図面を参照して以下に説明する。図中の同じ符号は同じ部品を示す。

図１は、本発明のプラスチック溶着装置のリフトテーブルの好ましい第一実施態様を示す。 図２は、本発明のプラスチック溶着装置の上方固定プレートの好ましい実施態様を示す。 図３は、本発明のプラスチック溶着装置の好ましい第一実施態様を示す。 図４は、本発明のプラスチック溶着装置のリフトテーブルの好ましい第二実施態様を示す。 図５は、本発明のプラスチック溶着装置の好ましい第二実施態様を示す。 図６は、図５に示す本発明のプラスチック溶着装置の好ましい第二実施態様を、別の操作状態で示す。 図７は、図５に示す本発明のプラスチック溶着装置の好ましい第二実施態様を、別の操作状態で示す。 図８は、図５に示す本発明のプラスチック溶着装置の好ましい第二実施態様を、別の操作状態で示す。 図９は、図５に示す本発明のプラスチック溶着装置の好ましい第二実施態様を、別の操作状態で示す。 図１０は、図５に示す本発明のプラスチック溶着装置の好ましい第二実施態様を、別の操作状態で示す。 図１１は、図５に示す本発明のプラスチック溶着装置の好ましい第二実施態様を、別の操作状態で示す。 図１２は、図５に示す本発明のプラスチック溶着装置の好ましい第二実施態様を、別の操作状態で示す。 図１３は、図５に示す本発明のプラスチック溶着装置の好ましい第二実施態様を、別の操作状態で示す。 図１４は、図５に示す本発明のプラスチック溶着装置の好ましい第二実施態様を、別の操作状態で示す。 図１５は、図５に示す本発明のプラスチック溶着装置の好ましい第二実施態様を、別の操作状態で示す。 図１６は、図５に示す本発明のプラスチック溶着装置の好ましい第二実施態様を、別の操作状態で示す。 図１７は、本発明の溶着方法の好ましい実施態様を示す。

本発明のプラスチック溶着装置は、例えば自動車産業や医療技術に使用される。このプラスチック溶着装置を、ヘッドライトの製造における好ましい使用に基づいて以下に説明する。

図３に、本発明のプラスチック溶着装置１の第一実施態様を示す。図１は、図３の装置のリフトテーブルを示す。第一固定具１２が二つと移動装置１４が二つ、リフトテーブル１０上に配置されている。第一固定具１２及び移動装置１４はいずれも、リフトテーブル１０上に好ましくは可動に配置されている。図１及び図３に示す状態では、第一固定具１２は第二位置にあり、移動装置１４は保管位置にある。

リフトテーブル１０上の構造体は、鏡面対称構造となっていて、第一、第二、及び第三部品を二組同時に処理することができる。よって、例えば自動車用ヘッドライトを左右同時に製造することができる。プラスチック溶着装置１の大きさによっては、第一固定具をもう一つ、対応する第二固定具と共に設けることもできる。

図２は、第二固定具２２及び第三固定具２４を二つずつ備える上方固定プレート２０を示す。第二固定具２２及び第三固定具２４は、上方固定プレート２０に堅固に設けられている。これは特に上方固定プレート２０に摩擦溶着用の振動ヘッドを載置する場合に当てはまる。また、第二固定具２２及び第三固定具２４を上方固定プレート２０に可動に取付け、第一固定具１２及び移動装置１４をリフトテーブル１０に堅固に取付けることも考えられる。さらにその組み合わせも可能である。しかしながらこの場合、振動ヘッドの高加速力によって固定具が破損する恐れがあるので、摩擦溶着用の振動ヘッドには適用できない。

図３には、プラスチック溶着装置１を溶着位置で示す。ここでリフトテーブル１０は上方固定プレート２０の近くに位置しており、図に示す例では第一固定具１２が第三固定具２４と係合して、その間にある二つの部品を、例えば摩擦溶着によって、接続することができるようになっている。第一固定具１２が、図示する第二位置ではなく第一位置にある場合には、第一固定具１２は第二固定具２２と整列することになる。

