CN108778696A - 用于制造成型件单元的方法和相应的制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于由第一塑料成型件(3)和第二塑料成型件(4)通过激光焊接来制造成型件单元(1)的方法，其中，第一塑料成型件(3)至少部分地由第一材料制成，第二塑料成型件(4)至少部分地由可以与第一材料焊接的第二材料制成，其中，第二塑料成型件(4)的焊接区域(6)布置在第一塑料成型件(3)的阶梯式收纳部中，或者反之。在此设置：使第一塑料成型件(3)和第二塑料成型件(4)在激光焊接期间沿位移方向彼此相向地位移。本发明还涉及一种用于制造成型件单元(1)的制造装置。

Description

用于制造成型件单元的方法和相应的制造装置
技术领域
本发明涉及一种用于由第一塑料成型件和第二塑料成型件通过激光焊接来制造成型件单元的方法，其中，第一塑料成型件至少部分地由第一材料制成，并且第二塑料成型件至少部分地由能够与第一材料焊接的第二材料制成，其中，第二塑料成型件的焊接区域被布置在第一塑料成型件的阶梯式收纳部中或反之。本发明还涉及一种用于制造成型件单元的制造装置。
背景技术
该方法用于制造成型件单元。为此，首先至少提供第一塑料成型件和第二塑料成型件。随后，将用于制造或构成成型件单元的第一塑料成型件和第二塑料成型件通过激光焊接彼此连接。为了能够进行激光焊接，第一塑料成型件至少部分地由第一材料制成，并且第二塑料成型件至少部分地由第二材料制成。作为第一材料以及作为第二材料分别使用一种塑料。
例如，第一材料是激光透射的，与之相反，第二材料是激光吸收的。这意味着，针对用于激光焊接的激光束或者说激光光线的波长或波长范围的第一材料具有比第二材料更高的透射率，或者反过来说，用于该波长或波长范围的第二材料具有比第一材料更大的不透明度。但是还可能存在另一种实施方式，其中，第二材料是激光透射的，第一材料是激光吸收的。第一材料可以与第二材料焊接，并反之亦然。这意味着：这两种材料通过激光焊接彼此形成材料配合的连接或者说被置于到这种材料配合的连接中。
为了实现激光焊接，激光束例如被取向为，其首先经过第一塑料成型件，并至少部分地穿过第一塑料成型件到达第二塑料成型件。因此，激光束至少部分地对准第一塑料成型件。优选地，到达第二塑料成型件的激光束或者激光束的一部分完全穿过第一塑料成型件。如果第一材料是激光透射的且第二材料是激光吸收的，则第一材料相比于第二材料的更高的透射率将允许这一情况发生。
在上述示例的范畴内，在激光焊接期间，通过激光束将能量带入到第二塑料成型件中，并在那里在激光吸收的第二材料中转化为热量。相应地，第二塑料成型件在激光束的影响下被局部地加热。在激光焊接期间，第二塑料成型件或者说第二材料借助于激光束基于激光束所产生的热量而局部地熔化，由此获得第一塑料成型件与第二塑料成型件的材料配合连接。
附加地或替代地，第二塑料成型件中所积累的热量可以通过热传递从第二塑料成型件被传递到第一塑料成型件上，从而也使得第一塑料成型件的温度上升。这可能导致：第一塑料成型件或者说第一材料也局部地熔化，并与第二塑料成型件或者说第二材料、特别是熔化的第二塑料成型件或者说熔化的第二材料连接。
例如，第一塑料成型件和第二塑料成型件分别作为流体管路元件。优选地，第一塑料成型件是流体联接件、特别是流体快速联接件，而第二塑料成型件是流体管路或流体管。这种由流体联接件和流体管路组成的单元经常用于机动车领域，例如用于建立燃料连接。
特别优选地，第一塑料成型件和第二塑料成型件利用不同的制造工艺制造。例如，第一塑料成型件通过注塑成型构成，且第二塑料成型件通过挤压构成。就此而言，第一塑料成型件可以作为注塑成型件，而第二塑料成型件可以作为挤压成型件。
例如由现有技术已知专利文献WO2008/068328A2。其描述了一种用于对至少两个由塑料制成的构件、特别是管和承载板进行激光焊接的方法，其中，第一构件至少局部地对于激光焊接时所使用的激光束具有相对高的穿透性，并且其中，第二构件至少局部地对于激光焊接时所使用的激光束具有相对低的穿透性。通过在激光焊接过程中利用折射和/或反射使激光束到达对应焊接部位，应该能够实现用于这些构件的紧凑的结构形式。这样的操作模式在任何情况下都需要非常高的成本用于监视。相应的装置仅在技术上就难以实现并且在转换上成本高昂。
发明内容
因此，本发明的目的在于提出一种用于制造成型件单元的方法，该方法相对于已知的方法具有优点，特别是允许以简单的方式过程可靠地监视激光焊接和识别废品。
