(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
継目部分より組立てられる中空体を固定保持する装置と、継目区域を形成する継目部分の継目面を押圧する力の生成装置と、継目区域に沿って導かれそして溶接を行うレーザ光線を継目区域にもたらす工具ヘッドとを有する、開口部を備えた中空体を形成する複数個の熱可塑性合成物質部分（継目部分）を溶接する装置において、
前記保持する装置および前記力の生成装置が、真空ポンプ（４）と結合しかつ一方の側が開放した真空室（２）を有する単一の真空ホルダー（１）であり、前記真空室が中空体と共同して真空可能な閉止室を形成しており、
真空室（２）の開放側がその横断面にて中空体の開口部よりも小さく構成され、そして中空体が開口部を形成する終端面を介して真空室（２）の開放側を囲むパッキン板（３）に載置されていることを特徴とする、装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、中空体を形成する熱可塑性合成物質部分をレーザ光線により溶接する装置に関し、その前提部は日本特許第１１３４８１３２号明細書より周知である。
【０００２】
〔従来の技術〕
熱可塑性合成物質部分（継目部分）は、継目部分の溶融に各種の形式のエネルギー、レーザ光線をも用いるいろいろの溶接方法により互いに結合することができる。
【０００３】
ドイツ特許第１９５１０４９３号明細書には、熱可塑性ケーシングと熱可塑性ケーシング部分をレーザにより溶接する方法とが記載されている。この基本的技術思想は、溶接すべき両ケーシング部分が、少なくとも継目区域の範囲（溶解が行われる全範囲）で、１つにはレーザ光線に対し著しく透明性な材料と、もう１つにはレーザ光線を著しく吸収する材料とからなり、そしてレーザ光線がまずレーザ光線に対し透明性ある材料を貫通し、つづいてレーザ光線を吸収する材料に当たるように、レーザ光線をケーシングに指向させることにある。
【０００４】
溶接結合の生成に必要なエネルギーを継目部分の１つを介して継目区域に達し得るようにすることにより、ケーシングにおける溶接継目の形成を自由に配置する可能性があり、すなわち溶接継目は平面内にある必要はなく、三次元にまたはケーシング内部にも延びることができる。これは基本的に、熱可塑性ケーシングの溶接のための従来技術より周知の方法に比べ、ケーシング部分の形状構成および継目区域の形状構成の著しく多様な可能性を達成するものである。さらに、壁厚の大きいケーシングも溶接可能である。継目部分は、突き合わせてまたは重ねて互いに結合することができる。
【０００５】
このように生ずる溶接継目は、継目部分間の密な結合を保証し、しかも後での作業を避けるべく溶解はみ出しなく形成することを目指すものであるが、その品質は、従来技術ではいろいろな手段により影響されている。その場合、生ずる溶解の形成に影響する継目区域の範囲におけるケーシング部分の特に構造的形成、または（および）所定の継目遊隙を得るため、溶接方法の間結合すべきケーシング部分間における拘束（力拘束または形状拘束）の生成が問題である。
【０００６】
ドイツ特許第１９５１０４９３号明細書には、冷たくなるまでの継目区域への圧力作用により溶接継目の品質を向上させることが記載されている。この際、圧力作用はレーザ光線の焦点に近接して有利に行い、それによりレーザ光線の工作物内への進入が妨げられないようにしている。レーザ光線の範囲に透明な緊締手段を用い、レーザ光線の作用範囲に直接圧力作用を行い得るようにする技術思想も言及されている。圧力作用は、継目区域に沿うレーザ光線の運動に従って導入するのが有利であるとされている。
【０００７】
ここで提案されているように、力作用を生成することは、一方において、継目区域の範囲にて緊締手段が接合し得るように継目部分を成形しなければならないという欠点がある。緊締手段の後での導入は常時の確認と解除とを必要とし、これは特に装備技術上の出費を伴う。さらに、緊締手段の後での導入時のその都度の力作用は、方法実施の時間がそれにより高められてはならないとき、時間的に非常に限られたものとなる。
【０００８】