プラスチック溶着装置１の第一実施態様の機能は、図６〜図１６を参照して後に説明する。ここで、プラスチック溶着装置の第一実施態様１は、プラスチック溶着装置の第二実施態様１００と比較すると、予熱機構１３０を有していないので、対応する方法工程は省略する。図示するプラスチック溶着装置１はもっぱらプラスチック摩擦溶着装置である。

本発明のプラスチック溶着装置の第二実施態様１００を図４及び図５に示す。ここで図４は、図１から変更したリフトテーブル１１０を示す。リフトテーブル１１０は、リフトテーブル１０と同様に第一固定具１１２二つと移動装置１１４二つを備えているが、わかりやすくするために、図にはその一方のみを示す。第一固定具１１２は第一位置にあり、移動装置１１４は保管位置にある。

第一及び第二部品１０２は第一固定具１１２上に配置される。第三部品１０６は、保管位置において移動装置１１４上に配置される。リフトテーブル１０に加えて、リフトテーブル１１０には予熱機構１３０が設けられている。予熱機構１３０は、予熱器１３４、特に赤外線予熱器を四つ設けた支持体１３２からなる。一方の表面に配置した予熱器１３４を第一予熱器、支持体１３２の反対側の表面に配置した予熱器１３４を第二予熱器と称する。予熱器１３４は、好ましくは常に第一予熱器と第二予熱器のような一対で配置される。以下の説明において、第一予熱器及び第二予熱器を包括的に予熱器１３４と称する。予熱機構１３０は、図４及び図５において待機位置にある。

第二実施態様のプラスチック溶着装置１００の全体を図５に示す。上方固定プレート１２０の構造は上方固定プレート２０と同一であるので、別の図面に示すことはしない。リフトテーブル１１０と同様に、全体像をわかりやすくすると共に工程を明らかにするために、上方固定プレート１２０も左半分のみに固定具を設けた状態で示す。摩擦溶着方法、赤外線溶着方法、並びにその組み合わせを、図５に示す装置によって行うことができる。

プラスチック溶着装置１００の操作中の様々な位置を図６〜図１６に示す。第一固定具が二つ、第二固定具が二つ、第三固定具及び部品が二つ、さらに移動装置が二つ、第一予熱器及び第二予熱器が二つずつある場合であっても、簡略化のために全てを単数形で記載する。

図６は、プラスチック溶着装置１００を開始位置で示す。ここでは操作者若しくは自動ローディング装置によって、リフトテーブル１１０上の第一固定具１１２上に第一及び第二部品１０２が既に配置されている。さらに第三部品１０６が、保管位置にある移動装置１１４上に既に配置されている。リフトテーブル１１０は開始位置にあり、予熱器は待機位置にある。

リフトテーブル１１０は、開始位置から上方固定プレート１２０に向かって、第一固定具１１２が第二固定具１２２と係合するまで、第一溶着位置へと移動する。摩擦溶着によって、第一部品と第二部品との溶着を同時に行う。この状態を図７に示す。

摩擦溶着後、リフトテーブル１１０は第一溶着位置から下方へ第一中間位置へと移動する。これを図８に示す。第一及び第二部品からなる複合体１０４を伴う第一固定具１１２は、第二固定具１２２から脱係合するとすぐに、第一位置から第二位置へと移動させることができる。第一固定具１１２が第一位置と第二位置との間の中間にある状態を図８に示す。

図９において、第三部品１０６を載せた移動装置１１４を移動位置へと移動させる。移動装置１１４をここで第三固定具１２４と整列させる。図９に示すように、またプラスチック溶着装置内に十分なスペースがあると仮定して、第一及び第二部品からなる複合体１０４を伴う第一固定具、並びに第三部品１０６を伴う移動装置１１４、及び第三固定具１２４を、互いに軸方向上下に配置する。リフトテーブル１１０の移動位置への移動、並びに第三部品１０６の第三固定具１２４への移動を行う。これを図１０に示す。次いでリフトテーブル１１０を図１１に示す受け位置へと移動させる。この受け位置において、移動装置１１４は再度保管位置に配置され、第一固定具１１２は第二位置に配置される。