本发明的目的通过具有权利要求1特征的方法来实现。在此设置为，在激光焊接期间使第一塑料成型件和第二塑料成型件沿位移方向彼此相向地位移。因此，总的来说设置：首先将第二塑料成型件、特别是其焊接区域布置在第一塑料成型件的阶梯式收纳部中。随后，在激光焊接期间使第一塑料成型件和第二塑料成型件彼此相向地位移。在此所采用的位移方向优选在第一塑料成型件和/或第二塑料成型件的纵向中心轴线的方向上。第一塑料成型件的纵向中心轴线和/或第二塑料成型件的纵向中心轴线例如相应于处于对应的塑料成型件中的凹部(在第一塑料成型件的情况下特别是所述收纳部)的纵向中心轴线。
至少第一塑料成型件具有特殊的设计或者说构型。因此，其具有阶梯式收纳部，该收纳部被构成用于至少局部地接收第二塑料成型件或者说焊接区域。当然可以反过来使第二塑料成型件具有阶梯式收纳部，然后将该收纳部设置用于至少局部地接收第一塑料成型件或者说第一塑料成型件的焊接区域。阶梯式收纳部是指对应的塑料成型件的一凹部，该凹部在塑料成型件的纵向中心轴线的方向上具有不同的横截面，即，在沿轴向方向彼此间隔开的横截面上具有不同的尺寸或者说横截面面积。焊接区域是各另外的塑料成型件的，亦即第一塑料成型件或第二塑料成型件的如下这样的区域或者说子区域，其借助于激光焊接与具有收纳部的塑料成型件形状配合地连接。
为简洁起见，下面将始终仅参考第一塑料成型件具有收纳部的实施方式，第二塑料成型件被布置在该收纳部中或者能够被布置在该收纳部中。但是显而易见的是，对应的实施方式总是能够转换为与其相反的实施方式，即，第二塑料成型件具有所述收纳部，第一塑料成型件被布置在该收纳部中。
为了借助于激光焊接实现形状配合的连接，在所述收纳部中构造一阶梯，通过该阶梯改变了尺寸或者说横截面面积。优选地，该阶梯代表用于第二塑料成型件的抵靠元件或者说末端止挡件。就此而言，用于第二塑料成型件的抵靠面位于该阶梯上。优选地设置：将第二塑料成型件置入该阶梯式收纳部中，直至其抵靠在该阶梯上。随后执行激光焊接。在激光焊接期间，第二塑料成型件和第一塑料成型件、特别是其阶梯彼此压靠。基于通过激光焊接而熔化的第一材料和/或第二材料，两个塑料成型件能够彼此相向地位移，这是由于施加了相应的位移力到第一塑料成型件和/或第二塑料成型件上而导致的。
优选地，收纳部至少局部地、特别完全是柱形的，特别是圆柱形的。但是根据阶梯的取向也可以得到收纳部的其他形状。换句话说可以设置为，收纳部在离开阶梯的地方是柱形的、特别是圆柱形的，特别优选完全是柱形的、特别是圆柱形的。收纳部例如-至少沿轴向方向看-从阶梯延伸至收纳部的与阶梯相对置的通入口。
为了执行激光焊接而产生激光束，该激光束接下来使第一塑料成型件和/或第二塑料成型件局部地熔化。该激光束优选沿径向方向向内或向外地指向。前一种情况是-沿径向方向-从外部进行外部焊接，后一种情况是-沿径向方向-从内部进行内部焊接。激光束沿径向方向取向是指：其取向或者说其方向矢量的径向分量不为零，或者激光束仅在径向方向上延伸，因此径向分量是激光束取向的唯一不为零的分量。
在第二塑料成型件布置在收纳部中之前，也就是在第二塑料成型件存在于收纳部之外时，已经可以产生激光束。替代地也可以设置为：在将第二塑料成型件置入到收纳部中期间，即在第二塑料成型件抵靠在阶梯上之前，激光束已经产生。但是特别优选地，首先尽可能地将第二塑料成型件置入到收纳部中，即特别是直至其抵靠在第一塑料成型件的阶梯上。只有在这样的情况下才随后产生激光束来执行激光焊接，并在激光束存在期间使两个塑料成型件彼此相向地位移。
这种彼此相向位移优选通过施加相应的位移力到第一塑料成型件和/或第二塑料成型件上来进行。可以设置为：在产生激光束之前位移力已经被施加到第一塑料成型件和/或第二塑料成型件上。附加地或替代地可以设置为：即使在激光束失活之后，位移力仍将以保持力的形式至少在一特定保持时间上、特别是刚好在该特定保持时间上被施加到第一塑料成型件和/或第二塑料成型件上。
为了使塑料成型件彼此相向地位移或者为了施加位移力，塑料成型件的其中一个可以被保持位置固定，而各另外的塑料成型件被施加位移力或者说实际地被位移。就此可以设置为：为了使第一塑料成型件和第二塑料成型件彼此相向地位移，仅使第一塑料成型件位移，仅使第二塑料成型件位移，或者使两个塑料成型件位移。
