(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットプレート技術を用いて少なくとも１つの組立体を製造するための中空プラスチック物品を融着する融着機であって、ホットプレートと、前記ホットプレートを加熱する手段と、面と面とを一体に融着すべき各物品の表面に相当する融着リップを一体化するために、物品を保持して位置決めする手段と、融着リップ間で前記ホットプレートを移動させる手段と、前記ホットプレートに対して物品を押圧する手段とを有する融着機において、
前記融着機はコールドプレートを更に有し、前記コールドプレートの温度は、ＨＤＴ、すなわち、ＩＳＯ第７５標準規格に従って測定した加熱撓み温度と、ポリマーの溶融範囲が始まる温度との間にある、
ことを特徴とする融着機。
【請求項２】
前記ホットプレートおよびコールドプレートが、少なくとも１つのホットゾーンおよび少なくとも１つのコールドゾーンを備えた１つの同じプレートであることを特徴とする請求項１に記載の融着機。
【請求項３】
前記プレートが平らではないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の融着機。
【請求項４】
融着サイクルで中空プラスチック物品を融着する方法において、
（ａ）サイクルの開始時に、一体に融着すべき少なくとも２つの物品を、これらの融着リップが互いに対面するように位置決めする工程と、
（ｂ）温度が、ＨＤＴ、すなわち、ＩＳＯ第７５標準規格に従って測定した加熱撓み温度と、ポリマーの溶融範囲が始まる温度との間にあるコールドプレートを移動させ、かつ、互いに対向して配置された各物品の融着リップ間に移動させる工程と、
（ｃ）前記融着リップの輪郭を変形させかつ前記融着リップの一致性を最適に調節するのに必要な圧力および時間をかけて、前記コールドプレートの２つの面に対して物品を押圧する工程と、
（ｄ）前記コールドプレートから離れる方向に物品を移動させる工程と、
（ｅ）前記コールドプレートを引っ込める工程と、
（ｆ）前記融着リップが接触したときにリップのプラスチックを溶融させることができる充分に高い温度をもつホットプレートを移動させかつ互いに対向して配置された各物品の融着リップ間に移動させる工程と、
（ｇ）少なくとも、前記ホットプレートと接触するリップの表面で物品が溶融し始めるのに充分な長さの時間をかけて、前記ホットプレートの２つの面に対して物品を押圧する工程と、
（ｈ）前記ホットプレートから離れる方向に物品を移動させる工程と、
（ｉ）前記ホットプレートを引っ込める工程と、
（ｊ）溶融材料を融着させかつ固体相に戻すのに要する時間をかけて両物品を互いに押圧し、加熱されたリップを接触させる工程と、
（ｋ）かくして得られた組立体を取り出す工程と、
を含むことを特徴とする中空プラスチック物品の融着方法。
【請求項５】
前記ホットプレートおよび前記コールドプレートが、プラスチックを溶融できない温度をもつ少なくとも１つのコールド領域と、接触されたときにプラスチックを溶融できる充分に高い温度をもつ少なくともホット領域とを備えた１つの同じプレートであることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記プレートが平らではないことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の方法。
【請求項７】
コールドプレートの２つの面に対して物品を押圧する前記工程（ｃ）は、融着作業の直前にホットプレートに対して押圧することにより続けられることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
射出成形された少なくとも２つの中空プラスチック物品を一体に融着して燃料タンクを製造することを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
射出成形された少なくとも２つの中空プラスチック物品を一体に融着することによって、燃料タンクを製造するために、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の融着機を使用することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空物品を融着する機械に関する。