上述の態様の代わりに、第一固定具１１２を後で、例えば第三部品１０６を移動させた後に移動装置１１４を保管位置へ戻した後で、第二位置へ移動させてもよい。

リフトテーブル１１０が受け位置に着いた後若しくはその直前に、予熱機構を待機位置から予熱位置へと移動させる。この待機位置と予熱位置との間の中間状態を図１２に示す。

予熱機構が予熱位置に到達した後、リフトテーブル１１０をリフトテーブル１１０予熱位置へと移動させる。このリフトテーブル１１０予熱位置を図１３に示す。予熱器１３４の一方、例えば第一予熱器は、第一固定具１１２内の第二部品１０４に隣接して配置される。支持体１３２の反対側に配置された予熱器１３４、例えば第二予熱器は、第三固定具１２４内の第三部品１０６に隣接して配置される。第二部品１０４の表面及び第三部品１０６の表面の溶着領域を予熱器１３４で加熱する。

予熱後、リフトテーブル１１０を予熱位置から受け位置へ戻す。その間に若しくは受け位置に到達した後に、予熱機構１３０を予熱位置から待機位置へと戻す。予熱機構を予熱位置から待機位置へと移動させている中間状態を図１４に示す。

次いでリフトテーブル１０を受け位置から第二溶着位置へと移動させる。この第二溶着位置を図１５に示す。第二溶着位置における溶着は摩擦溶着によって行われる。先の予熱によって、摩擦溶着のみの場合と比較してけばの形成が抑えられ、溶着線の美観が良くなる。さらに副次的効果として、溶着線の安定性も向上する。これは上述の通りである。

溶着工程が完了したら、リフトテーブル１１０を第二溶着位置から移動させて、例えば開始位置へと戻す。第一、第二、及び第三部品からなる完成した複合体は第一固定具１１２内にあり、若しくは好ましくは第三固定具１２４内にある。三つの部品からなる完成した複合体が第三固定具１２４内にあれば、完成した複合体を取り出す前に、プラスチック溶着装置１００を再装填することができ、従来のプラスチック溶着装置よりもさらにサイクル時間を短縮し、効率を上げることができる。

予熱器１３４を支持体１３２に堅固に配置した状態で示しているが、別の実施態様では、予熱器１３４を支持体１３２に対して可動に配置することもできる。それにより、予熱器１３４を各固定具と整列させることができる。さらに別の態様として、追加の予熱器１３４を設けてもよい。どちらの場合も、上述の予熱に他に、第一部品を第二部品と溶着する前に、第一及び第二部品１０２を上記工程と同様に予熱することも可能である。どちらの場合も、装置は、摩擦溶着は行わずに純粋な赤外線溶着装置として操作することができる。

或いは、第一及び第二部品１０２を溶着前に予熱するためだけに、予熱器１３４を設けても良い。この場合は、詳細に説明したプラスチック溶着装置１００の操作と同様に、赤外線溶着と摩擦溶着との組み合わせとする。

少なくとも三つの部品のためのプラスチック自動溶着方法の実施態様を、図１７を参照して以下に説明する。記載するプラスチック溶着方法は、プラスチック摩擦溶着方法、プラスチック赤外線溶着方法、若しくはこれらの組み合わせである。

第一工程ａにおいて、第一部品を第一固定具に配置し、第二部品を第一部品上若しくは第二固定具に配置し、第三部品をプラスチック溶着装置の保管位置に配置する。この配置は操作者が手動で行っても、ロボット、装填装置、若しくは装填・取出し装置により自動的に行ってもよい。操作者によって装填を行う場合には、この後、工程ｌにおいて接触防止手段を講じる。これは、例えばプラスチック溶着装置のハウジング開口を閉鎖する、若しくは光バリアのスイッチを入れることである。