在本发明的另一设计方案的范畴中设置：在收纳部中构成第一塑料成型件的至少以一子面位于第一旋转面中并面向第二塑料成型件的第一焊接面，并在第二塑料成型件上构成一端侧的、位于第二旋转面中并面向第一塑料成型件的第二焊接面，其中，第一焊接面与第二焊接面在激光焊接期间彼此抵靠或者通过一***件相互抵靠地支撑。第一焊接面、特别是所述子面可以形成用于第二塑料成型件的末端止挡件。塑料成型件中的每个分别具有这种焊接面。第二焊接面至少局部地构成第二塑料成型件的焊接区域。在激光焊接期间，这两个焊接面，即第一焊接面与第二焊接面优选彼此抵靠。特别是通过位移力使它们相互抵靠挤压。替代地，***件可以存在于焊接面之间。
例如，第一塑料成型件的第一焊接面至少局部地由收纳部的阶梯形成。第一焊接面至少局部地位于第一旋转面中，即，至少以其子面位于第一旋转面中。但是特别优选地，第一焊接面完全位于第一旋转面中。第一旋转面可以完全位于一平面上或对应于一这样的平面。所述旋转面优选通过使线、特别是直线围绕第一塑料成型件的纵向中心轴线旋转而产生。就此而言，该旋转面是作为线旋转面存在的，特别是作为平坦的线旋转面存在的。所述的线或其虚拟延伸部例如垂直于纵向中心轴线或相对于该纵向中心轴线成角度。在后一种情况下，-沿纵向截面看-自身接收所述线的直线以不同于90°的角度与纵向中心轴线相交。第一焊接面或其子面例如是环形的，优选是圆环形的。其可以作为锥形壳区段面存在。
第二焊接面被配属给第二塑料成型件并在该第二塑料成型件上存在于端侧。第二焊接面位于第二旋转面中，特别是完全位于第二旋转面中。原则上，对第一旋转面的说明适用于第二旋转面。就此而言，该第二旋转面可以完全位于一平面中或者对应于一这样的平面。优选地，该第二旋转面通过使线、例如直线围绕第二塑料成型件的纵向中心轴线旋转而产生。该线或者其虚拟延伸部可以垂直于该纵向中心轴线或者关于该纵向中心轴线成角度，其中，-沿纵向截面看-自身接收所述线的直线以不同于90°的角度与该纵向中心轴线相交。第二焊接面同样可以是环形的，特别是圆环形的，例如在第二塑料成型件作为流体管路存在的情况下，或者被设计为锥形壳区段面。
限定了第一旋转面和/或第二旋转面的线可以由单一的线部分组成，其优选为直的。但是替代地，其也可以由多个彼此邻接的线部分组成，其中，这些线部分中的至少一个是直的。例如，这些线部分中的多个或所有都是直的。可以设置：两个直的线部分通过另一个线部分来相互连接，该另一个线部分是不直的，例如是弯曲延伸的，特别是具有恒定的曲率。但是，另一个线部分同样可以是直的，并且在此特别优选相对于分别邻接的线部分成角度，即，与这些线部分分别围成大于0°并小于180°的角度。此外，该另一个线部分优选比与其相邻的线部分中的至少一个更短，或者比两个邻接的线部分更短。相应地，对应的旋转面具有两个子面，这两个子面通过一斜边相互连接。
在设有***件的情况下，***件优选在激光焊接期间熔化，特别是完全熔化。其至少在尚未熔化的时候在塑料成型件之间传递位移力和/或保持力。为了实现这种熔化，***件例如由激光吸收材料组成，因此其能够被激光束加热并直接熔化。在这种情况下可以设置为：热量从***件传递到第一塑料成型件和/或第二塑料成型件上，使得塑料成型件中的至少一个、特别是两个塑料成型件同样被熔化。在这种情况下，塑料成型件可以分别可选地由激光透射材料或激光吸收材料制成。但是，***件也可以通过来自第一塑料成型件和/或第二塑料成型件的热量传递来加热并最终熔化。在这样的实施方式中，***件既可以由激光透射材料制成，但也可以由激光吸收材料制成。
本发明的另一种实施方式设置：第一焊接面与第二焊接面被构成为：-在纵向截面中观察-第一旋转面和第二旋转面彼此平行或彼此成角度，和/或第一旋转面和/或第二旋转面垂直于位移方向。前面已经说明：第一旋转面至少局部地限定了第一焊接面，并且第二旋转面限定了第二焊接面。这两个焊接面现在应该被设计为，使得两个旋转面相对于彼此和/或相对于位移方向形成一特定的布置方案。一方面，两个旋转面在纵向截面上可以彼此平行地延伸。在这种情况下，它们优选分别垂直于位移方向或者纵向中心轴线。
但是也可以设置：两个旋转面彼此成角度。在这种情况下，优选设置：至少第二旋转面还垂直于位移方向，使得第一旋转面相对于位移方向倾斜地布置，即，与位移方向形成一不同于90°的角度。当然，也可以使两个旋转面都关于位移方向倾斜地布置。在这种情况下，它们优选相对于彼此成角度，使得它们与位移方向形成不同的角度。在此情况下特别优选地设置为，-在纵向截面上在纵向中心轴线的同一侧观察-第一旋转面朝第一方向相对于位移方向成角度，而第二旋转面朝不同于第一方向的第二方向相对于位移方向成角度。
