(57)【要約】【課題】実際の溶着シームラインを所望の溶着シームラインに適合させることのできる導波路を提供する。【解決手段】導波路（６２）は、２つの導波路サブセグメント（１，３）を備える導波路セグメント（５）を提供する。第１の導波路サブセグメントは、第１の壁（１０）および第２の壁（２０）を備え、各壁は、レーザ光を反射することができる内面（１２，２２）を含む。各壁は、操作中に溶着される部品（Ｔ，Ａ）に面する出射端（１４，２４）と、その反対側にレーザ光が入射する入射端（１６，２６）とを含む。【選択図】図１
2020082736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック溶着用の、特にレーザ透過溶着用の、負の導波路（６２）の第１の導波路サブセグメント（１）であって、
ａ．レーザ光を反射することのできる第１の内面（１２）を有する第１の壁（１０）を備え、
ｂ．レーザ光を反射することのできる第２の内面（２２）を有する第２の壁（２０）を備え、
ｃ．前記第１の内面（１２）および前記第２の内面（２２）は、互いに対向して配置され、前記第１の導波路サブセグメント（１）の第１の深さ（Ｄ１）は、前記第１の内面（１２）と前記第２の内面（２２）との間の距離によって定義され、
ｄ．前記第１の壁（１０）および前記第２の壁（２０）は、操作中に溶着される部品（Ｔ，Ａ）と面する出射端（１４，２４）と、前記出射端の反対側に位置する入射端（１６，２６）とを含み、
ｅ．前記第１の壁（１０）の第１の高さ（Ｈ１）は、前記第１の壁（１０）の出射端（１４）と入射端（１６）との間の距離によって定義され、前記第２の壁（２０）の第２の高さ（Ｈ２）は、前記第２の壁（２０）の出射端（２４）と入射端（２６）との間の距離によって定義され、
ｆ．前記第１の壁（１０）の第１の幅（Ｗ１）は、前記第１の壁（１０）において、前記第１の高さ（Ｈ１）および前記第１の深さ（Ｄ１）に対して垂直に延びることによって定義され、前記第２の壁（２０）の第２の幅（Ｗ２）は、前記第２の壁（２０）において、前記第２の高さ（Ｈ２）および前記第１の深さ（Ｄ１）に対して垂直に延びることによって定義され、
ｇ．前記第１の壁（１０）の入射端（１６）は、前記第１の高さ（Ｈ１）に対する第１の角度α１を有する第１の部分（１８）に向かって少なくとも延在し、前記第１の角度α１の値は、：０°＜α１＜９０°、好ましくは５°＜α１＜８５°、特に好ましくは１０°＜α１＜８０°であり、
ｈ．前記第２の壁（２０）の入射端（２６）は、前記第２の高さ（Ｈ２）に対する第２の角度α２を有する第２の部分（２８）に向かって少なくとも延在し、前記第２の角度α２の値は、：０°＜α２＜９０°、好ましくは５°＜α２＜８５°、特に好ましくは１０°＜α２＜８０°であり、
ｉ．前記第１の導波路サブセグメント（１）を使用している間、他の導波路サブセグメントからのレーザ光は、前記第１の導波路サブセグメント（１）における、前記第１の部分（１８）と前記第２の部分（２８）との間に入射する、
負の導波路（６２）の第１の導波路サブセグメント（１）。
【請求項２】
前記第１の角度α１および前記第２の角度α２は、等しい角度である、請求項１に記載の第１の導波路サブセグメント（１）。
【請求項３】
前記第１の壁（１０）および前記第２の壁（２０）は、鏡像対称であり、前記第１の幅（Ｗ１）および前記第２の幅（Ｗ２）、ならびに、前記第１の高さ（Ｈ１）および前記第２の高さ（Ｈ２）は、それぞれ等しい大きさである、請求項２に記載の第１の導波路サブセグメント（１）。
【請求項４】
前記第１の高さ（Ｈ１）は、前記第２の高さ（Ｈ２）と異なり、および／または、前記第１の幅（Ｗ１）は、前記第２の幅（Ｗ２）と異なる、請求項１または２に記載の第１の導波路サブセグメント（１）。
【請求項５】
プラスチック溶着用の、特にレーザ透過溶着用の、負の導波路（６２）の第２の導波路サブセグメント（３）であって、
ａ．レーザ光を反射することのできる第３の内面（３２）を有する第３の壁（３０）を備え、
ｂ．レーザ光を反射することのできる第４の内面（４２）を有する第４の壁（４０）を備え、
ｃ．前記第３の内面（３２）および前記第４の内面（４２）は、互いに対向して配置され、前記第２の導波路サブセグメント（３）の第２の深さ（Ｄ２）は、前記第３の内面（３２）と前記第４の内面（４２）との間の距離によって定義され、
ｄ．前記第３の壁（３０）および前記第４の壁（４０）は、操作中に溶着される部品（Ｔ，Ａ）と面する出射端（３４，４４）と、前記出射端とは反対側に位置する入射端（３６，４６）とを含み、
ｅ．前記第３の壁（３０）の第３の高さ（Ｈ３）は、前記第３の壁（３０）の出射端（３４）と入射端（３６）との間の距離によって定義され、前記第４の壁（４０）の第４の高さ（Ｈ４）は、前記第４の壁（４０）の出射端（４４）と入射端（４６）との間の距離によって定義され、
ｆ．前記第３の壁（３０）の第３の幅（Ｗ３）は、前記第３の壁（３０）において、前記第３の高さ（Ｈ３）および前記第２の深さ（Ｄ２）に対して垂直に延びることによって定義され、前記第４の壁（４０）の第４の幅（Ｗ４）は、前記第４の壁（４０）において、前記第４の高さ（Ｈ４）および前記第２の深さ（Ｄ２）に対して垂直に延びることによって定義され、
ｇ．前記第３の壁（３０）の出射端（３４）は、前記第３の高さ（Ｈ３）に対する第３の角度α３を有する第３の部分（３８）に向かって少なくとも延在し、前記第３の角度α３の値は、：０°＜α３＜９０°、好ましくは５°＜α３＜８５°、特に好ましくは１０°＜α３＜８０°であり、
ｈ．前記第４の壁（４０）の出射端（４４）は、前記第４の高さ（Ｈ４）に対する第４の角度α４を有する第４の部分（４８）に向かって少なくとも延在し、前記第４の角度α４の値は、：０°＜α４＜９０°、好ましくは５°＜α４＜８５°、特に好ましくは１０°＜α４＜８０°であり、
ｉ．前記第２の導波路サブセグメント（３）を使用している間、レーザ光は、前記第２の導波路サブセグメント（３）における、前記第３の部分（３８）と前記第４の部分（４８）との間から出射し、前記レーザ光の照射方向に連続して配置された導波路サブセグメントに入射する、
負の導波路（６２）の第２の導波路サブセグメント（３）。
【請求項６】
前記第３の角度α３および前記第４の角度α４は、等しい角度である、請求項５に記載の第２の導波路サブセグメント（３）。
【請求項７】
前記第３の壁（３０）および前記第４の壁（４０）は、鏡像対称であり、前記第３の幅（Ｗ３）および前記第４の幅（Ｗ４）、ならびに、前記第３の高さ（Ｈ３）および前記第４の高さ（Ｈ４）は、それぞれ等しい大きさである、請求項６に記載の第２の導波路サブセグメント（３）。
【請求項８】
前記第３の高さ（Ｈ３）は、前記第４の高さ（Ｈ４）と異なり、および／または、前記第３の幅（Ｗ３）は、前記第４の幅（Ｗ４）と異なる、請求項５または６に記載の第２の導波路サブセグメント（３）。
【請求項９】
プラスチック溶着用の、特にレーザ透過溶着用の、負の導波路（６２）の導波路セグメント（５）であって、
ａ．請求項１〜４のいずれか１項に記載の第１の導波路サブセグメント（１）、および
ｂ．請求項５〜８のいずれか１項に記載の第２の導波路サブセグメント（３）を備え、
ｃ．第１の部分（１８）は第３の部分（３８）と面しており、第２の部分（２８）は第４の部分（４８）と面しており、
ｄ．前記第１の導波路サブセグメント（１）および前記第２の導波路サブセグメント（３）は、少なくとも１つの軸に沿って互いに移動可能であり、前記導波路セグメント（５）の幅（Ｗｗｓ）は、前記第１の導波路サブセグメント（１）と前記第２の導波路サブセグメント（３）との間の距離を変えることによって調節できる、
負の導波路（６２）の導波路セグメント（５）。
【請求項１０】
前記導波路セグメント（５）は、ツール（６０）に接続可能なカップリング構造（５０）を含む、請求項９に記載の導波路セグメント（５）。
【請求項１１】
前記カップリング構造（５０）と第１の端部において連結され、かつ、第１の壁（１０）および／または第３の壁（３０）と第２の端部において連結された調整構造（５２）を備え、特に、少なくとも１つのガイド手段（５４）は、前記第１の導波路サブセグメント（１）、および／または、前記第２の導波路サブセグメント（３）をガイドするため、少なくとも前記導波路セグメント（５）の幅（Ｗｗｓ）によって定義された軸に沿っている、請求項１０に記載の導波路セグメント（５）。