特に、本発明は、ホットプレート技術を用いて少なくとも１つの組立体を製造する機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複雑な形状の物品の製造は、しばしば、完成品の製造に必要とするよりも精巧でなくかつ小形の装置で容易に加工できる、より小さな基本物品を組み立てる技術の使用を必要とする。
プラスチックは成形性および機械加工性が優れているため、プラスチックを使用すると、非常に変化に富んだ複雑な形状をもつ部品および完成品の設計および製造の点で、金属および天然素材の万能性を遙に凌ぐことがよくある。しかしながら、それでも、これらのプラスチックから製造される物品の複雑さの程度が高い場合には、より小さくかつ複雑さの程度が低い部品または物品を組み立てることにより、製造方法を容易にしかつ製造コストを低減させる必要があることが分かっている。また、在来の方法を使用するよりも容易に補助要素を物品内に一体化できるようにすることに対する要望が高まっている。
このような考えは、特に、高い技術性能を要する殆ど全ての分野および用途で使用される物品のように、複雑な形状および寸法条件に合致しなければならない中空物品の分野に適用される。これらの物品の中で、特に当てはまるものとして、狭い空間内に嵌合させなくてはならない複雑な形状をもつチューブおよびパイプ、並びにあらゆる種類の複雑な輪郭をもつ空間内に収容しなければならないボトルおよび容器がある。
このような中空物品の製造に、しばしばプラスチックが使用される。これらの物品の外面が高度に精巧であるときは、より簡単に製造できる幾つかの要素を組み立てることを伴う技術が、ときどき使用されている。プラスチックの場合には、或る好ましい技術によって、小さく簡単な物品を融着することにより複雑な中空物品を得ることができる。
【０００３】
中空プラスチック物品の融着は、融着リップの位置で材料を局部溶融させ、その後、冷却効果によりリップの材料が固体状態に戻るまで、融着すべき物品を一体に押圧する必要がある。リップ表面のプラスチックを溶融するのに必要な熱加入量（heat influx)は、発熱を含む種々の方法、特に、超音波、摩擦、赤外線放射または加熱された工具からの熱伝導等により与えられる。
１つの熱伝導技術、すなわち融着リップに当てられる加熱工具を用いた融着技術が好都合に開発されており、この技術はホットプレート融着（ホットプレート・ウェルディング）と呼ばれている。
英国特許第1,601,468 号には、ホットプレート技術を用いて種々のプラスチックで作られた直平行六面体のハーフボックス（閉鎖ボックスを得るため１つの面が抜けているボックス）を融着する方法および装置が開示されている。
この技術は、物品の他の寸法に比べて厚さが小さく、容易に変形できるボックスの製造に適している。一体に融着すべき各ハーフボックスは、両ハーフボックスが完全に一致して融着中に厳格に平行なリップが維持されるように、金型の内部に固定されかつ壁が金型の内面に押し当てられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、成形金型の使用は、大形機械を必要とするので融着機を非常に複雑化し、融着すべき物品は多数回操作しなければならずかつ長時間に亘って所要温度に維持されなくてはならない。当然の結果として、大形で精巧な機械を使用しなければならないが、このような機械は一般に非常に高価であり、かつ一体融着すべき物品を成形する手段をもたない簡単な融着機より信頼性が低い。
本発明の目的は、既知の融着機の欠点をもたない、中空プラスチック物品の融着機を提供することにある。特に、本発明は、より経済的で、寸法が小さくかつ簡単で、サイクル時間が短く、容易に付属品を組立体内に挿入できる融着機に関する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的のため、本発明によれば、プレートと、該プレート（「ホット」プレート）を加熱する手段と、面と面とを融着すべき各物品の表面に相当する融着リップを一体化するために、物品を保持して位置決めする手段と、融着リップ間でホットプレートを移動させる手段と、ホットプレートに対して物品を押圧する手段とを有する、ホットプレート技術を用いて少なくとも１つの組立体を製造するための中空プラスチック物品を融着する機械において、接触されるプラスチックを溶融させることができない温度をもつプレート（「コールド」プレート）を更に有することを特徴とする融着機が提供される。
【０００６】
用語「融着（welding)」は、機械的見地から単一物品として機能する複合物品組立体を得る目的で少なくとも２つの物品を一体に結合する作業であって、各物品の表面の少なくとも一部に遂行される溶融工程と、物品を互いに接触させる工程と、溶融材料が固体相に戻るまで冷却する最終工程とからなる作業をいう。