本发明的另一种优选的实施方式设置，第一焊接面被构成为具有至少一个另外的子面，该另外的子面相对于所述子面成角度。因此，第一焊接面不仅由所述子面组成，而且除该子面之外还具有所述至少一个另外的子面。所述子面和所述另外的子面都优选作为旋转面存在，或者是平面的或者说是平坦的。这两个子面彼此成角度，也就是说-在纵向截面中观察-这两个子面不是彼此对齐。原则上，第一焊接面可以由所述子面和任意数量的所述另外的子面组成。在此，这些另外的子面优选沿径向方向位于所述子面的内侧。无论是所述子面还是所述至少一个另外的子面都可以是环形的、特别是圆环形的。如果设有多个另外的子面，则它们优选地-还是在纵向截面中观察-同样彼此成角度。
在本发明的另一种有利设计方案的范畴中，第一焊接面邻接到第一塑料成型件的内周面上，第二焊接面邻接到第二塑料成型件的外周面上，其中，内周面和外周面-沿周向方向看至少区段地-被利用游隙配合或过渡配合来相对彼此地布置。第一塑料成型件的内周面沿径向方向向外限界了第一塑料成型件的收纳部。优选地，该内周面是柱形的、特别是圆柱形的。第二成型件的外周面也可以是柱形的或圆柱形的。外周面和内周面优选是彼此抵靠形状配合的，即例如具有相同的形状，但并非必须具有相同的尺寸。
但是也可以设置为：第一塑料成型件在收纳部中具有沿径向方向向内突出的肋。优选地，这些肋中各两个肋关于第一塑料成型件的纵向中心轴线彼此沿直径正相对地对置布置。更优选地，这些肋沿周向方向均匀分布地布置。肋的主延伸方向优选在轴向方向上，由此使得肋的纵向中心轴线平行于第一塑料成型件的纵向中心轴线延伸。
附加地或替代地，第二塑料成型件特别是在其焊接区域上可以在径向方向上具有向外突出的肋。在此，这些肋中各两个肋也可以关于第二塑料成型件的纵向中心轴线彼此沿直径正相对地对置布置和/或沿周向方向均匀分布地布置。这些肋的主延伸方向优选地也在轴向方向上，因此肋的纵向中心轴线平行于第二塑料成型件的纵向中心轴线延伸。
因此，总的来说，在这两个塑料成型件的每个上可以分别存在有肋，这些肋在径向方向上朝向分别另外的塑料成型件的方向突出。但是也可以设置：仅在两个塑料成型件中的其中一个上布置肋，而分别另外的塑料成型件则具有柱形的或圆柱形的外周面或内周面。在此，将肋设计为，它们特别是压配合地抵靠在分别另外的塑料成型件上。由此以简单的方式使两个塑料成型件实现彼此非常精确的定心。因此，沿周向方向观察，外周面在肋的区域中特别是压配合地抵靠在内周面上，而外周面在肋之间的区域中则是与内周面间隔开或者仅以游隙配合或过渡配合抵靠在内周面上。反过来，这点明显也适用于内周面，其沿周向方向看局部地抵靠在内周面上并且局部地与内周面间隔开，或者是以较小的面配合、特别是以游隙配合或过渡配合而抵靠在外周面上。
就此而言将两个塑料成型件设计为，在将第二塑料成型件布置在第一塑料成型件的收纳部中时，内周面和外周面-从轴向方向看-在每种情况下都不会连续地以压配合彼此抵靠，而是在任何情况下在它们之间至少局部地存在游隙配合或过渡配合，或者它们在径向方向上彼此间隔开。通过塑料成型件的这种设计方案，应该避免了通过外周面和内周面从第二塑料成型件到第一塑料成型件上的热量传递。这种热量传递就此而言应当优选至少绝大部分、特别是仅通过焊接面进行。
在本发明的另一种实施方式的范畴中，用于激光焊接的激光束自身接收第一旋转面，并被相对于第一旋转面特别是中心地、或者邻近地、特别是紧邻地布置。激光束的这种布置方案优选至少在激光焊接开始时直接实现，但特别优选在整个激光焊接期间都实现。根据首先提到的布置方案，激光束接收第一旋转面，该布置方案可以被看作是最佳的，因为由此可以实现关于塑料成型件彼此布置的公差补偿。因此，激光束的至少一部分在穿过由激光透射材料制成的塑料成型件之后直接接触到分别另外的塑料成型件上。
但是，激光束也可以邻近、特别是紧邻第一旋转面地布置。这种紧邻的布置方案可以被理解为激光束直接衔接第一旋转面，但刚好不将该第一旋转面收入。针对这种相邻的布置方案得到两种不同的变型。第一种变型中，将激光束布置为，其完全存在于第一旋转面的背离第二塑料成型件的一侧上。相应地，激光束不会或至少不会直接接触到第二塑料成型件。激光焊接在激光束这样取向的情况下至少部分地通过加热由激光吸收材料制成的塑料成型件来进行，由激光束产生的热量从该由激光吸收材料制成的塑料成型件传递到分别另外的塑料成型件上，使得进行了第一材料和/或第二材料的前述熔化。附加地或替代地，激光束的一部分可以通过第一塑料成型件和/或第二塑料成型件中的折射到达由激光吸收材料制成的塑料成型件中，并对其进行加热并最终使其熔化。