【請求項１２】
前記第１の導波路サブセグメント（１）および前記第２の導波路サブセグメント（３）は、前記導波路セグメント（５）の幅（Ｗｗｓ）によって定義された軸に沿って、互いに移動可能であり、および／または、前記第１の導波路サブセグメント（１）と前記第２の導波路サブセグメント（３）との間の距離が、０ｍｍから８ｍｍの間であり、好ましくは０ｍｍから５ｍｍの間である、請求項９から１１のいずれか１項に記載の導波路セグメント（５）。
【請求項１３】
複数の導波路セグメント（６４）を有する導波路（６２）を備え、少なくとも１つの導波路セグメント（５）は、請求項９〜１２のいずれか１項に記載されている導波路セグメント（５）である、ツール（６０）。
【請求項１４】
隣接する２つの前記導波路セグメント（６４，５）の間の距離は調整可能であり、得られたギャップは、前記導波路セグメント（５）の高さ（Ｈｗｓ）と平行に延びる、請求項１３に記載のツール（６０）。
【請求項１５】
請求項９〜１２のいずれか１項に記載の導波路セグメント（５）を少なくとも２つ備え、前記２つの導波路セグメント（５）は、前記導波路（６２）の全長に対して、互いに等間隔に設けられることが好ましい、請求項１３または１４に記載のツール（６０）。
【請求項１６】
プラスチック溶着用の、特にレーザ透過溶着用の配置構造であって、
ａ．レーザ光源と、
ｂ．ライトガイド（７）、好ましくは複数のライトガイド（７）と、
ｃ．請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のツール（６０）とを備え、
ｄ．操作中において、レーザ光は、
ｄ１．レーザ光源からライトガイド（７）を通過し、続いて導波路（６２）を通過し、および
ｄ２．請求項９〜１２のいずれか１項に記載の導波路セグメント（５）中で、第２の導波路サブセグメント（３）から第１の導波路サブセグメント（１）へ、少なくとも部分的に通過する、
プラスチック溶着用の、特にレーザ透過溶着用の配置構造。
【請求項１７】
請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のツール（６０）における、負の導波路（６２）の長さ調整方法であって、
ａ．前記所望の導波路（６２）の長さである、意図する溶着シームラインに基づいて２つのプラスチック部品（Ｔ，Ａ）を互いに溶着するために必要な長さを決定するステップと、
ｂ．決定された前記所望の導波路（６２）の長さと、実際の導波路（６２）の長さとを比較するステップと、
ｃ．第１の導波路サブセグメント（１）と第２の導波路サブセグメント（３）の間の長さを変えることによって、前記実際の導波路（６２）の長さを前記所望の導波路（６２）の長さへと調整するステップと、
を備える、負の導波路（６２）の長さ調整方法。
【請求項１８】
プラスチック溶着用の、特にレーザ透過溶着用の方法であって、請求項１６に記載の配置構造とともに、
ａ．２つのプラスチック部品（Ｔ，Ａ）を、取付装置内において、互いに溶着するように配置するステップと、
ｂ．レーザ光源を用いてレーザ光を生成し、前記レーザ光は、ライトガイド（７）を通過し、好ましくは複数のライトガイド（７）を通過し、続いて、請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のツール（６０）における導波路（６２）を通過するステップと、
ｃ．前記導波路（６２）から出射するレーザ光によって、前記プラスチック部品（Ｔ，Ａ）を互いに溶着するステップと、
を備える、プラスチック溶着用の、特にレーザ透過溶着用の方法。
【請求項１９】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の第１の導波路サブセグメント（１）、および／または、請求項５〜８のいずれか１項に記載の第２の導波路サブセグメント（３）の製造方法であって、
ａ１．入射端（１６）において、第１の高さ（Ｈ１）に対する第１の角度α１を有する第１の部分（１８）に向かって少なくとも延在する、第１の壁（１０）を設けるステップを備え、前記第１の角度α１の値は、：０°＜α１＜９０°、好ましくは５°＜α１＜８５°、特に好ましくは１０°＜α１＜８０°であり、
ｂ１．入射端（２６）において、第２の高さ（Ｈ２）に対する第２の角度α２を有する第２の部分（２８）に向かって少なくとも延在する、第２の壁（２０）を設けるステップを備え、前記第２の角度α２の値は、：０°＜α２＜９０°、好ましくは５°＜α２＜８５°、特に好ましくは１０°＜α２＜８０°であり、
ｃ１．第１の内面（１２）および第２の内面（２２）に反射層を設けるステップと、
ｄ１．前記第１の内面（１２）を、前記第２の内面（２２）と対向する位置に配置し、第１の導波路サブセグメント（１）の第１の深さ（Ｄ１）を、前記第１の内面（１２）と前記第２の内面（２２）との間の距離によって定義するステップとを備え、
および／または、前記方法は、
ａ２．出射端（３４）において、第３の高さ（Ｈ３）に対する第１の角度α３を有する第３の部分（３８）に向かって少なくとも延在する、第３の壁（３０）を設けるステップを備え、前記第３の角度α３の値は、：０°＜α３＜９０°、好ましくは５°＜α３＜８５°、特に好ましくは１０°＜α３＜８０°であり、
ｂ２．出射端（４４）において、第４の高さ（Ｈ４）に対する第４の角度α４を有する第４の部分（４８）に向かって少なくとも延在する、第４の壁（４０）を設けるステップを備え、前記第４の角度α４の値は、：０°＜α４＜９０°、好ましくは５°＜α４＜８５°、特に好ましくは１０°＜α４＜８０°であり、
ｃ２．第３の内面（３２）および第４の内面（４２）に反射層を設けるステップと、
ｄ２．第３の内面（３２）を、第４の内面（４２）と対向する位置に配置し、第２の導波路サブセグメント（３）の第２の深さ（Ｄ２）を、第３の内面（３２）と第４の内面（４２）との間の距離によって定義するステップと、
を備える方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の導波路サブセグメント、第２の導波路サブセグメント、プラスチック溶着用の負の導波路のための導波路セグメント、負の導波路を備えるツール、プラスチック溶着用の配置構造、導波路セグメントの長さ調整方法、プラスチック溶着方法、ならびに導波路サブセグメントの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、プラスチック溶着用のレーザ光用導波路が数種類知られている。プラスチック溶着用の配置における最後の要素は、導波路と呼ばれることが多く、レーザ光源からのレーザ光が、溶着対象の部品に入射する直前にある要素である。導波路は、特にレーザ光の分布を均質化するという目的を有しており、レーザ光エネルギーが溶着対象の部品に可能な限り均一に入射するため、個別の焦点の発生を防止する。
【０００３】
そのため、一般的には２種類の導波路、つまり正と負の導波路が区別されている。正の導波路は、固体状態で構成され、この導波路の内部は全反射の法則に従ってレーザ光を案内する。このような正の導波路の一例は、ドイツ特許出願公開第１０２００４０５８２２１号公報（特許文献１）に記載されている。負の導波路は、チャネル様キャビティの特徴を有しており、この導波路は反射層でコーティングされ、内部にレーザ光が案内される。このような負の導波路の一例は、ドイツ特許第１１２００７００２１０９号公報（特許文献２）に記載されている。特許文献２には、負の導波路は、非円形溶着領域を形成する非円錐形縦断面を有することが記載されている。さらに、円錐形縦断面を有する負の導波路も知られている。導波路は、通常、各部品を互いに溶着する直前の、溶着用の配置における最後の要素である。つまり、導波路によるエネルギー損失は、可能な限り少なく抑えることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０２００４０５８２２１号公報