一体融着すべき物品は同じ性質を有するものであってもよいし、異なる性質を有するものであってもよい。
特に、一体融着すべき物品は、純粋材料、化学組成物、複合材料、合金または天然物質で作ることができ、これらの材料はこれら自体を用いることもできるし、混合物として使用することもできる。
あらゆる種類のプラスチックが適している。非常に適しているプラスチックは熱可塑性プラスチックのカテゴリに属するものである。
合成熱可塑性プラスチックが好ましい。分解温度より低い融点をもつあらゆる種類の熱可塑性ポリマーまたはコポリマーが適している。最も適当なものは、少なくとも１０℃に亘る溶融範囲をもつ合成熱可塑性プラスチックである。このような材料の例として、これらの分子量に多分散性をもつ材料がある。特に、ポリオレフィン、熱可塑性ポリエステル、ポリケトン、ポリアミドおよびこれらのコポリマーを使用できる。ポリマーまたはコポリマーのブレンドを使用することもでき、例えば（但し、限定するものではない）、カーボン、塩および他の誘導体、ガラス繊維、天然繊維またはポリマー繊維のような無機、有機および／または天然充填物を備えたポリマー材料のブレンドを使用できる。また、少なくとも１つの上記ポリマーまたはコポリマーからなる層を有する多層構造を使用することもできる。
【０００７】
融着作業は、一体融着すべき物品の材料に新しい付加的な材料を付加することにより、本発明の機械で行なわれる。熱可塑性プラスチックの場合、新しい材料として、一体融着すべき物品の少なくとも一方の物品に含まれる材料を使用するのが好ましい。
融着作業は、単に融着表面での材料の相互浸透（貫入）を行なうことにより、新しい材料を付加することなく行なうこともできる。
本発明の融着機は、新しい材料を付加しない融着に最も適している。
本発明による融着機は、中空プラスチック物品の組立体を製造する。用語「中空物品（hollow articles)」は、その表面に少なくとも１つの空所または凹部が存在するあらゆる物品を意味するものと理解すべきである。特に、本発明による機械は、縁部と縁部とが一体融着されるプラスチックシェルの形態をなす中空物品の融着に特に適している。
本発明の機械を使用して、２つ以上のプラスチック物品を融着することもできる。２つの物品は、一体融着するのが好ましい。
【０００８】
本発明による機械は、少なくとも１つのプラスチック組立体を同時に製造することができる。
本発明の機械により採用されるホットプレート技術は、プレートまたは「ホット」プレートと呼ばれる加熱工具と接触させることにより、一体融着すべき表面の一部を局部溶融させる原理に基づいている。これにより、溶融すべきプラスチックとの接触を最大限にするため、表面粗さが非常に小さい耐熱材料で作られる。高熱容量を有しかつ鏡面研摩できる任意の材料が適している。しかしながら、材料は、融着すべきプラスチックに対して化学的に不活性で、かつプラスチックに付着しないことが必要である。このプレートについて可能な材料の中で、セラミックおよび研摩金属を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【０００９】
研摩金属で作られるホットプレートが特に適している。機械的にまたは化学的に研摩される材料が使用される。また、物理的または化学的手法により、プレートの表面上に材料の円滑な膜を付着させることもできる。
一つの変更態様として、ホットプレートへの付着の問題に対する１つの有効な解決法は、一体融着すべき物品の材料に対して不活性である耐熱プラスチックのシース（鞘）でホットプレートを被覆することである。このようなプラスチックの例として、ポリテトラフルオロエチレンおよびポリフッ化ビニリデン等のフルオロポリマーがある。ポリフッ化ビニリデンで被覆された金属プレートは、首尾よく使用されている。
【００１０】
融着機はまた、ホットプレートを加熱する手段を有している。プラスチック物品を処理する機械に使用できる任意の形式を考えることができる。かくして、熱は、伝導、対流または輻射によりホットプレートに伝達される。また、熱は、電磁技術を用いてプレート内で直接発生させることもできる。
融着機では、ホットプレートは、例えば、ジュール効果によりそれ自体が加熱される電気抵抗要素との接触により再加熱できる。一つの変更態様として、ホットプレートを、熱い炎との直接接触により加熱される熱風の流れ中または高温に維持された液体浴中に浸漬することもできる。他の可能性ある変更態様は、ホットプレートを、壁が高温であるキャビティ内に浸漬できる。一つの変更態様として、交流磁界内での電気誘導により、またはマイクロ波内の水性液体中にプレートを浸漬することにより、プレートを加熱することもできる。