ドイツ特許第４４３２０８１号明細書には、放射エネルギーによる溶接のため継目部分を固定する装置は、その出費のために欠点として批判されている。結合すべき部分を固定する装置なしで、放射エネルギーを用いて合成物質部分を互いに溶接し得る解決策を見出す課題が設定されている。その解決策は、特に溶解の形成とともに生ずる力作用（溶解圧）の方向に形状拘束により、例えばロック結合またはねじにより、継目部分を互いに固定することにある。また、継目部分をねじ継ぎ手または磁石のような内部摩擦力により互いに固定することも提案されている。その場合この固定は、局部的に発生しかつ継目輪郭に沿う放射施工とともに移動する溶接圧力を受容するだけの寸法とすればよい。
【０００９】
しかし、これはいずれにしても、両継目部分に特別の構造的手段を与えなければならないことを意味する。これは、機能と所望の形状イメージが矛盾しないときでも、例えば前記の磁石またはねじ結合に対し必然的に高い予備製作費および付加的な材料費を意味する。大量生産に際し、この高くなった多出費は、常時再使用可能な固定のための装置に対する出費をはるかに超える。
【００１０】
ドイツ特許第４２２５６７９号発明は、ケーシング上側部分とケーシング下側部分との溶接方法および装置に関し、その場合溶接すべきケーシング部分の間にフイルタ板が挿着されている。この場合は、継目遊隙の寸法許容差および継目の強度に関し特に高い要請が設定されねばならない。常時の品質管理を行う必要がある。記載の装置では、溶接すべき各部分が上下に配置されて押圧装置で押し付けられ、他方でレーザ光線が溶接すべき継目に沿って導かれる。押圧装置またはこれにより生成される押圧力について、なんらの実施例も記載されていない。
【００１１】
日本特許第１１３４８１３２号より、同じくレーザ溶接方法および装置が周知である。この場合も、中空体を形成する２つのケーシング部分が互いにレーザにより溶接される。中空体として、具体的には反射体を具備する照明具をケーシング下側部分として、そして照明板を具備する照明具をケーシング上側部分として名づけている。反射体は、その縁を介して保持装置のシリンダ壁上に載り垂直に固定配置されている。照明板に載る押圧装置が、照明板を反射体の縁に固定して押し付けている。保持装置および押圧装置は、一方では、これらが両継目部分を継目区域を形成するそれらの継目面に押圧することにより、共同して従来技術より周知の押圧装置または締付装置の機能を充足し、他方にて、溶接プロセスの実施のため継目区域に沿って導かれるレーザに対しケーシングの保持とその位置決めの用をなす。継目面を押圧する従来技術より周知の解決策に対し、この解決策は付加的にケーシングを保持しかつ位置決めすることを特徴とする。勿論示された装置は、その使用において、ケーシングの形状およびケーシングにおける継目区域の位置に関し狭く限定されている。さらに、押圧装置はその形状形成を照明板の表面形状に適合させる必要がある。
【００１２】
このような装置が、継目面の押圧およびケーシングの保持以上に別の機能を充足することは、従来技術より周知ではない。
〔発明が解決しようとする課題〕
【００１３】
本発明の課題は、数個の継目部分よりなり開口部を備える中空体をレーザ光線により溶接するため固定保持し、まとめて結合し、そして溶接縫目の密封性を検査することのできる装置を作り出すことである。該装置は、継目区域に均一な継目圧力を生成することおよびいろいろに成形した多様な中空体に対し使用可能であることを目的とする。
【００１４】
〔課題を解決するための手段〕
前記の課題は、請求項１の前提部に記載の装置に対し、保持する装置および力の生成装置が、真空ポンプと結合しかつ一方の側が開放した真空室を有する単一の真空ホルダーであり、前記真空室が中空体と共同して真空可能な閉止室を形成し、真空室の開放側がその横断面にて中空体の開口部よりも小さく構成され、そして中空体が開口部を形成する終端面を介して真空室の開放側を囲むパッキン板に載置されることにより解決される。
【００１５】
〔発明の作用および効果〕
本発明の本質的な技術思想は、一方の側が開放した真空室を中空体の開放部を有する継目部分でもって閉止することにより、真空室が真空にされたとき、中空体を形成する継目部分間のすべての継目区域が、その位置と幾何学的形状に関係なく、継目圧力を与えられることにある。
【００１６】
〔発明の実施の形態〕
以下に、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する。
図１に示す装置は、主として、真空室２およびパッキン板３を具備する真空ホルダー１と、真空室２と連結する真空ポンプ４と、圧力センサ５と、信号発生ユニット６と、制御ユニット７とよりなる。該装置は、数個の継目部分より組み立てられた中空体の保持、継目面の押圧、および継目面間に生成される溶接継目の密封性の検査の用をなす。