【特許文献２】ドイツ特許第１１２００７００２１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、プラスチック溶着に関して、通常、特定部分はプラスチック溶着用の配置とともに形成され、たとえば、乗物の光などが挙げられる。発注者から提供された情報に基づいて、最初の企業は、２つの部品を互いに溶着させるためのツールを製造する。ツールは、典型的には射出成形用具である。次の企業は、導波路または完成した溶着用の配置を含んだ溶着ツールを製造する。製造工程の違いに基づく寸法のずれのため、導波路を含むツールは、たとえば射出成形用具で形成された部品と、正確に適合しない場合がある。つまり、導波路から放たれるレーザ光は、意図した溶着シームラインを正確に射出しない場合があり、その結果、互いに溶着されるはずの部品が、互いに一様に溶着されない場合がある。つまり、このような「ずれ」や「許容誤差」は、補う必要がある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、実際の溶着シームラインを所望の溶着シームラインに適合させることのできる導波路を提供することである。同時に、本発明の目的は、導波路によるエネルギー損失が、公知の導波路に比べて増加せず、ましてや減少することのない導波路を提供することである。さらに、本発明の目的は、それぞれの配置構造、それぞれの長さ調整方法、それぞれの溶着方法、ならびにそれぞれの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題は、独立請求項１に記載の第１の導波路サブセグメント、独立請求項５に記載の第２の導波路サブセグメント、独立請求項９に記載の導波路セグメント、独立請求項１３に記載の導波路を有するツール、独立請求項１６に記載のプラスチック溶着用の配置構造、独立請求項１７に記載の長さ調整方法、独立請求項１８に記載のプラスチック溶着方法、独立請求項１９に記載の第１および／または第２の導波路サブセグメントの製造方法により解決される。さらに好ましい実施形態は、以下の詳細な説明、図面および請求の範囲によって理解される。
【０００８】
本発明に係る負の導波路の第１の導波路サブセグメントは、プラスチック溶着用、特にレーザ透過溶着用であって、レーザ光を反射することのできる第１の内面を有する第１の壁と、レーザ光を反射することのできる第２の内面を有する第２の壁とを備える。第１の内面および第２の内面は、互いに対向して配置され、第１の導波路サブセグメントの第１の深さは、第１の内面と第２の内面との間の距離によって定義される。第１の壁および第２の壁は、操作中に溶着される部品と面する出射端と、前記出射端とは反対側に位置する入射端とを含む。第１の壁の第１の高さは、第１の壁の出射端と入射端との間の距離によって定義され、第２の壁の第２の高さは、第２の壁の出射端と入射端との間の距離によって定義される。第１の壁の第１の幅は、第１の壁において、第１の高さおよび第１の深さに対して垂直に延びることによって定義され、第２の壁の第２の幅は、第２の壁において、第２の高さおよび第１の深さに対して垂直に延びることによって定義される。第１の壁の入射端は、第１の高さに対する第１の角度α１を有する第１の部分に向かって少なくとも延在し、第１の角度α１の値は、：０°＜α１＜９０°、好ましくは５°＜α１＜８５°、特に好ましくは１０°＜α１＜８０°である。第２の壁の入射端は、第２の高さに対する第２の角度α２を有する第２の部分に向かって少なくとも延在し、第２の角度α２の値は、：０°＜α２＜９０°、好ましくは５°＜α２＜８５°、特に好ましくは１０°＜α２＜８０°である。第１の導波路サブセグメントを使用している間、他の導波路サブセグメントからのレーザ光は、第１の導波路サブセグメントにおける、第１の部分と第２の部分との間に入射する。
【０００９】
明細書および請求項全体を通して使用される「深さ」、「幅」および「高さ」という用語は、デカルト座標系に対応しており、深さおよび幅はｘ、ｙ面を定義し、高さはｚ軸線を定義する。
【００１０】
本発明の第１の導波路サブセグメントは、以下に記載されるように、プラスチック溶着用の配置構造、特にレーザ透過溶着用の配置構造の中で使用される。レーザ透過溶着は、溶着される部品を加熱する工程、および、その部品同士を接着する工程を、ほぼ同時に１つのプロセスの中で行う。このプロセスのため、溶着された部品の一部分は、レーザ波長の範囲内において高い透過率または透過度を有していることが望ましい。また、溶着された部品の他の部分は、高い吸収率または吸収係数を有していることが望ましい。溶着工程の前に、溶着される２つの部品は所望の端位置に配置され、接着圧力が加えられる。レーザ光は、高温になることなく透過部品を通過し、放射または照射される。最初に、吸収部品において、レーザ光は表面近くの層に吸収され、レーザエネルギーが熱エネルギーに変換され、吸収部品がこれらの場所で融解する。熱伝導工程により、透過部品もまた接着領域中で可塑化される。外部から加わる接着力、および、プラスチック溶融物の膨張によって生じる内部からの接着圧力によって、２つの部品は強固に接着することができる。ここで、本発明の特に好ましい使用は、第１の導波路サブセグメントを同時レーザ透過溶着の一部として使用することであり、以下、この使用を「同時溶着」と言う。
【００１１】
同時溶着では、互いに溶着される部品の溶着輪郭全体またはシーム輪郭全体に、レーザ光が同時に照射されることが望ましい。これにより、プロセスに要する時間を顕著に短縮でき、融解によるクリアランスの橋渡しを確保できる。また、本発明の溶着シームは、シームに沿って案内されたレーザ光による輪郭溶着に比べて強固に溶着する。これは、同時溶着の方が相互作用時間が長いことに起因する。
【００１２】
プラスチック溶着用、特にレーザ透過溶着用の各配置を操作している間、レーザ光源からのレーザ光は、柔軟なライトガイドまたは柔軟なライトガイドの束を通過して走行する。柔軟なライトガイドの束とは、レーザ光源から導波路に向かうように、ライトガイドの端部が束状に結合されたものである。レーザ光は、ライトガイドまたはライトガイドの束から出射し、続いて導波路に入射し、導波路内で均質化され、その後溶着される部分に衝突する。
【００１３】
最初に概説したように、負の導波路は、レーザ光が案内されるキャビティがマークされている。一般的に、負の導波路は、チャネル様のデザインまたは構成を有している。第１の導波路サブセグメントは、第１および第２の壁を含む。第１，２の壁は、反射内面を有し、対向する位置に配置される。レーザ光は、第１の壁の内面と第２の壁の内面との間に案内される。ここで、第１の導波路サブセグメントの深さは、第１，２の壁の内面間における距離によって定義される。
【００１４】
さらに、第１，２の壁は、出射端および入射端を含む。第１の導波路サブセグメントの使用中、第１，２の壁の出射端は、溶着される部分と面している。好ましくは、出射端は、溶着される部分の形状に適合する形状をしている。
【００１５】
他方、第１，２の壁の入射端は、少なくとも第１の部分を含み、第１の部分は、第１，２の壁の高さに応じた角度に延在している。角度が０°と等しくない場合、入射端は高さと平行に延在する。角度が９０°と等くない場合、入射端の第１および第２の部分は、ｘ，ｙ面に配置されるため、第１，２の部分は傾斜した形で延在する。これについて、以下に説明する。
【００１６】
理解容易のため、各導波路セグメントにおいて、第１の導波路サブセグメントを使用している場合を想定する。本実施例において、導波路セグメントは、多面体を有しており、厚さ方向から見ると、長方形形状と、対角状に延びる当接ラインとを有している。これにより、２つのサブセグメント、すなわち第１、第２の導波路サブセグメントを形成している。各サブセグメントは、直角三角形形状である。第１の導波路サブセグメントは、高さと出射端との間に直角を形成している。入射端は、高さに対して傾斜するように延びており、第１，２の壁における第１，第２の部分は、第１，２の壁の入射端と一致する。したがって、導波路セグメントの残りの部分、すなわち第２の導波路サブセグメントは、高さと入射端との間に直角を形成する直角三角形形状である。出射端は、傾斜するように延びる。
【００１７】
本発明の導波路セグメントを使用する場合、レーザ光は、各壁の入射端の間から第２のサブセグメントに入射し、第２のサブセグメントを通過し、各壁の出射端の間から第２のサブセグメントを出射する。そして、レーザ光は、各壁の入射端の間から第１の導波路サブセグメントに入射し、第１の導波路サブセグメントを通過し、各壁の出射端の間から第１の導波路サブセグメントを出射する。