【００１１】
本発明による機械は、有利には、一体融着すべき物品を保持する手段を有している。物品を保持する手段は、融着作業を受ける物品を対面させて受け入れかつ支持する手段である。保持手段は、一般に、物品を係止する装置を備えたプラテンの形態に作られる。
本発明による機械には、一体融着すべき物品を位置決めする手段を設けることもできる。これらの手段により、物品の融着リップを一体に対面させる運動を正確に調節できる。これらの位置決め手段により、これらのリップを、ホットプレートを小さな分離ギャップ内に依然として挿入できる距離に匹敵する最小の分離距離で位置決めできる。有利には、位置決め手段は、融着リップがその全長に亘って最高の一致性をもつように、間隔を隔てた物品の位置を調節できる。任意の正確な位置決めシステムが適している。特に、ラック形またはラム形のシステムを機械内に組み込むことができ、これにより、融着すべき物品を非常に正確な態様で一体化できる。
【００１２】
用語「融着リップ（weld lips)」は、中空物品を融着するために、プレートにより加熱され、かつ、互いに接触される物品の表面の部分を意味すると理解すべきである。
特に、位置決め手段は、一体融着すべき物品を操作する手段で構成するのが有利である。用語「操作（manipulation) 」は、機械への中空物品の供給を意味すると理解すべきである。好ましくは、物品の操作は、融着後に機械から組立体を取り出すことも含む。機械への中空物品の供給および機械からの中空物品の取出しは、例えば、ロボットまたはオペレータによる機械への直接装填により行なうことができる。物品の供給および取出しは、機械の外部の１つ以上の装填／取出しステーションで、物品支持パレットを用いて搬送することにより行なうこともできる。位置決め手段は、ロボット、コンベアベルト、チェーン、ベルト、被駆動ローラ、ガイドおよびトンネル、重力または推進流体の推力を含む種々の実用形態に製造できるが、これらに限定されるものではない。
位置決めおよび物品の移動の精度を向上させるため、位置決め手段には、位置サーボコントローラにリンクされたセンサを含む１つ以上の制御システムを設けることができる。サーボコントローラは、空気圧コントローラまたは電子コントローラ、特に少なくとも１つのマイクロプロセッサおよび適当な媒体に記録されたプログラムを有するプログラム可能なコントローラすなわちマイクロコンピュータシステム等のプログラムされた論理要素を含む電子コントローラのカテゴリに属するもので首尾よく構成できる。
【００１３】
本発明による機械はまた、プレートを移動させる手段を有している。これらの手段は、融着作業の前に融着リップ間にプレートを挿入する既知の手段であると理解すべきである。本発明の機械はまた、融着リップの表面の溶融が始まるまで融着リップの加熱を完了したときに、プレートを取り出す手段をも有している。融着リップ間にプレートを挿入する手段および融着リップの加熱後にプレートを取り出す手段は、同一の手段として構成してもよいし、或いは、別々の手段として構成してもよい。好ましくは、プレートを挿入する手段およびリップの加熱後にプレートを取り出す手段に、同じ手段を使用できる。
本発明による機械はまた、プレートに対して物品を押圧する手段を有している。所定の圧力の効果により、物品を互いに接触した状態に維持できる任意の手段が適している。例えば、物品支持プラテンには、両物品を互いに接触状態に押圧しておくのに充分な圧力を継続的な態様で伝達できる油圧または空気圧ラムシステムまたはねじ−ナットシステムを設けることができる。表現「充分な圧力（sufficient pressure)」は、リップの全領域上の溶融プラスチックの相互浸透（貫入）を可能にする圧力に少なくとも等しい圧力を意味するものと理解すべきである。しかしながら、この圧力は、互いに接触している物品の非溶融部分の機械的変形がなく、かつ溶融材料の過剰部分が押圧方向に対して垂直な方向に流れ去るように、或る限度以下に維持されなくてはならない。
【００１４】
本発明によれば、機械はまたコールドプレート、すなわちこれと接触するプラスチックを溶融させることができない温度をもつプレートを有している。本発明によるコールドプレートは、前のフレーズで定められた温度以下の温度までコールドプレートを温度上昇させることができる少なくとも１つの加熱手段が設けられた本発明の機械に適した任意のプレートで構成される。また、コールドプレートは、加熱手段をもたないプレートからなる。