在第二种变型中，激光束被完全布置在第一旋转面的面向第二塑料成型件的一侧。就此而言可以假设：整个激光束在穿过由激光透射材料制成的塑料成型件之后接触到分别另外的塑料成型件并对其加热。因此，尽管优化了热传递到后一提到的塑料成型件中；但是激光束不会或仅部分地接触到已经熔化的、存在于第一材料和第二材料的混合区中的第一材料和/或第二材料。
本发明的另一种优选设计方案设置：激光束关于第一塑料成型件和/或第二塑料成型件被位置固定地定位。上面已经说明：在激光焊接期间，两个塑料成型件彼此相向地移位。为了能够通过激光束执行激光焊接，必须使激光束相应地进行取向。为此，激光束关于塑料成型件中的至少一个是位置固定的。例如，如果将第一塑料成型件设置为朝向第二塑料成型件的方向位移，则激光束可以与第一塑料成型件一起位移。相反，如果第一塑料成型件是位置固定的并使第二塑料成型件位移到第一塑料成型件上，则激光束同样可以是位置固定的。这优选理解为：激光束关于对应的焊接面或对应的旋转面是位置固定的。就此而言，在两个塑料成型件彼此相向位移的过程中，也可以实现关于两个塑料成型件位置固定的布置方案，特别是通过激光束的绝对意义上的位置固定的布置方案。
本发明的另一种设计方案设置：激光束平行于第一旋转面地取向，或者关于第一旋转面成角度，其中，第一焊接面至少部分地、特别是完全地位于激光束中。原则上，激光束可以任意地取向，只要其使两个塑料成型件被彼此焊接。优选地，激光束平行于第一旋转面，至少在纵向截面中位于纵向中心轴线的一侧上。但是，其也可以关于第一旋转面成角度。在该成角度取向的情况下优选地设置，使激光束与第一焊接面相交。特别优选地，在此将激光束的宽度选择为，使整个第一焊接面或至少其子面处在激光束中。
附加地或替代地，在一种优选的实施方式中可以设置：将第二塑料成型件构造为多层的，其中，第二成型件的这些层由具有不同熔化温度的材料制成，并且第二焊接面由这些层中的至少一个构成，特别是仅由这些层的一子集构成。就此而言，第二塑料成型件由多层制成，这些层特别是在径向方向上关于第一塑料成型件的纵向中心轴线依次设置。例如，第一层在周向方向上至少部分地、特别是完全例如被第二层包围。该第二层本身可以在周向方向上至少部分地、特别是完全被第三层包围。另一层或者任意数量的其他层又可以跟随到该第三层上。原则上可以设置任何数量的层，例如恰好两层或恰好三层。所述的多个层优选分别沿轴向方向连续地延伸，特别是分别在第二塑料成型件的整个纵向延伸部上延伸。但是替代地，第二塑料成型件也可以仅在其面向第一塑料成型件的一侧上、特别是在容纳于收纳部中的焊接区域中被构造为多层，或者在那里具有一定数量的层，该数量不同于存在于另一区域的数量。
第二塑料成型件的层或者这些层中的至少紧邻的层优选由具有不同熔化温度的材料制成。在此可以将材料的熔化温度选择为，在激光焊接期间通过激光束仅刚好熔化这些层中的一层或仅一部分。替代地或附加地，这些层中的至少一个层的材料是激光透射的，并且这些层中的至少另一个层的材料是激光吸收的。相应地，焊接面仅由这些层中的至少一个层形成，即，例如仅由这些层中的一个层或仅由这些层的一个子集构成。在此，该子集仅包括第二塑料成型件的这些层中的一部分。例如，仅这些层中的一个层由第二材料制成。替代地，可以有多个特别是彼此邻接的或相互间隔开的层由第二材料制成。
本发明的另一种实施方式设置，第一塑料成型件和/或第二塑料成型件和/或***件分别由激光透射材料或激光吸收材料制成。根据预期的作法，例如是否应该实现外部焊接或内部焊接，原则上可以将用于第一塑料成型件、第二塑料成型件和***件的材料任意地组合。例如，优选在外部焊接中，第一塑料成型件由激光透射材料制成，而第二塑料成型件由激光吸收材料制成；而在内部焊接中可以是另一种方式。如果设有***件，则两个塑料成型件均可以由激光透射材料制成。***件于是由激光吸收材料制成。但是，这些塑料成型件中的至少一个塑料成型件，因此例如也可以是两个塑料成型件也于是可以由激光吸收材料制成。如果不同的元件应当分别由激光吸收材料或激光透射材料制成，那么这并不一定意味着使用相同的材料。确切地说，可以使用不同的激光吸收材料或不同的激光透射材料。
在本发明的另一种实施方式的范畴中可以设置：检测第一塑料成型件和第二塑料成型件相对彼此关于时间、特别是在至少一个时间点上的相对位置，并进行分析，以用于成型件单元的品质保证。测量时间段(在其中至少检测一次相对位置)例如包括焊接时间段，该焊接时间段例如从开始激光焊接、即产生激光束起直至结束激光焊接，也就是关断激光束。附加地，测量时间段可以包括如下这样的保持时间段，该保持时间段紧接着激光焊接或者说所述焊接时间段，也就是紧接着激光束的关断。保持时间段优选延续一特定的时间间隔，在该时间间隔期间，两个塑料成型件进一步彼此相向地位移或至少进一步施加位移力到它们上。