プラスチック溶着装置が少なくとも一つの予熱器を有する予熱機構を備えていて、第二部品が第一固定具以外の固定具に配置されている場合には、工程ｊにおいて予熱機構を待機位置から予熱位置へと移動させて、少なくとも一つの予熱器を固定具の一つと整列させることができる。次いで工程ｋにおいて、固定具内の部品、好ましくは両方の固定具内の両方の部品を、溶着領域において少なくとも部分的に加熱する。予熱後、予熱機構を待機位置へと戻す。

工程ｂにおいて、第一固定具と第二固定具とを、その間に第一部品及び第二部品を配置した状態で、開始位置から第一溶着位置へと相対的に移動させる。第一溶着位置に到達する前に、第一部品と第二部品とを互いに、且つ各固定具に対して、センタリングする。

第一溶着位置に到達したらすぐに、工程ｃにおいて第一部品と第二部品との溶着を行う。溶着は、予熱を伴う若しくは伴わない摩擦溶着によって行う。或いは、予熱を行う場合には、純粋な赤外線溶着であってもよい。次いで工程ｄにおいて、溶着された伴う第一固定具と第二固定具とを、溶着された第一及び第二部品からなる複合体を間に配置した状態で、第一溶着位置から第一中間位置へと相対的に移動させる。

第一中間位置では、工程ｅにおいて、第三部品を保管位置から固定具の一つへと移動装置によって自動的に移動させる。プラスチック溶着装置が第三固定具を、例えば第二固定具に隣接して有し、第一固定具が、初期位置として第二固定具と整列する第一位置に配置される場合には、工程ｉにおいて、第一固定具を第三固定具と整列する第二位置へと移動させる。この工程ｉは工程ｃの後且つ次の工程ｇの前に行う。

プラスチック溶着装置が少なくとも一つの予熱器を有する予熱機構を備えている場合には、工程ｊにおいて、上述の通り予熱機構を待機位置から予熱位置へと移動させて、少なくとも一つの予熱器を固定具の一つと整列させる。次いで工程ｋにおいて、固定具内の部品、好ましくは両方の固定部内の両方の部品の表面を溶着領域において少なくとも部分的に加熱する。予熱後、予熱機構を待機位置へと戻す。

第三部品を固定具の一つへ移動した後、工程ｆにおいて、第一固定具と第二固定具、又は第一固定具のみ若しくは第二固定具のみと第三固定具との組み合わせを、第一中間位置から第二溶着位置へと相対的に移動させる。第二溶着位置に到達する前に、第一部品と第二部品とを互いに、且つ各固定具に対して、センタリングする。

第二溶着位置において、工程ｇとして、溶着した第一及び第二部品からなる複合体と第三部品とを、第一固定具と第二固定具とを介して、又は第一固定具若しくは第二固定具と第三固定具との組み合わせを介して、溶着する。

第二溶着の後、工程ｈにおいて、第一及び第二固定具、又は第一若しくは第二固定具と第三固定具との組み合わせを、第二溶着位置から相対的に移動させる。例えば、第一固定具と第二固定具とを相対的に移動させて開始位置へと戻す。第一、第二、及び第三部品からなる完成した複合体の取出しを、好ましくは操作者が手で、又はロボット、取出し装置、若しくは装填・取出し装置によって自動的に行う。完成した複合体を操作者が取り出す場合には、工程ｍにおいて、取出し前であって開始位置に到達する前に、接触防止手段を除去する、つまり例えばプラスチック溶着装置のハウジング開口を開放する、若しくは光バリアのスイッチを切る。

１ プラスチック溶着装置
１０ リフトテーブル
１２ 第一固定具
１４ 移動装置
２０ 上方固定プレート
２２ 第二固定具
２４ 第三固定具
１００ プラスチック溶着装置
１０２ 第二部品
１０４ 第一及び第二部品からなる（溶着）複合体
１０６ 第三部品
１０８ 第一、第二、及び第三部品からなる（溶着）複合体
１１０ リフトテーブル
１１２ 第一固定具
１１４ 移動装置
１２０ 上方固定プレート
１２２ 第二固定具
１２４ 第三固定具
１３０ 予熱機構
１３２ 支持体
１３４ 予熱器