本発明の機械の特定の一実施形態によれば、ホットプレートおよびコールドプレートは、少なくとも１つのホット領域および少なくとも１つのコールド領域を備えた１つの同一プレートであり、用語「ホット」および「コールド」は、プレートについて上述したものと同じである。
用語「領域（region) 」はプレートの全表面の一部をいうものと理解すべきである。これらの部分は連続的または不連続的であり、このプレートの表面の任意の他の部分に対して少なくとも±５℃だけ異なる温度にすることができる。これらの部分は、他の部分に対して少なくとも２０℃の温度差を有するのが好ましい。
【００１５】
本発明による融着機には、平らなプレートを設けることができる。
一つの変更態様として、融着機には、平らでないプレートを設けることもできる。この場合、平らな形状をもたない融着リップを備えた物品の融着が行なわれる。
他の変更形態によれば、本発明の機械には、融着リップを加熱するためのホットプレート以外に、一体融着すべき物品を局部的に加熱する手段を設けることができる。これらの手段は、一体融着すべき物品の、融着リップ以外の領域を加熱するのに使用できる。このような手段の一例として、赤外放射線源がある。これらの手段は、本発明の機械の内部に設けることができ、このような赤外放射線源の一例として、赤外線ランプがある。
【００１６】
上記融着機は、在来の方法を用いるよりも、短時間で容易にかつ少ないエネルギ消費で複雑な物品を製造できる。
従って、本発明はまた、融着サイクルで中空プラスチック物品を融着する方法において、
ａ）サイクルの開始時に、一体に融着すべき少なくとも２つの物品を、これらの融着リップが互いに対面するように位置決めする工程と、
ｂ）融着リップが接触したときにリップのプラスチックを局部的に溶融させるのに要する温度より低い温度をもつプレート（「コールド」プレート）を移動させかつ互いに対向して配置された各物品の融着リップ間に移動させる工程と、
ｃ）融着リップの輪郭を変形させかつ融着リップの一致性を最適に調節するのに必要な圧力および時間をかけて、コールドプレートの２つの面に対して物品を押圧する工程と、
ｄ）コールドプレートから離れる方向に物品を移動させる工程と、
ｅ）コールドプレートを引っ込める工程と、
ｆ）融着リップが接触したときにリップのプラスチックを溶融させることができる充分に高い温度をもつホットプレートを移動させかつ互いに対向して配置された各物品の融着リップ間に移動させる工程と、
ｇ）少なくとも、ホットプレートと接触するリップの表面で物品が溶融し始めるのに充分な長さの時間をかけて、ホットプレートの２つの面に対して物品を押圧する工程と、
ｈ）ホットプレートから離れる方向に物品を移動させる工程と、
ｉ）ホットプレートを引っ込める工程と、
ｊ）溶融材料を融着させかつ固体相に戻すのに要する時間をかけて両物品を互いに押圧し、加熱されたリップを接触させる工程と、
ｋ）かくして得られた組立体を取り出す工程と、
を含むことを特徴とする中空プラスチック物品の融着方法を提供する。
上記フレーズで使用される全ての用語は、上記機械の説明に使用した用語と同じ意味を有している。
用語「融着サイクル（welding cycle)」は、少なくとも２つの中空物品の融着から得られる少なくとも１つの完成組立体の製造に必要な全ての作業を意味すると理解すべきである。サイクルの作業は、第１サイクルから得られる物品と同一の多数の物品を製造するため、不変の順序で意図的に反復される。
【００１７】
本発明の方法によれば、ホットプレートの温度は、融着すべきプラスチックとの接触により該プラスチックを溶融できる充分な温度でなくてはならない。ホットプレートの温度は、使用されるプラスチックの性質に入念に合わせなくてはならない。しかしながら、この温度は、このプレートと接触する融着リップのプラスチックを分解させないため、過度に高くしないと同時に、過度に多量のプラスチックを溶融させない温度にすることが重要である。実際には、この温度は、選択された融着サイクル時間でプラスチックの分解を引き起こす温度より低い温度が選択される。
同様に、ホットプレートに対して物品が押圧される時間は、少なくともリップの表面の物品の溶融を開始させるように設定しなければならないとともに、溶融材料の量が大きくなり過ぎる危険性を制限する時間でなくてはならない。