在测量时间段内，相对位置被检测至少一次，特别是检测多次，特别优选连续地或周期性地被检测。如果相对位置对应于目标值或者其处在目标值范围内，则认为成型件单元是符合规定的。相反，如果相对位置偏离目标值或者其处在目标值范围以外，则认为成型件单元没有符合规定地生产。目标值或者目标值范围在此当然取决于检测相对位置的时间点。如果在测量时间段中多次检测相对位置，特别是因此以相对位置走向的形式，则可以将该相对位置走向与目标值走向或目标值范围进行比较。如果相对位置走向与目标值走向相应或者说相对位置走向在目标值范围内，则推断出所生产的成型件单元是符合规定的，否则认为所生产的成型件单元是不符合规定的。
本发明还涉及一种用于由第一塑料成型件和第二塑料成型件通过激光焊接来制造成型件单元的制造装置，特别是用于执行上述的方法，其中，第一塑料成型件至少部分地由第一材料制成，并且第二塑料成型件至少部分地由可与第一材料焊接的第二材料制成，其中设置，将第二塑料成型件的焊接区域布置在第一材料成型件的阶梯式收纳部中，或反之。在此，该制造装置被构成为，使第一塑料成型件和第二塑料成型件在激光焊接期间沿着位移方向彼此相向位移。
这类作法或者制造装置或成型件单元的这类设计方案的优点已经被指出。无论是方法还是用于执行该方法的制造装置都可以根据上述的实施方式做进一步的开发。
附图说明
下面将参照附图中示出的实施例对本发明做更详细的说明，而这并不对本发明进行限制。在此：
图1以第一种实施方式示出了具有第一塑料成型件和第二塑料成型件的成型件单元的示意图，
图2以第二种实施方式示出了该成型件单元的示意图，
图3以第三种实施方式示出了该成型件单元的示意图，
图4以第四种实施方式示出了该成型件单元的示意图，
图5示出了该成型件单元的示意图，其中，第二塑料成型件被构造为多层，
图6示出了该成型件单元的示意图，其中，在第一塑料成型件和第二塑料成型件之间布置有***件，以及
图7示出了一图表，其中绘出了第一塑料成型件和第二塑料成型件相对彼此关于时间的相对位置。
具体实施方式
图1示出了成型件单元1在关于纵向中心轴线2的纵向截面中的示意图。成型件单元1具有第一塑料成型件3和第二塑料成型件4。两个塑料成型件3和4例如可以被构造为流体管路元件。它们在此分别仅被示例性和示意性示出。优选地，第一塑料成型件3是流体联接件，第二塑料成型件4是流体管路。塑料成型件3和4原则上可以任意地制造，例如通过注塑成型或挤压。优选地，第一塑料成型件3是注塑成型件，第二塑料成型件4是挤压成型件。但是也可能有其他的实施方式。
第一塑料成型件3具有用于第二塑料成型件4或者说用于第二塑料成型件4的焊接区域6的收纳部5。收纳部5具有在第一塑料成型件3上端侧构成的通入口7，并且在-沿轴向方向看-与该通入口7相对置的一侧上受到阶梯8的限界。收纳部5被设计为阶梯式收纳部。阶梯8引起收纳部5的尺寸或内横截面面积的变化。另外，在这里所示出的实施例中，该阶梯还优选形成用于第二塑料成型件4的末端止挡件。塑料成型件3和4被相应地设计为，能够将第二塑料成型件4置入到收纳部5中直至到达阶梯8，并随后抵靠在收纳部上或者支撑在该收纳部上。
在收纳部中构成第一焊接面9，其至少以子面10位于第一旋转面中。第一焊接面9或子面10面向第二塑料成型件4。优选地，第一焊接面9、特别是子面10由阶梯8形成。第一焊接面9或其子面10优选是环形的，特别是圆环形的。在第二塑料成型件4上，在端侧构成第二焊接面11。该第二焊接面位于第二旋转面上并面向第一塑料成型件3。第二焊接面11抵靠在第一焊接面9上，特别是抵靠在第一焊接面9的子面10上。在这些示出的实施例中，第二塑料成型件4的端面在径向方向上大于阶梯8，因此第二塑料成型件4在横截面中观察向内伸出超过阶梯8。
第一塑料成型件3的内周面12连接到第一焊接面9上，该内周面在径向方向上向外限界了收纳部5。该内周面12沿轴向方向优选从第一焊接面9延伸至通入口7，第二塑料成型件4可以通过该通入口被置入到收纳部5中。优选地，内周面12是柱形的、特别是圆柱形的。例如，该内周面与第一焊接面9或者子面10围成一特别是90°的特定角度。相反，第二焊接面11邻接到第二塑料成型件4的外周面13上。该外周面13也可以是柱形的、特别是圆柱形的，并且-沿周向方向看至少局部地或连续地-与第二焊接面11优选围成一角度，特别是90°的角度。