【００１８】
すなわち、本発明の導波路セグメントの使用中、レーザ光は、第１の導波路サブセグメントから出射し、当技術分野で公知であるように、溶着される部品の上部部品に入射する。公知の技術とは対照的に、第１および第２の部分の間から第１の導波路サブセグメントに入射したレーザ光は、少なくとも一部分が、上述した導波路サブセグメントを通過する。好ましくは、後述する本発明の第２の導波路サブセグメントのように、ぴったり適合した導波路サブセグメントを通過する。
【００１９】
第１の導波路サブセグメントの構成の利点は、第１の導波路サブセグメントを導波路セグメント内で使用する場合に生じる。上述の例を参考にすると、導波路セグメントの幅は、２つのサブセグメントが適合するように調整することができる。このように、第１の導波路サブセグメントは、導波路全体の長さを必要に応じて調整することができるという、有利な効果を有している。
【００２０】
２つのサブセグメントが互いに隣接して配置される場合、すなわち、第２の導波路サブセグメントの各壁の出射端が、第１の導波路サブセグメントの各壁の入射端と当接している場合、導波路セグメントは厚さ方向から見て矩形形状をしている。この場合は、閉鎖状態とも呼ばれ、導波路セグメントの幅は最小値となる。
【００２１】
例えば、溶着する部品が導波路によって提供されたより広い幅を有する場合、誤差を補うために、例えば、導波路セグメントが閉鎖状態の場合、第１および第２の導波路サブセグメントは、互いに幅方向に移動することができる。つまり、導波路セグメントの幅が広がるため、導波路の長さが長くなる。したがって、厚み方向から見ると、導波路の形状は、正方形形状から長方形形状に変化する。特に、第１の壁および第２の壁の傾斜部分においては、エネルギー損失を最小限にまで減少できると同時に、導波路セグメントの幅の調整機能を提供することができる。
【００２２】
第１の導波路サブセグメントの好ましい実施形態において、第１の角度α１および第２の角度α２は、等しい角度である。このようなデザイン設計は、第１の導波路サブセグメントと他の導波路サブセグメントとを組み合わせて使用することで、導波路セグメントを形成することを容易にする。
【００２３】
第１の導波路サブセグメントの第１の他の実施形態においては、第１および第２の壁が鏡像対称であり、第１，第２の壁の幅が等しく、第１，第２の壁の高さが等しいことが、特に好ましい。これにより、第１の導波路サブセグメントは、さらに容易に使用することができる。
【００２４】
第１の導波路サブセグメントの第２の他の実施形態においては、第１の壁の高さは第２の壁の高さと異なり、および／または、第１の壁の幅は第２の壁の幅と異なる。このデザインの有利な利点は、上述した導波路セグメントの例を参照して説明する。はじめに、第３の壁と組み合わせた第１の壁のデザインについて説明する。すなわち、第１端面を厚さ方向から見た導波路セグメントが、長方形形状である場合について説明する。例えば、第１端面は、２つの直角三角形が形成され、２つのサブセグメントの当接ラインは、第１端面上を対角に延びる。２つのセグメントを互いに遠ざけるように移動させることで、導波路セグメントの幅が広がると、第１端面上にギャップが生じる。第１の壁の幅と、第２の壁の幅とが異なる場合、第２端面上のギャップは、第１端面のギャップに対してずれた位置にある。換言すれば、前述の第１の他の実施形態のように、第１、第２端面のギャップによって定義された面は、壁の高さに対して傾斜するだけでなく、厚さ方向に対する角度も有している。このようなデザインのため、エネルギー損失は、さらに抑えられる。
【００２５】
本発明に係る負の導波路の第２の導波路サブセグメントは、プラスチック溶着用、特にレーザ透過溶着用であって、レーザ光を反射することのできる第３の内面を有する第３の壁と、レーザ光を反射することのできる第４の内面を有する第４の壁とを備える。第３の内面および第４の内面は、互いに対向して配置され、第２の導波路サブセグメントの第２の深さは、第３の内面と第４の内面との間の距離によって定義される。第３の壁および第４の壁は、操作中に溶着される部品と面する出射端と、前記出射端とは反対側に位置する入射端とを含む。第３の壁の第３の高さは、第３の壁の出射端と入射端との間の距離によって定義され、第４の壁の第４の高さは、第４の壁の出射端と入射端との間の距離によって定義される。第３の壁の第３の幅は、第３の壁において、第３の高さおよび第２の深さに対して垂直に延びることによって定義され、第４の壁の第４の幅は、第４の壁において、第４の高さおよび第２の深さに対して垂直に延びることによって定義される。第３の壁の出射端は、第３の高さに対する第３の角度α３を有する第３の部分に向かって少なくとも延在しており、第３の角度α３の値は、：０°＜α３＜９０°、好ましくは５°＜α３＜８５°、特に好ましくは１０°＜α３＜８０°である。第４の壁の出射端は、第４の高さに対する第４の角度α４を有する第４の部分に向かって少なくとも延在しており、第４の角度α４の値は、：０°＜α４＜９０°、好ましくは５°＜α４＜８５°、特に好ましくは１０°＜α４＜８０°である。第２の導波路サブセグメントを使用している間、レーザ光は、第２の導波路サブセグメントにおける、第３の部分と第４の部分との間から出射し、レーザ光の照射方向に連続して配置された導波路サブセグメントに入射する。
【００２６】
第２の導波路サブセグメントと上述した第１の導波路サブセグメントの間に見られる差異は、第２の導波路サブセグメントにおいて、傾斜部分が、入射端ではなく出射端に存在することである。特に、第２の導波路サブセグメントを導波路セグメントに使用する場合の利点に関しては、上述した第１の導波路サブセグメントの説明を参照する。
【００２７】
第２の導波路サブセグメントの好ましい実施形態において、第３の角度α３と第４の角度α４は、等しい角度である。上述したように、このようなデザインのため、第２の導波路サブセグメントと、本発明の第１の導波路サブセグメントのような別の導波路サブセグメントとを組み合わせて使用する場合に、導波路セグメントを形成することを容易にする。
【００２８】
第２の導波路サブセグメントの第１の他の実施形態においては、第３および第４の壁が鏡像対称であり、第３，第４の壁の幅が等しく、第３，第４の壁の高さが等しいことが、特に好ましい。これにより、第２の導波路サブセグメントを、さらに容易に取り扱うことができる。
【００２９】
第２の導波路サブセグメントの第２の他の実施形態においては、第３の壁の高さは第４の壁の高さと異なり、および／または、第３の壁の幅は第４の壁の幅と異なることが好ましい。この構成のデザインに関しては、上述した本発明の第１の導波路サブセグメントの説明を参照されたい。このことは、結果的な利点についても適用される。
【００３０】
本発明における負の導波路の導波路セグメントは、プラスチック溶着用、特にレーザ透過溶着用であって、本発明の第１の導波路サブセグメントと、本発明の第２の導波路サブセグメントとを備える。第１の部分は第３の部分と面しており、第２の部分は第４の部分と面している。第１の導波路サブセグメントおよび第２の導波路サブセグメントは、少なくとも１つの軸に沿って、互いに移動可能であり、導波路セグメントの幅は、第１の導波路サブセグメントと第２の導波路サブセグメントとの間の距離を変えることによって、調整できる。
【００３１】
これによる一般的な機能及びそれに起因する利点に関しては、本発明の第１の導波路サブセグメントの説明を参照されたい。これに関して、特に好ましくは、互いに面する部分は、閉鎖状態の導波路セグメントの中で、互いに適合するようにデザインされる。さらに好ましくは、最初に第１および第２の導波路サブセグメントの間にギャップが存在する状態で、導波路セグメントが提供されることが好ましい。すなわち、最初は第１および第２の導波路サブセグメントが互いに接していない状態で、導波路セグメントが提供されることが好ましい。これにより、導波路セグメントの幅の柔軟性をさらに持たせることができ、初期状態の導波路セグメントの幅と比較して、幅を広げるだけでなく、幅を狭めることができる。
【００３２】