【００１７】
真空ホルダー１の具体的な構成上の形成は、保持すべき中空体の形状に依存して変化可能である。図１に示す実施例では、下側継目部分である反射体８と上側継目部分である照明板９とからなるランプケーシングが保持されるものである。反射体８は、照明板９の反対端部が回転対称に構成され、その対称軸線の周りに開口部を有する。この開口部を囲む終端面は、半径方向の平面である。この平面でもって、反射体８は真空室２に載置されるパッキン板３上に置かれる。
【００１８】
真空室２はいずれにしても１側が開放した室であり、全中空体を真空ホルダー１内に挿着した後始めて、中空体とともに真空可能な閉止された室を形成する。反射体８をパッキン板３上に載置すると、反射体８は、その開口部が真空室の開放側を完全に閉じるように、反射体の周面を介してＯ-リング１０内を導入される。
【００１９】
図１に示すランプケーシングでは、両継目部分はなお自由な並進運動方向に形状拘束的に互いに結合されている。この場合、形状拘束は単に組立ての補助であり、継目区域の外部を被覆する。真空室２内に負圧が印加された後、該形状拘束はもはや保持機能を有しない。負圧の生成でもって、照明板９はその継目面で反射体８の継目面に負圧に比例した力で押圧され、それにより反射体８自体をもその開口部周りの平面でパッキン板３上に押圧する。従来技術より周知の緊締手段のいずれでも、溶接工具に継目区域を自由に近づけることを阻害することなしに、均一なかつ制御容易な継目圧力を生成することはできない。
【００２０】
レーザ光線を継目区域に指向させる工具ヘッド（図示せず）は、いろいろな方向より軸から半径方向に継目区域へ向けることができる。それにより、継目区域は中空体における殆ど任意の位置を採ることができる。２つ以上の継目部分よりなる中空体も、前記の真空ホルダー１によりレーザ溶接のために保持することができる。ここに選択したランプケーシングの例に関して、例えば照明板を数個の部分より組立てて反射体と結合することが可能である。基本的には、各継目部分の形状は重要でなく、それらは開口部を有する中空体を共通して形成すればよい。
【００２１】
以下に、図１に示す装置の機能態様を説明する。
反射体８を真空室２上に載置し、照明板９を反射体８に継ぎ合わせ（勿論両部分を前もってつなぎ合わせることも可能）、そして適宜の高さの負圧を生成した後、レーザ溶接方法が始まる。従来の方法および装置と同じく、レーザ光線は継目区域に沿って導かれる。溶接プロセスの完了後、溶接縫目が密であるかどうかを検査するため、負圧はなおしばらく維持される。それにより、本発明による装置はその第３の機能がかなえられる。
【００２２】
圧力センサ５を介して負圧が制御される。図１に示す実施例では、圧力センサ５が信号発生ユニット６と制御ユニット７とに結合されている。信号発生ユニット６は、例えば圧力の上昇と降下を図示する画像信号発生ユニット、すなわちモニターとすることができる。該ユニットは、例えば、溶接縫目の密でないことに起因する過度に速やかな圧力上昇の場合、音響信号を発することも可能である。しかし該ユニットを、１００％の品質制御の証拠のため検査結果を記録するプリンタとすることもできる。圧力センサ５の測定結果を真空ポンプ４と結合されている制御ユニット７に送ることにより、一定の継目圧力を保証するため、特に溶接方法の間圧力上昇に依存する負圧生成の制御が可能となる。制御ユニットにより、溶接方法の間一定の継目圧力の代わりに所定の圧力経過を実現することも当然に可能である。
【００２４】
第１の実施例にて挙げた信号発生ユニット６は、装置について密閉性検査を行わないとき必要ではない。基本的には、装置の使用はレーザ溶接の適用に限定されない。しかし、該使用は特に有利に適用可能である。なんとなれば、工具ヘッドをケーシングに導入する可能性は全く影響されないままであり、従ってレーザ溶接の利点は完全に果たされ得るからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  装着された第１のケーシングを有する真空ホルダーの実施例を備える本発明による装置の図式図である。
【符号の説明】
１      真空ホルダー
２      真空室
３      パッキン板
４      真空ポンプ
５      圧力センサ
６      信号発生ユニット
７      制御ユニット
８      反射体
９      照明板
【図１】
0004102588.tif 000002