塑料成型件3和4被构造为，-沿周向方向观察-内周面12和外周面13相对彼此在任何情况下或者所有情况下不被局部压配合地布置，而是仅以游隙配合或过渡配合来布置。这点在该视图中通过它们之间的间隔来简示。优选地设置，外周面13是由在此未示出的肋来连带构成的，这些肋在周向方向上彼此间隔开地被构成在塑料成型件4上，并在径向方向上沿朝向塑料成型件3或者内周面12的方向突出。例如，外周面13-在周向方向上看-仅在肋的区域中抵靠在内周面12上，并且在处于这些肋之间的区域中仅以较小的面配合或者根本不面配合地抵靠。因此，在后一种情况下，外周面在位于这些肋之间的区域中与内周面间隔开地布置。这些肋在轴向方向上具有它们对应的纵向中心轴线，即优选平行于纵向中心轴线2。这些肋用于使塑料成型件4关于塑料成型件3简单且可靠地定心，并且可以相应地也被称为定心肋。
在所示出的第一种实施方式中，第一旋转面和第二旋转面相对彼此平行地布置，并且两者分别垂直于纵向中心轴线2或者由箭头14和15简示的塑料成型件3和4的位移方向，这些塑料成型件在激光焊接过程期间沿该位移方向彼此相向地位移。该位移方向优选地平行于纵向中心轴线2或与其重合。在这里示出的实施方式中，这两个旋转面位于相同的平面中或至少位于两个相互平行布置的平面中。
为了制造成型件单元1，塑料成型件3和4应该通过激光焊接彼此连接。为此将第二塑料成型件4的焊接区域6布置在第一塑料成型件3的收纳部5中。在焊接面9和11彼此发生接触之前或者在这样的接触发生之后，已经产生用于执行激光焊接的激光束16。第一塑料成型件至少部分地由激光透射性的第一材料制成，而第二塑料成型件4至少部分地由激光吸收性的第二材料制成。此外，第二材料与第一材料是可焊接的，即可以通过激光焊接与其材料配合地连接。第一材料和第二材料原则上可以是不同的或者由相同的基础材料制成，该基础材料通过添加物而变成激光透射或激光吸收。
在激光焊接期间，两个塑料成型件3和4在焊接面9和11处于贴靠的情况下被彼此相向地位移。这点能够通过第一塑料成型件3和/或第二塑料成型件4通过激光束16被部分地熔化来实现。为了使得塑料成型件3和4彼此相向地位移，施加位移力到它们上。例如，位移力沿箭头14的方向被施加到第二塑料成型件4上和/或沿箭头15的方向施加到第一塑料成型件3上。
图2示出了成型件单元1的第二种实施方式的示意图。该成型件单元基本上类似于第一种实施方式，因此下面仅就不同之处进行讨论，其他的请参考前述的实施方式。不同之处在于：第二塑料成型件4的端面沿径向方向小于阶梯8，因此-在横截面上看-第二塑料成型件4的端面在激光焊接期间是完全放置在阶梯8上的。
图3示出了成型件单元1的第三种实施方式。在此同样仅讨论与第一种实施方式的不同之处，其他的请参考前述的实施方式。不同之处在于：限定了第一焊接面9的第一旋转面关于限定了第二焊接面11的第二旋转面成角度。此外，第一旋转面关于纵向中心轴线2或者位移方向倾斜地取向，亦即，以不同于90°的角度与该纵向中心轴线相交。在这里示出的实施例中，第一焊接面9作为锥形壳区段面存在。相反，第一旋转面优选垂直于纵向中心轴线2地取向。但是，第一旋转面同样可以关于纵向中心轴线倾斜地布置，但是在此其优选关于第一旋转面成角度，特别是-在纵向截面中看-朝另一方向倾斜。
图4示出了成型件单元1的第四种实施方式。关于原则上参考其说明的第一种实施方式的不同之处在于：第一焊接面9除了所述子面10之外还具有一另外的子面17。该另外的子面关于子面10成角度并且优选直接连接到其上。同样像子面10那样，子面17是平坦的或者说是平面的。其可以是圆环形的。在所示出的实施例中，焊接面9垂直于纵向中心轴线2，而子面17是有角度的并且就此而言被设计为锥形壳区段面。
图5示出了成型件单元1的一种变型，其中，第二塑料成型件4是多层的并就此而言具有多个层，在这里例如具有层18、19和20。其他的请参照前述的实施方式。焊接面9和11特别是可以与根据之前实施方案的实施方式之一相应地来设计。例如，层18、19和20由不同的材料制成。在此特别是设置为：紧邻沿径向方向向外限界收纳部5的内周面12布置的层18由可与第一塑料成型件3的材料进行焊接的材料制成。相反，层19可以被构成为填充层并就此而言由不可以与第一塑料成型件3的第一材料进行焊接的材料、特别是廉价材料制成。相反，层20可以被设计为，其对于在第二塑料成型件4中待输送的流体具有足够的抵抗力。例如，层18如同第一塑料成型件3一样是由PA6.12或PA12制成。层19可以由PA6制成，与之相反，层20例如由PPA或含氟聚合物制成。