好ましい実施例において、導波路セグメントはカップリング構造を構成し、これにより導波路セグメントは、ツールと接続することができる。さらに、このようなカップリング構造は、１つまたは複数のライトガイドと導波路とを連結するために使用できる。つまり、カップリング構造によって、導波路セグメントは、溶着用の配置におけるそれぞれのツールと一体化することができる。
【００３３】
さらに好ましくは、導波路セグメントは、調整構造を備える。調整構造は、第１の端部においてカップリング構造と連結され、第２の端部において第１および／または第３の壁と連結される。特に、少なくとも１つのガイド手段は、第１の導波路サブセグメント、および／または、第２の導波路サブセグメントをガイドするため、少なくとも導波路セグメントの幅によって定義された軸に沿っている。このような導波路セグメントの幅の調整は、調整構造によって行われるため、導波路セグメントを取り外して分解したり、組み立て直して再構成する必要がない。
【００３４】
さらに、有利な実施形態では、導波路セグメントの第１，第２の導波路サブセグメントは、導波路セグメントの幅によって定義された軸に沿って、互いに移動可能であり、および／または、第１、第２の導波路サブセグメント間の距離が、０ｍｍから８ｍｍの間であり、好ましくは０ｍｍから５ｍｍの間である。本実施形態では、導波路セグメントを容易に調整でき、一方で、生じ得るエネルギー損失を、提供されたサブセグメント間の距離によって、効果的に制御できる。
【００３５】
本発明のツールは、複数の導波路セグメントを有する導波路を有する。そのうち少なくとも1つは、本発明の導波路セグメントである。生じる利点については、上述の説明を参照し、ツールに対する利点についても適用する。ツールは、上部ツールまたは下部ツールのいずれかである。好ましくは、ツールは上部ツールである。特に、本発明のツールは、本発明の導波路セグメントの幅を調整することにより、導波路の長さを調整できるという利点を有する。
【００３６】
好ましい実施形態において、ツールは、隣接する２つの導波路セグメント間の距離を調整することができる。２つの導波路セグメント間のギャップは、導波路セグメントの高さと平行に延びる。このように、複数の導波路セグメントで構成されたツールは、複数の調整機能を提供する。複数の調整機能とは、使用時に実際の溶着シームラインを所望のシームラインとして提供することと、導波路の長さを調整することである。これに関しては、好ましくは、本発明の導波路セグメントによって提供される全ての調整機能のうち、まず最初に使用する。さらに調整が必要な場合、隣接する２つの導波路セグメントの間の距離もまた調整される。これに関しては、隣接する導波路セグメントの調整は、あまり好ましくない。導波路セグメントの高さと平行に延びるギャップのため、本発明の導波路セグメントの調整と比較してより多くのエネルギー損失が引き起こされるためである。
【００３７】
好ましくは、ツールは、本発明の導波路セグメントを少なくとも２つ備え、各導波路セグメントは、導波路の全長に対して互いに等間隔に配置される。このような配置による肯定的な効果は、後述する例からも見ることができる。互いに溶着する部品は、長方形形状の溶着シームラインに従って溶着される。ツール中で使用される導波路によって提供される溶着シームラインを効果的に調整するため、本発明の導波路セグメントは２つ使用する。好ましくは、各導波路セグメントは、長方形の長辺に沿って配置される。これは、長方形の短辺における許容誤差と比較して、長辺におけるずれの影響の方が大きいためである。また、たとえば、本発明の導波路セグメントを互いに等間隔に配置することで、溶着シームラインを確保できる。さらに好ましくは、特にこのような長方形形状の場合、本発明の導波路セグメントは４つ使用され、それぞれの導波路セグメントが長方形の各辺と関連するように使用する。これにより、本発明は、許容誤差を補うための最大の調整機能を提供することができる。
【００３８】
本発明における配置構造は、プラスチック溶着用、特にレーザー透過溶着用であって、レーザ光源と、ライトガイド、好ましくは複数のライトガイドと、本発明のツールとを備える。操作中において、レーザ光は、レーザ光源からライトガイドを通過し、続いて導波路を通過し、および本発明の導波路セグメント中で、第２の導波路サブセグメントから第１の導波路サブセグメントへ、少なくとも部分的に通過する。得られた技術的な効果および利点に関しては、上述の記載を参照されたい。
【００３９】
本発明における負の導波路の長さ調整方法は、本発明のツールにおいて、所望の導波路の長さである、意図する溶着シームラインに基づいて、２つのプラスチック部品を互いに溶着するために必要な長さを決定するステップと、決定された所望の導波路の長さと、実際の導波路の長さとを比較するステップと、第１の導波路サブセグメントと第２の導波路サブセグメントの間の長さを変えることによって、実際の導波路の長さを所望の導波路の長さへと調整するステップと、を備える。上記方法によって、導波路の長さは調整され、先に説明したように、許容誤差が補正される。得られた技術的な効果および利点に関しては、先に議論された効果および利点とも対応する。
【００４０】
好ましくは、長さ調整方法は、ツールの操作を停止させる前に行われる。さらに好ましくは、所定の時間間隔の後に、長さ調整方法が行われる。このように調整方法が行われることで、操作を停止させないことで生じるツールおよび／または配置構造による許容誤差が補正される。また、特に好ましい実施形態において、長さ調整方法は、部分的に自動的に行われる。自動的な調整は、制御ユニット、および、所望のシームラインと実際のシームラインとの間にみられる差を測定するための各センサによって行われる。
【００４１】
本発明における方法は、プラスチック溶着用、特にレーザ透過溶着用であって、本発明の配置構造とともに、２つのプラスチック部品を、取付装置内において、互いに溶着するように配置するステップと、レーザ光源を用いてレーザ光を生成し、前記レーザ光は、ライトガイドを通過し、好ましくは複数のライトガイドを通過し、続いて、本発明のツールにおける導波路を通過するステップと、導波路から出射するレーザ光によって、互いに溶着されるプラスチック部品を溶着するステップ、とを備える。本発明の使用方法は、本発明の導波路セグメントを使用するものであり、それぞれの発明については上述の記載を参照されたい。
【００４２】
本発明の第１の導波路サブセグメント、および／または、本発明の第２の導波路サブセグメントにおける製造方法は、入射端において、第１の高さに対する第１の角度α１を有する第１の部分に向かって少なくとも延在する第１の壁を設けるステップを備え、第１の角度α１の値は、：０°＜α１＜９０°、好ましくは５°＜α１＜８５°、特に好ましくは１０°＜α１＜８０°であり、入射端において、第２の高さに対する第２の角度α２を有する第２の部分に向かって少なくとも延在する第２の壁を設けるステップを備え、第２の角度α２の値は、：０°＜α２＜９０°、好ましくは５°＜α２＜８５°、特に好ましくは１０°＜α２＜８０°であり、第１の内面および第２の内面に反射層を設けるステップと、第１の内面を、第２の内面と対向する位置に配置し、第１の導波路サブセグメントの第１の深さを、第１の内面と第２の内面との間の距離によって定義するステップと、を備える。および／または、本発明における製造方法は、出射端において、第３の高さに対する第１の角度α３を有する第３の部分に向かって少なくとも延在する第３の壁を設けるステップを備え、第３の角度α３の値は、：０°＜α３＜９０°、好ましくは５°＜α３＜８５°、特に好ましくは１０°＜α３＜８０°であり、出射端において、第４の高さに対する第４の角度α４を有する第４の部分に向かって少なくとも延在する第４の壁を設けるステップを備え、第４の角度α４の値は、：０°＜α４＜９０°、好ましくは５°＜α４＜８５°、特に好ましくは１０°＜α４＜８０°であり、第３の内面および第４の内面に反射層を設けるステップと、第３の内面を、第４の内面と対向する位置に配置し、第２の導波路サブセグメントの第２の深さを、第３の内面と第４の内面との間の距離によって定義するステップと、を備える。すなわち、第１および／または第２の導波路サブセグメントは、上記方法によって製造される。これにより得られる利点については、それぞれのサブセグメントについて記載された上述の記載を参照されたい。
【発明の効果】
【００４３】