好ましくは、リップの表面上で開始する材料の溶融が、一体融着すべき物品の厚さを超える深さに亘って表面に対して垂直に生じないように注意しなければならない。
【００１８】
本発明によれば、コールドプレートの温度は、これらのコールドプレートが接触するプラスチックの局部溶融を防止するため充分に適度な温度に維持されなくてはならない。しかしながら、この温度は、このプラスチックを軟化させる温度に等しいレベルに達することができる。用語「軟化（softening)」は、プラスチックがそのＨＤＴ（ＩＳＯ第７５標準規格に従って測定した加熱撓み温度（Heat Deflection Temperature)) に到達しかつこれを超えた瞬間のプラスチックの物理的特性の修正を意味するものと理解すべきである。好ましくは、コールドプレート要素の温度は、この軟化点から出発しかつ問題とするプラスチックの溶融範囲の立上がりの温度の直ぐ下の値に終点する任意の温度にすることができる。
本発明の方法の１つの特定実施形態では、例えば厚さを局部的に変えるか、変形可能な折り曲げ部を挿入して、少なくとも一方の物品に少なくとも１つの優先変形領域を創出することにより、一体融着すべき物品を変形させることができる。
【００１９】
変形を行なう他の手段は、少なくとも一方の物品の少なくとも１つの正確な領域を局部的に加熱することである。
変形を行なう更に別の手段は、プレスにより既に加えられた力に対して垂直な力を加える成形工具を用いて、少なくとも１つの物品を局部的に変形させることである。
各特定のプラスチックについて、コールドプレートの温度パラメータと、物品に加えられる圧力と、リップの一致性の良好な調節および適当な成形を行なうのに要する時間とが最適化される。各特定の場合に、これらの３つのパラメータの各々に割り当てるべき値の設定に対する最良の妥協は、問題とするプラスチックの固有の機械特性、プレート要素の形状、および一体融着すべき物品の形状および寸法に基づいてなされる。
実際の融着時の加圧作業とは異なり、予備成形工程での加圧は、物品を変形させるのに充分な圧力で行なわなくてはならない。
【００２０】
本発明の方法の有利な変更態様は、ホットプレートおよびコールドプレートが、プラスチックを溶融できない温度をもつ少なくとも１つのコールド領域と、接触されたときにプラスチックを溶融できる充分に高い温度をもつ少なくともホット領域とを備えた１つの同じプレートで構成されることにある。
本発明による方法の他の変更態様は、平らでないプレートを使用することにある。この特定の方法によれば、ホットプレートと、別のコールドプレートとを使用できる。或いは、この特定の方法は、前述のように、ホットプレートおよびコールドプレートが１つの同じプレートであるときにも適用できる。
本発明の方法の他の実施形態では、成形作業は、融着作業の直前にホットプレートに対して押圧することにより続けることができる。例えば、リップのプラスチックが溶融し始めかつ転がり作動が開始するやいなや、ホットプレートでの加圧期間中に、該期間の開始時に加えられる成形のための圧力がその後に加えられる圧力とは異なるように圧力プロファイルを負わすことができる。
【００２１】
本発明の方法は、タンクを製造するために、少なくとも２つの中空プラスチック物品を融着すにのに適している。本発明の方法は、燃料タンクの製造に特に適している。また、本発明の方法は、自動車に搭載される燃料タンクの製造に最も適している。
本発明の方法は、射出成形の技術を用いて製造された少なくとも２つの中空プラスチック物品の融着に適している。
また、本発明は、少なくとも２つの中空プラスチック物品を融着することにより燃料タンクを製造する上記融着機を使用する方法を提供する。
特に、本発明は、プラスチック燃料タンクを製造するためのこの機械の使用方法に関する。更に、本発明は、特に、射出成形の技術を用いて製造される少なくとも２つの中空プラスチック物品を一体融着することによりプラスチック燃料タンクを製造する技術に関する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
添付図面の図１〜図１２は、本発明による機械の或る実施形態、並びに射出成形により得られた中空シェルから燃料タンクを製造するための同様な機械を使用する方法の或る実施形態を非制限的な態様で示すものである。