Claims (17)

1. 少なくとも三つの部品を自動的に溶着するためのプラスチック溶着装置（１；１００）であって、
   ａ．第一部品を載置可能な少なくとも一つの第一の固定具（１２；１１２）と、
   ｂ．少なくとも一つの第二の固定具（２２；１２２）とを備え、第一部品を第二部品（１０２）と溶着するために、第一固定具（１２；１１２）と第二固定具（２２；１２２）とは相対的に可動であり、前記溶着装置はさらに、
   ｃ．少なくとも一つの移動装置（１４；１１４）を備え、該移動装置（１４；１１４）は、前記固定具（１２、２２；１１２、１２２）の少なくとも一方に対して可動であり、少なくとも一つの第二部品（１０２）及び／又は少なくとも一つの第三部品（１０６）を、前記固定具（１２、２２：１１２、１２２）の少なくとも一方に自動的に供給することができ、それにより第一固定具（１２；１１２）と第二固定具（２２；１２２）とを介して、又は第一固定具（１２；１１２）若しくは第二固定具（２２；１２２）と第三固定具（２４；１２４）との組み合わせを介して、第一及び第二部品からなる複合体（１０４）と少なくとも一つの第三部品（１０６）とを溶接可能であり、
   ｄ．第一予熱器（１３４）を有する予熱機構（１３０）をさらに備え、該予熱機構（１３０）は待機位置と予熱位置との間で可動であり、予熱機構（１３０）の該予熱位置において、接合する部品（１０２、１０４，１０６）の少なくとも一つの表面を、溶着領域において少なくとも部分的に加熱可能である、プラスチック溶着装置。
2. 前記プラスチック溶着装置（１；１００）は、プラスチック摩擦溶着装置（１）、プラスチック赤外線溶着装置、若しくはその組み合わせ（１００）である、請求項１に記載のプラスチック溶着装置（１；１００）。
3. 第一固定具（１２；１１２）は第一支持体に配置され、第二固定具（２２；１２２）は第二支持体に配置され、第一支持体と第二支持体とは相対的に可動である、請求項１又は２に記載のプラスチック溶着装置（１；１００）。
4. 前記第一支持体は、プラスチック溶着装置（１；１００）のリフトテーブル（１０；１１０）であり、前記第二支持体は、プラスチック溶着装置（１；１００）の上方固定プレート（２０；１２０）である、請求項３に記載のプラスチック溶着装置（１；１００）。
5. 第三固定具（２４；１２４）が第二支持体に配置されている、請求項３又は４に記載のプラスチック溶着装置（１；１００）。
6. 第一固定具（１２；１１２）は、第二固定具（２２；１２２）と整列する第一位置と、第三固定具（２４；１２４）と整列する第二位置との間で可動である、請求項５に記載のプラスチック溶着装置（１；１００）。
7. 移動装置（１４；１１４）は、第一支持体に配置され、保管位置と移動位置との間で可動である、請求項３〜６のいずれか１項に記載のプラスチック溶着装置（１；１００）。
8. 前記予熱機構（１３０）が前記第二支持体に配置されている、請求項３〜７のいずれか１項に記載のプラスチック溶着装置（１００）。
9. 前記予熱機構が第二予熱器（１３４）をさらに有し、該第二予熱器（１３４）は、予熱機構（１３０）の支持体（１３２）の、第一予熱器（１３４）とは反対側の表面に配置され、予熱機構（１３０）の予熱位置において、第一及び第二部品（１０２）及び／又は第二部品（１０４）及び第三部品（１０６）を、溶着領域において少なくとも部分的に加熱可能である、請求項１〜８のいずれか１項に記載のプラスチック溶着装置（１００）。
10. 前記第一及び／又は第二予熱器（１３４）が赤外線予熱器である、請求項１〜９の何れか１項に記載のプラスチック溶着装置（１００）。
11. 第一固定具（１２；１１２）を少なくとも二つ、及び第二固定具（２２；１２２）を少なくとも二つ備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のプラスチック溶着装置（１；１００）。