上記構成の本発明によれば、実際の溶着シームラインを所望の溶着シームラインに適合させることのできる導波路を得ることができる。同時に、本発明によれば、導波路によるエネルギー損失が、公知の導波路に比べて増加せず、ましてや減少することのない導波路を得ることができる。さらに、本発明によれば、それぞれの配置構造、それぞれの長さ調整方法、それぞれの溶着方法、ならびにそれぞれの製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明における導波路セグメントの実施形態を備える導波路を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明における導波路セグメントのさらなる実施形態を示す斜視図である。
【図３】本発明における導波路セグメントの実施形態を備えるさらなる導波路を示す斜視図である。
【図４】本発明における導波路セグメントの実施形態を備える他の導波路を示す斜視図である。
【図５】本発明における導波路セグメントの実施形態を備える他の導波路を示す斜視図である。
【図６】本発明におけるツールの実施形態を示す斜視図である。
【図７】図６におけるツールの左側を示す拡大図である。
【図８】図７における左側を示す拡大図である。
【図９】本発明における長さ調整方法の実施形態を示すフローチャートである。
【図１０】本発明におけるプラスチック溶着方法の実施形態を示すフローチャートである。
【図１１ａ】図１１ａは、本発明における第１の導波路サブセグメントの製造方法の実施形態を示すフローチャートである。
【図１１ｂ】図１１ｂは、本発明における第２の導波路サブセグメントの製造方法の実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明を、図面を参照して以下に詳細に説明する。図面において、同じ符号は同じ要素および／または部品を示す。
【００４６】
一般に、以下に説明する導波路は、レーザ光を溶着部に案内する、どのような工程においても使用することができる。例示的に、導波路の使用が説明され、プラスチック溶着用の配置構造、特に、レーザ透過溶着用の配置構造について説明される。さらに、以下に説明する実施形態は、個々の導波路を定義するのではなく、導波路部分の一部または導波路の一体的な部分とすることができる。
【００４７】
レーザ透過溶着において、伝送部品と表されるプラスチックの第１部品が、吸収部品と表される第２部品に溶着される。この溶着は、加圧しながらレーザ光を照射することによる。伝送部品または伝送部品の一部分は、導波路に隣接して配置され、レーザ光は、高温となることなく伝送部品を通過する。吸収部品または吸収部品の一部分は、伝送部品の端部または導波路と反対側に位置する伝送部品の一部分の端部に配置される。最初は、吸収部品において、レーザ光は表層付近で吸収され、そこでレーザエネルギーが熱エネルギーに変換され、吸収部品が融解する。導波路は、たとえば、必要な接着圧力を加えるために使用される。熱伝導工程により、透過部品もまた接着領域中で可塑化される。外部から加わる接着力、および、プラスチック溶融物の膨張によって生じる内部からの接着圧力によって、２つの部品は強固に接着することができる。ここで、特に好ましくは、本実施の形態における導波路は、同時レーザ透過溶着の一部として使用する。この使用では、互いに溶着される部品の溶着輪郭全体またはシーム輪郭全体に、レーザ光が同時に照射されることが望ましい。これにより、プロセスに要する時間を顕著に短縮でき、融解によるクリアランスの橋渡しを確保できる。さらに、溶着シームは、シームに沿って案内されたレーザ光による輪郭溶着に比べて強固に溶着する。これは、同時溶着の方が相互作用時間が長いことに起因する。
【００４８】
ここで、図１を参照して、本発明における導波路セグメントの実施形態を備える導波路６２を概略的に示す斜視図を示す。当技術分野で公知であるように、ライトガイド７は、導波路６２の入射端において、導波路６２と連結されている。操作中、入射端から入射した光は、導波路６２を通過し、導波路６２の出射端から出射し、上部伝送部品Ｔを透過して、下部吸収部品Ａを加熱する。本実施例では、伝送部品ＴはＴ字型であり、吸収部品Ａは棒状である。両部品Ｔ，Ａは、直線状に延び、互いに平行である。従って、導波路６２は、形成された溶着シームラインに沿って並べられる。すなわち、導波路６２は、上部伝送部品Ｔを中心にして配置される。
【００４９】
図示された導波路６２は、本実施の形態における２つの基本的な導波路セグメント６４、および、１つの導波路セグメント５を有する。導波路セグメント６４，５は、互いに隣接して配置され、互いに分離されている。このことはレーザ光の照射方向に延びる直線的な当接ラインによって示されている。導波路セグメント５の理解を深めるために、初めに基本的な導波路セグメント６４の構造を説明する。導波路セグメント６４は、高さＨｗｓ、幅Ｗｗｓおよび深さＤｗｓを有する。
【００５０】
基本的な導波路セグメント６４は、２つの壁で構成され、２つの壁は、それらの間にあるキャビティにより区別される。図１では、１つの壁しか示されていない。基本的な導波路セグメント６４の各壁は、長方形形状であり、壁の高さよりも幅の方が大きい。さらに、２つの壁の間の距離は、基本的な導波路セグメント６４の深さを定義している。明細書および請求項全体を通して使用されている「深さ」、「幅」および「高さ」という用語は、デカルト座標系に対応しており、深さおよび幅はｘ、ｙ面を定義し、高さはｚ軸線を定義する。それぞれのデカルト座標系は図１に示されている。ここで、ｘ軸線は、溶着される部品に対して平行に延び、基本的な導波路セグメント６４の幅を示している。ｚ軸線は、高さを示しており、図の外に延びるｙ軸線は、深さ方向を示す。
【００５１】
さらに、本実施の形態における導波路セグメント６４の各壁は、入射端と出射端を有する。入射端は、ライトガイドに隣接して配置され、出射端は、伝送部品Ｔに隣接して配置される。つまり、操作中において、レーザ光は、各壁の入射端と隣接した導波路セグメント６４の２つの壁の間に形成されたキャビティに入射する。レーザ光は、好ましくは反射材層がコーティングされた各壁の内面で反射し、導波路から出射する。すなわち、レーザ光は、各壁の出射端と隣接した２つの壁の間に形成されたキャビティから出射する。
【００５２】
導波路６２が短すぎる、すなわち壁が十分な幅を有していないと仮定した場合、溶着される部分の溶着シームラインを完全に覆うために、幅を広げなければならない。壁の幅は、隣接する２つの導波路セグメント６４間の距離を大きくすることで広げることができる。しかし、図１からわかるように、壁の幅を広げれば、導波路が存在しない部分にまでつながってしまう。そのため、シームが溶着された結果物の品質が、負の影響を受ける可能性がある。
【００５３】
この点に関しては、図１において、導波路６２の中央に示された導波路セグメント５によって解決できる。導波路セグメント５は、第１の導波路サブセグメント１と、第２の導波路サブセグメント３とで構成される。
【００５４】
第１の導波路サブセグメント１は、第１の壁１０と、第２の壁２０とを備える。第１の壁１０は、正反対の位置に設けられる第１の外面１３と、第１の内面１２とを有し、それらによってレーザ光を反射することができる。第２の壁２０は、正反対の位置に設けられる第２の外面２３と、第２の内面２２とを有し、レーザ光を反射することができる。また、第１の壁１０および第２の壁２０は、出射端１４，２４を構成し、出射端１４，２４は、操作によって溶着される部品と面する。第１の壁１０および第２の壁２０は、出射端１４，２４の反対側に、入射端１６，２６を構成する。
【００５５】
本実施の形態における導波路セグメント６４について説明されたように、第１の導波路サブセグメント１の第１の深さＤ１は、第１の内面１２と第２の内面２２との間の距離によって定義される。第１の壁１０の第１の高さＨ１は、第１の壁１０における出射端１４と入射端１６との間の距離によって定義される。第２の壁２０の第２の高さＨ２は、第２の壁２０における出射端２４と入射端２６との間の距離によって定義される。さらに、第１の壁１０の第１の幅Ｗ１は、第１の壁１０において、第１の深さＤ１および第１の高さＨ１と垂直に延在することによって定義される。第２の壁２０の第２の幅Ｗ２は、第２の壁２０において、第１の深さＤ１および第２の高さＨ２に対して垂直に延在することによって定義される。この点に関して、図１においては、上述したように、第１の壁１０のみが見えている。