図１は、自動車の燃料タンクを製造するために、２つの中空プラスチックシェルを融着するのに適した本発明の融着機を示す平面図である。融着機本体（１）は２つのステーション、すなわち装填（ローディング）ステーション（２）および取出し（アンローディング）ステーション（３）と、２つのプラスチックシェル（５）をガントリ形ロボット（６）の周辺に運ぶコンベアベルト（４）とを有している。ガントリ形ロボット（６）は、シェル（５）の装填および取出しを行い、かつ図面に符号Ａ、Ｂで示す２つのステーション（２）、（３）の各々に位置するプラテン（７）上にシェル（５）を堆積させる。ステーションＡ、Ｂは、装填および取出しを行なうために交互に作動し、一方のステーションが装填位置にあるときは、他方のステーションが取出し位置にある。これらの装填および取出し作動は、本体（１）で行なわれる融着作業に付随して行なわれる。
融着後、得られたタンク（８）がロボット（６）により取り出されて、コンベアベルト（９）上に置かれる。コンベアベルト（９）は、タンク（８）を検査／包装ステーション（１０）に向かうように搬送する。第２コンベアベルト（１１）が、不合格品（１２）を取り出すために応答作動する。
【００２３】
図２および図３は、本発明による融着機の一部を切断した、それぞれ平面図および側面図であり、該融着機において、燃料タンクを製造するために、２つのプラスチックシェル（２１）、（２２）が一体に融着される。上方シェル（２１）は、上方プラテン（２４）により支持された静止支持アーム（２３）間に把持される。下方シェル（２２）は、同じ方向かつ同じ向き（sense)で連動するラムシステムによりプラテンに対して平行に移動できるアーム（２５）間で把持され、これにより、下方シェル（２２）の軸線（２６）の位置を、上方シェル（２１）の軸線位置に対して微調節することができる。可動アーム（２５）は、ラムシステムを介して下方プラテン（２７）に固定されている。上方プラテン（２４）および下方プラテン（２７）はまた、一体に融着すべきシェルを垂直方向に位置決めしかつ互いに近付ける他のラム（２８）、（２９）にも固定されている。上下のプラテン（２４）と（２７）とにより定められる空間内の高さで両プラテン（２４）、（２７）の周囲に配置された２つのプレートホルダ（３０）、（３１）の各々が、２つのプレート（３４）、（３５）を支持している。プレート（３４）はコールドプレートであり、プレート（３５）は電気抵抗要素により永久的に加熱されるホットプレートである。プレート（４２）、（４３）を移動させかつ該要素の位置を微調節するのに、精密ラム（４２）、（４３）が使用される。ラム（２５）の近くに形状されるギャップ内には赤外線ランプ（４６）が配置されている。
【００２４】
図４は、サイクルの開始時であって、プラテン（２４）、（２７）が互いに最も離れた状態にあり、ロボット（５０）が２つのプラスチックシェル（２１）、（２２）を融着機内に挿入しかつ油圧ピストンの端部に設けられた吸引器（５１）上に付着している本発明の融着機の内部を示す。この時点では、プレート要素（５３）、（５４）が、両プラテン（２４）、（２７）のフィールドより外部の遠隔位置にある。吸引器（５１）が下方シェル（２２）に固定されたならば、シェルを支持し、互いに移動しないように保持するロボット（５０）と一体のクランプ（５５）が、下方シェル（２２）上に上方シェル（２１）が置かれた状態にして開き、かつ、ロボット（５０）がシェルから離れる方向に移動する。次に、プラテン（２４）、（２７）が互いに近づけられる。
【００２５】
図５は、上方プラテン（２４）が上方シェル（２１）と一体化されかつ上方の油圧ピストン（５７）が上方シェル（２１）を上方プラテン（２４）に固定している状態の機械を示す図面である。下方シェル（２２）を支持する下方プラテン（２７）も上方に移動されており、２つのシェル（２１）、（２２）は互いに非常に短い距離を隔てて互いに対面して配置される。
【００２６】
図６は、両プラテン（２４）、（２７）が、融着リップ間にコールドプレート（５３）を挿入できるのに充分な較正した距離だけ隔てて移動された状態を示す。コールドプレートは、プラテン（２４）、（２７）の軸線に向かって移動しかつコールドプレートがプラスチックシェル（２１）、（２２）と一致する位置に配置されると停止する。
次に、図７に概略的に示すように、両プラテン（２４）、（２７）がコールドプレート（５３）上で閉じられる。次に、両シェル（２１）、（２２）に最終形状を付与しかつ融着リップを平らにするため、両プラテン（２４）、（２７）に較正した圧力が加えられる。ガイド（６０）が、両シェル（２１）、（２２）に、それらの最終形状を与え、金型として作用する。両シェル（２１）、（２２）が充分な時間をかけて成形された後、図８から理解されるように、両プラテン（２４）、（２７）が僅かに離れるように再び移動され、かつコールドプレート（５３）が再び移動し始めかつシェル（２１）、（２２）のフィールドの外部に出ると停止する。同時に、ホットプレート（５４）は、プラテン（２４）、（２７）の軸線に向かって移動をはじめる。ホットプレート（５４）の移動は、シェル（２１）、（２２）のフィールド内に位置すると停止する。