12. 制御装置をさらに備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のプラスチック溶着装置（１；１００）。
13. 接触防止手段を有するハウジングをさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のプラスチック溶着装置（１；１００）。
14. 少なくとも三つの部品のためのプラスチック自動溶着方法であって、
    ａ．第一部品を第一固定具（１２；１１２）に、第二部品（１０２）を第一固定具若しくは第二固定具（２２；１２２）に、且つ第三部品（１０６）をプラスチック溶着装置（１；１００）の保管位置に、それぞれ配置する工程（ａ）と、
    ｂ．第一固定具（１２；１１２）と第二固定具（２２；１２２）とを、間に第一及び第二部品（１０２）を間に配置した状態で、開始位置から第一溶着位置へと相対的に移動させる工程（ｂ）と、
    ｃ．第一部品と第二部品（１０２）とを溶着する工程（ｃ）と、
    ｄ．第一固定具（１２；１１２）と第二固定具（２２；１２２）とを、溶着された第一及び第二部品からなる複合体（１０４）を間に配置した状態で、第一溶着位置から第一中間位置へと相対的に移動させる工程（ｄ）と、
    ｅ．第三部品（１０６）を、保管位置から固定具の一つへと移動装置（１４；１１４）によって自動的に移動させる工程（ｅ）と、
    ｆ．第一固定具（１２；１１２）と第二固定具（２２；１２２）、又は第一固定具（１２；１１２）若しくは第二固定具（２２；１２２）と第三固定具（２４；１２４）との組み合わせを、移動位置から第二溶着位置へと相対的に移動させる工程（ｆ）と、
    ｇ．溶着した第一及び第二部品からなる複合体（１０４）と第三部品（１０６）とを、第一固定具（１２；１１２）と第二固定具（２２；１２２）とを介して、又は第一固定具（１２；１１２）若しくは第二固定具（２２；１２２）と第三固定具（２４；１２４）との組合わせを介して、溶着する工程（ｇ）と、
    ｈ．第一固定具（１２；１１２）と第二固定具（２２；１２２）、又は第一固定具（１２；１１２）若しくは第二固定具（２２；１２２）と第三固定具（２４；１２４）との組合わせを、第二溶着位置から移動させる工程（ｈ）と
    を含み、
    前記プラスチック溶着装置（１００）がさらに、少なくとも一つの予熱器（１３４）を有する予熱機構（１３０）を備え、
    前記溶着方法がさらに、
    ｉ．少なくとも一つの予熱器（１３４）を前記固定具の一つと整列させるように、前記予熱機構（１３０）を待機位置から予熱位置へと移動させる工程（ｊ）と、
    ｊ．前記固定具内の部品の表面を、溶着領域において少なくとも部分的に加熱する工程（ｋ）と
    を含む、少なくとも三つの部品のためのプラスチック自動溶着方法。
15. 前記溶着方法が、プラスチック摩擦溶着方法、プラスチック赤外線溶着方法、若しくはその組み合わせである、請求項１４に記載のプラスチック自動溶着方法。
16. 前記プラスチック溶着装置（１；１００）が、第二固定具（２２；１２２）に隣接する第三固定具（２４；１２４）を備え、第一固定具（１２；１１２）の初期位置が、第二固定具（２２；１２２）と整列する第一位置であり、
    前記溶着方法がさらに、
    ｋ．工程ｄの間若しくは後且つ工程ｇの前に、第一固定具（１２；１１２）を第三固定具（２４；１２４）と整列する第二位置へと移動させる工程（ｉ）
    を含む、請求項１４又は１５に記載のプラスチック自動溶着方法。
17. ｌ．工程ａの後に、接触防止手段を講じる工程（ｌ）と、
    ｍ．工程ｈの後、可及的速やかに、接触防止手段を除去する工程（ｍ）と
    をさらに含む、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のプラスチック自動溶着方法。

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