【００５６】
さらに、第１の壁１０の入射端１６は、第１の高さＨ１に対する第１の角度α１を有する第１の部分１８に向かって少なくとも延在する。本実施例では、第１の角度α１は、約６０°である。第１の角度α１の値は、好ましくは０°〜９０°であり、特に好ましくは５°〜８５°であり、さらに好ましくは１０°〜８０°である。これにより、第１の部分１８は、第１の高さＨ１に対して傾いている。
【００５７】
実施例に示されるように、第２の壁２０は、第１の壁１０に対する鏡像対称を形成している。そのため、第２の壁２０についても、第１の壁１０と同様の特徴が当てはまる。具体的には、第２の壁２０の入射端２６は、第２の部分２８を形成する。したがって、第１部分の１８および第２の部分２８は、互いに平行に延在している。第１，２の部分１８，２８によって定義される面は、高さおよび幅に対して傾斜しており、深さに対して平行である。異なる好ましい実施例において、第２の角度α２は、第１の角度α１と異なっていてもよい。また、第２の壁２０において、第２の幅Ｗ２及び／又は第２の高さＨ２は、第１の壁１０と異なっていることが好ましい。
【００５８】
第２の導波路サブセグメント３は、図１に示された第１の導波路サブセグメント１と相補的に形成される。つまり、第２の導波路サブセグメント３は、第３の壁３０と、第４の壁４０とを備え、第３，４の壁３０，４０は、第３，４の内面３２，４２および第３，４の外面３３，４３を有する。内面３２，４２によって、レーザ光は反射される。また、第３の壁３０および第４の壁４０は、出射端３４，４４および入射端３６，４６を備える。
【００５９】
第２の導波路サブセグメント３の第２の深さＤ２は、第３の内面３２と第４の内面４２との間の距離によって定義される。つまり、第３の高さＨ３および第４の高さＨ４の定義、ならびに、第３の幅Ｗ３および第４の幅Ｗ４の定義は、第１の高さＨ１および第１の幅Ｗ１と同様にして定義される。また、図１には、第３，４の壁３０，４０のうち、第３の壁３０のみが図示されている。
【００６０】
傾斜した第１の部分１８を含む入射端１６を備える第１の導波路サブセグメント１とは対照的に、第３の壁３０の出射端３４は、第３の高さＨ３に対する第３の角度α３を有する第３の部分３８に向かって少なくとも延在する。本実施例では、第３の角度α３は約６０°であり、第１の角度α１と等しい角度である。第３の角度α３の値は、好ましくは０°〜９０°であり、特に好ましくは５°〜８５°であり、さらに好ましくは１０°〜８０°である。これに関して、第１の角度α１および第３の角度α３は、等しいことが特に好ましい。これにより、第３の部分３８は、第３の高さＨ３に対して傾いている。
【００６１】
実施例に示されるように、第４の壁４０は、第３の壁３０に対する鏡像対称を形成しているため、第４の壁４０に対しても、第３の壁３０と同様の特徴が当てはまる。具体的には、第４の壁４０の出射端４４は、第４の部分４８を形成する。したがって、第３の部分３８および第４の部分４８は、互いに平行に延在している。第３，４の部分３８，４８によって定義される面は、高さおよび幅に対して傾斜しており、深さに対して平行である。異なる好ましい実施例において、第４の角度α４は、第３の角度α３と異なっていてもよい。また、第４の壁４０において、第４の幅Ｗ４及び／又は第４の高さＨ４は、第３の壁３０と異なっていることが好ましい。第１の角度α１と第３の角度α３、および、第２の角度α２と第４の角度α４は、互いに等しいことが好ましい。さらに、第１の壁１０と第３の壁３０、および、第２の壁２０と第４の壁４０は、各々の角度α１、α２、α３、α４および各々の高さＨ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４に応じて、適合するように形成されることが好ましい。
【００６２】
導波路セグメント５を使用する際、レーザ光は、第３，４の壁３０，４０の入射端３６，４６の間から第２のサブセグメント３に入射し、第２のサブセグメント３を通過し、第３，４の壁３０，４０の出射端３４，４４の間から、つまり第２のサブセグメント３から出射する。そして、レーザ光は、第１，２の壁１０，２０の入射端１６，２６の間から第１の導波路サブセグメント１に入射し、第１の導波路サブセグメント１を通過し、第１，２の壁１０，２０の出射端１４，２４の間から、つまり第１の導波路サブセグメント１から出射する。
【００６３】
上述したように、導波路セグメント５の構成による利点は、導波路セグメント５の幅Ｗｗｓを調整することによって、導波路の長さを調整しなければならない場合に、得ることができる。２つのサブセグメント１，３が互いに隣接して配置されている場合、すなわち、第２の導波路サブセグメント５の第３，４の壁３０，４０の出射端３４，４４の第３，４の部分３８，４８と、第１の導波路サブセグメント１の第１，２の壁１０，２０の入射端１６，２６の第１，２の部分１８，２８とが接している場合、導波路セグメント５は、長方形形状である。これは、厚さ方向から見た場合の導波路セグメント６４の形状と一致している。閉鎖状態とも言えるこの状態では、導波路セグメント５の幅Ｗｗｓは、最小値である。
【００６４】
許容誤差を補うため、たとえば、溶着される部品Ｔ，Ａは、閉鎖状態における導波路セグメント５によって提供される、より大きな幅または長さを有している。第１，２の導波路サブセグメント１，３は、幅方向において、互いに移動することができる。第１，２の導波路サブセグメント１，３の間の距離の値は、好ましくは０ｍｍ〜８ｍｍであり、より好ましくは０ｍｍ〜５ｍｍである。つまり、導波路セグメント５の幅は、増加する。特に、第１，２導波路サブセグメント１，２の傾斜部分１８，２８，３８，４８は、エネルギー損失を最小限に抑えることができ、同時に、導波路セグメント５の幅Ｗｗｓの調整機能を提供する。
【００６５】
導波路セグメント５に柔軟性をさらに持たせるため、第１，２の導波路サブセグメント１，３は、初めは互いに間隔を空けて配置する。これにより、導波路セグメント５の幅Ｗｗｓは、広がるだけでなく、狭まることができる。導波路セグメント５の幅Ｗｗｓを狭めることで、導波路６２によって提供される実際の溶着シームラインを所望の溶着シームラインに適応させることができる。これについて、以下に説明する。
【００６６】
図２は、第１，２の導波路サブセグメント１，３で構成される導波路セグメント５の、別の実施形態を示す斜視図である。図１と同一の要素は、同一の符号で表記する。図１とは異なり、角度α１、α２、α３、α４は約６９°であり、ライトガイドは図示されていないが、円の図示により示されている。
【００６７】
さらに別の実施形態を、図３，４に示す。本実施の形態において、角度α１、α２、α３、α４は、約７０°である。その他の構成については、上述の説明が参照される。
【００６８】
図５は、他の実施形態であり、第１の幅Ｗ１と第２の幅Ｗ２とが異なり、かつ、第３の幅Ｗ３と第４の幅Ｗ４とが異なる実施形態である。これにより、第２端面上のギャップ、すなわち第２の壁２０と第４の壁４０との間に形成されるギャップは、第１端面上のギャップ、すなわち第１の壁１０と第３の壁３０との間に形成されるギャップに対して、ずれている。換言すれば、第１端面および第２端面のギャップにより定義された面は、前述のように、高さや幅方向に対して傾斜するだけでなく、厚さ方向に対して角度を有する。このようなデザインのため、ギャップが互いに平行に配置されず、エネルギー損失はさらに減少する。
【００６９】
ここで、図６〜８を参照して、それぞれのツール６０について、詳細に説明する。上述のように、ツール６０は、複数の基本的な導波路セグメント６４で構成された導波路６２を有している。さらに、導波路６２は、本実施の形態における導波路セグメント５を１つ含む。実施例に示されるように、導波路６２は、長方形形状の溶着シームラインを覆うようにデザインされている。本実施の形態において、ツール６０は、上部ツールであるが、下部ツールでもよい。
【００７０】