【００２７】
次に、図９に概略的に示すように、両プラテン（２４）、（２７）がホットプレート（５４）上に閉じられる。融着リップの表面のプラスチックを局部溶融させるのに必要な時間だけ両プラテン（２４）、（２７）に較正した圧力を加えた後、両プラテン（２４）、（２７）が再び開かれ、かつプレート（５４）が、両シェル（２１）、（２２）のフィールドの外に出るまで、互いに離れるように反対方向に移動され、この状況が図１０に概略的に示されている。
次に、両シェル（２１）、（２２）の融着リップが互いに接触するまで、両プラテン（２４）、（２７）が互いに近づく方向に移動され、この状況が図１１に示されている。
次に、リップのプラスチックが相互浸透（貫入）し、かつ、リップがその後に固体状態に戻るのに必要な時間だけ、較正圧力がプラテン（２４）、（２７）に加えられる。次に、下方の油圧ピストン（５２）および上方の油圧ピストン（５７）が、組み立てられたタンク（６１）を両プラテン（２４）、（２７）から離脱するのと同時に、両プラテン（２４）、（２７）が開かれる。これと同時に、上方吸引器（５６）がタンク（６１）の上壁から離脱される。
【００２８】
次に、図１２において、ロボット（５０）が所定位置に移動してタンク（６１）を把持することが理解されよう。次に、下方吸引器（５１）がこれらの保持力を解放し、タンク（６１）が、ばり取り作業および包装作業（図示せず）を受けるために、ロボット（５０）により融着機の内部フィールドから運び出される。次に、新しいサイクルを再開できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による融着機の概略図であり、特に一体融着すべき物品を操作する手段を示す図面である。
【図２】物品並びにホットプレートおよびコールドプレートを位置決めする手段の１つの特定構造の詳細を示す図面である。
【図３】物品並びにホットプレートおよびコールドプレートを位置決めする手段の１つの特定構造の詳細を示す図面である。
【図４】２つの中空物品を一体に融着する方法（コールドプレートに押圧することにより成形する工程を含む）の全サイクルのうちの一サイクルを示す概略図である。
【図５】２つの中空物品を一体に融着する方法（コールドプレートに押圧することにより成形する工程を含む）の全サイクルのうちの一サイクルを示す概略図である。
【図６】２つの中空物品を一体に融着する方法（コールドプレートに押圧することにより成形する工程を含む）の全サイクルのうちの一サイクルを示す概略図である。
【図７】２つの中空物品を一体に融着する方法（コールドプレートに押圧することにより成形する工程を含む）の全サイクルのうちの一サイクルを示す概略図である。
【図８】２つの中空物品を一体に融着する方法（コールドプレートに押圧することにより成形する工程を含む）の全サイクルのうちの一サイクルを示す概略図である。
【図９】２つの中空物品を一体に融着する方法（コールドプレートに押圧することにより成形する工程を含む）の全サイクルのうちの一サイクルを示す概略図である。
【図１０】２つの中空物品を一体に融着する方法（コールドプレートに押圧することにより成形する工程を含む）の全サイクルのうちの一サイクルを示す概略図である。
【図１１】２つの中空物品を一体に融着する方法（コールドプレートに押圧することにより成形する工程を含む）の全サイクルのうちの一サイクルを示す概略図である。
【図１２】２つの中空物品を一体に融着する方法（コールドプレートに押圧することにより成形する工程を含む）の全サイクルのうちの一サイクルを示す概略図である。
【符号の説明】
２１  上方シェル
２２  下方シェル
２４  上方プラテン
２７  下方プラテン
５０  ロボット
５１  吸引器
５２  油圧ピストン
５５  クランプ
【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１１】
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【図１２】
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