さらに、図１に関して、特に上述したように、２つの隣接する導波路セグメント６４，５間の距離は、調整することができる。調整により生じたギャップは、導波路セグメント６４，５の高さＨｗｓに対して平行に延びる。このように、複数の導波路セグメント６４，５で構成されるツール６０は、導波路６２の長さを調整する複数の機能を提供し、使用時に実際の溶着シームラインを所望のシームラインとして提供する機能と、導波路の長さを調整する機能を提供する。この点に関して、まず初めに、導波路セグメント５に提供される調整機能を使用することが好ましい。さらなる調整が必要な場合、隣接する２つの導波路セグメント６４，５の間の距離を調整することもできる。これに関しては、隣接する導波路セグメント６４，５を調整すると、導波路セグメント６４，５の高さとギャップが平行に延び、より高いエネルギー損失が引き起こされるため、導波路セグメント５を調整する場合と比較してあまり好ましくない。
【００７１】
ツールは、少なくとも２つの導波路セグメント５を備える。好ましくは、各導波路セグメント５は、導波路６２の全長に対して、互いに等間隔で配置される。実施例に示されるように、互いに溶着される部品は、長方形形状の溶着シームラインに沿って溶着される。このように、導波路６２は、長方形形状の溶着シームラインを提供する。使用時に、ツール６０の導波路６２により提供される溶着シームラインを効果的に調整するため、２つの導波路セグメント５が使用される。好ましくは、各導波路セグメント５は、長方形の長辺に沿って配置される。これは、長方形の短辺における許容誤差と比較して、長辺の誤差の影響の方が大きいためである。また、たとえば、本発明の導波路セグメントを互いに等間隔に配置することで、溶着シームラインを確保できる。さらに好ましくは、特にこのような長方形形状においては、本発明の導波路セグメントを４つ使用し、それぞれの導波路セグメントが長方形の各辺と関連している。これにより、本発明は、許容誤差を補うための最大の調整機能が提供される。
【００７２】
導波路セグメント６４，５は、カップリング構造５０を構成する。カップリング構造５０は、それぞれの導波路セグメント６４，５が、ツール６０と接続することによって構成される。実施例に示されるように、全ての導波路セグメント６４，５は、一つの共通カップリング構造５０によって、ツール６０と連結している。さらに、このようなカップリング構造５０は、１つまたは複数のライトガイド７を導波路セグメント６４，５に連結させるために使用することができる。つまり、カップリング構造５０によって、導波路セグメント６４，５を、溶着用の配置におけるそれぞれのツール６０と一体化することができる。
【００７３】
また、導波路セグメント６４，５は、調整構造５２を備える。調整構造５２は、第１の端部とカップリング構造５０とが連結され、第２の端部と第１，３の壁１０，３０とが連結されている。特に、少なくとも１つのガイド手段５４は、第１の導波路サブセグメント１、および／または、第２の導波路サブセグメント３をガイドするため、少なくとも導波路セグメント６４，５の幅Ｗｗｓによって定義された軸に沿っている。このように、導波路セグメント５の幅Ｗｗｓ、および／または、導波路６２の長さの調整は、調整構造５２によって行われる。調整構造５２のため、導波路６２は、取り外して分解したり、組み立て直して再構成する必要がない。
【００７４】
図９を参照して、長さ調整方法の一実施形態について説明する。ステップｉでは、所望の導波路の長さを決定する。導波路の長さは、２つのプラスチック部品を互いに溶着するために必要とされる長さであり、意図される溶着シームラインに基づく。次に、ステップｉｉにおいて、決定した導波路の所望の長さと、実際の導波路の長さとを比較する。最後に、ステップｉｉｉにおいて、第１，２の導波路サブセグメントの間の距離に合わせて、実際の導波路の長さを所望の長さに調整する。
【００７５】
好ましくは、長さ調整方法は、ツールの操作を停止させる前に行われる。さらに好ましくは、所定の時間間隔の後に、長さ調整方法が行われる。このように調整方法が行われることで、操作を停止させないことで生じるツールおよび／または配置構造による許容誤差が補われる。また、特に好ましい実施形態において、長さ調整方法は、部分的に自動的に行われる。自動的な調整は、制御ユニット、および、所望のシームラインと実際のシームラインとの間にみられる差を測定するための各センサによって行われる。
【００７６】
プラスチック溶着用の配置構造、特に、レーザ透過溶着用の配置構造について、図１０を用いて説明する。ステップＩでは、互いに溶着される２つのプラスチック部品が、取付装置に配置される。続くステップＩＩでは、レーザ光源によってレーザ光が生成され、レーザ光は、ライトガイド、好ましくは複数のライトガイドを通過して、本発明におけるツールの導波路を通過する。ステップＩＩＩでは、導波路から出射されたレーザ光によって、互いに溶着されるプラスチック部品を溶着する。
【００７７】
図１１ａを参照して、本発明における第１の導波路サブセグメントの製造方法の一実施形態について説明する。ステップａ１では、第１の壁は、入射端において、第１の高さに対して第１の角度α１を有する第１の部分に向かって少なくとも延在している。第１の角度α１の値は、０°＜α１＜９０°であり、好ましくは５°＜α１＜８５°、さらに好ましくは１０°＜α１＜８０°である。ステップｂ１では、第２の壁は、入射端において、第２の高さに対して第２の角度α２を有する第２の部分に向かって少なくとも延在している。ここで、第２の角度α２の値は、０°＜α２＜９０°であり、好ましくは５°＜α２＜８５°、さらに好ましくは１０°＜α２＜８０°である。ステップａ１およびｂ１は、同時に行われることもあれば、任意の順で行われることもある。
【００７８】
ステップｃ１では、反射層は、第１，２の内面に適用される。したがって、ステップｄ１において、第１の内面は、第２の内面と対向する位置に配置される。これにより、第１の導波路サブセグメントの第１の深さは、第１の内面と第２の内面との間の距離によって定義される。
【００７９】
図１１ｂを参照して、本発明における第２の導波路サブセグメントの製造方法の一実施形態について説明する。本実施の形態における製造方法は、上述した第１の導波路サブセグメントの製造方法と対応しているが、第１，２の壁でなく第３，４の壁である点が、先の説明と異なる。つまり、ステップａ２において、第３の壁３０は、出射端において、第３の高さに対する第３の角度α３を有する第３の部分に向かって少なくとも延在している。ここで、第３の角度α３の値は、０°＜α３＜９０°であり、好ましくは５°＜α３＜８５°、さらに好ましくは１０°＜α３＜８０°である。ステップｂ２では、第４の壁４０は、出射端において、第４の高さに対する第４の角度α４を有する第４の部分に向かって少なくとも延在している。ここで、第４の角度α４の値は、０°＜α４＜９０°であり、好ましくは５°＜α４＜８５°、さらに好ましくは１０°＜α４＜８０°である。ステップａ２およびｂ２は、ステップａ１，ｂ１と同様に、同時に行われることもあれば、任意の順で行われることもある。
【００８０】
ステップｃ２では、反射層は、第３，４の内面に適用される。ステップｄ２では、第３の内面は、第４の内面と対向する位置に配置される。これにより、第２の導波路サブセグメントにおける第２の深さは、第３の内面と第４の内面との間の距離によって定義される。
【符号の説明】
【００８１】
１  第１の導波路サブセグメント、３  第２の導波路サブセグメント、５  導波路セグメント、７  ライトガイド、１０  第１の壁、１２  第１の内面、１３  第１の外面、１４  （第１の）出射端、１６  （第１の）入射端、１８  第１の部分、２０  第２の壁、２２  第２の内面、２３  第２の外面、２４  （第２の）出射端、２６  （第２の）入射端、２８  第２の部分、３０  第３の壁、３２  第３の内面、３３  第３の外面、３４  （第３の）出射端、３６  （第３の）入射端、３８  第３の部分、４０  第４の壁、４２  第４の内面、４３  第４の内面、４４  （第４の）出射端、４６  （第４の）入射端、４８  第４の部分、５０  カップリング構造、５２  調整構造、５４  ガイド手段、６０  ツール、６２  導波路、６４  基本的な導波路セグメント。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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