附加地或替代地可以设置，第一模制成型件3以及层18分别由激光吸收材料制成，而针对层19和层20则设置激光透明材料。在这种情况下，可以例如采用内部焊接，其中，激光束16沿径向向外穿过层19和20，并被层18和第一塑料成型件3吸收，由此使得层18与第一塑料成型件3焊接在一起。在这种情况下，层18由第二塑料成型件4的第二材料制成，其与第一塑料成型件3的第一材料是可焊接的。但是也可以针对层18、19和20实施任意其他的材料组合。
图6示出了成型件单元1的示意图，其中，在第一塑料成型件3和第二塑料成型件4之间布置***件21。***件21优选沿轴向方向看一侧抵靠在第一塑料成型件3上，特别是在第一焊接面9上，并且另一侧抵靠在第二塑料成型件4上，特别是在第二焊接面11上。该***件可以在径向方向上抵靠在内周面12上或与之间隔开地布置。优选地，***件21由激光吸收材料制成。第一塑料成型件3和第二塑料成型件4两者都可以由激光透射材料制成。但是，塑料成型件3和4的其中一个也可以例如第一塑料成型件在内部焊接时以及第二塑料成型件在外部焊接时由激光吸收材料制成。受到激光束16的影响，***件21熔化，从而使得塑料成型件3和4能够彼此相向地位移。
图7示出了一图表，其中绘制了两个塑料成型件3和4关于时间t的相对位置s。从时间点t≥t0起执行激光焊接，即产生激光束16。优选地，也是从时间点t≥t0起，塑料成型件3和4彼此相向地位移或者说开始对它们施加位移力。激光束16在整个焊接时间段上保持激活，焊接时间段在时间点t＝t1结束。因此，焊接时间段为t0≤t≤t1。紧接该焊接时间段的是保持时间段t1≤t≤t2。该保持时间段结束于时间点t＝t2。
在由焊接时间段和保持时间段组成的时间段期间，关于时间t固定保持相对位置s。纯示例性地，在这里针对时间点t＝t0，t1和t2简示了相对位置s＝s0，s1和s2。但是也可以仅检测在某一特定时间点的相对位置或者相对位置s的走向，即关于时间t的相对位置走向。这样的相对位置走向通过走向22来简示，该走向22经过如上所述的相对位置。如果该走向22遵循目标值走向或者其位于目标值范围23内，则可以认定所制成的成型件单元1是符合固定的。否则认定所制成的成型件单元1是不符合规定的。
借助于上述成型件单元1或所述方法，能够低成本且过程可靠地实现两个塑料成型件3和4的激光焊接。所述成型件单元1的制造一方面可以废品率低地实现，另一方面能够可靠地识别废品。

Claims (12)

1.一种用于由第一塑料成型件(3)和第二塑料成型件(4)通过激光焊接来制造成型件单元(1)的方法，其中，所述第一塑料成型件(3)至少部分地由第一材料制成，并且所述第二塑料成型件(4)至少部分地由能与所述第一材料焊接的第二材料制成，其中，所述第二塑料成型件(4)的焊接区域(6)被布置在所述第一塑料成型件(3)的阶梯式收纳部中，或反之，其特征在于，所述第一塑料成型件(3)和所述第二塑料成型件(4)在激光焊接期间沿位移方向被彼此相向地位移。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述收纳部(5)中构成所述第一塑料成型件(3)的至少以一子面(10)位于第一旋转面中并面向所述第二塑料成型件(4)的第一焊接面(9)，并在所述第二塑料成型件(4)上构成一端侧的、位于第二旋转面上并面向所述第一塑料成型件(3)的第二焊接面(11)，其中，所述第一焊接面(9)和所述第二焊接面(11)在激光焊接期间彼此抵靠或者通过一***件相互支撑。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一焊接面(9)和所述第二焊接面(11)被构造为：所述第一旋转面和所述第二旋转面-在纵向截面中观察-彼此平行或者相互成角度；和/或所述第一旋转面和/或所述第二旋转面垂直于所述位移方向。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一焊接面(9)被构成为具有至少一个另外的子面(17)，所述另外的子面相对于所述子面(10)成角度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一焊接面(9)邻接所述第一塑料成型件(3)的内周面(12)，并且所述第二焊接面(11)邻接所述第二塑料成型件(4)的外周面(13)，其中，所述内周面(12)和所述外周面(13)-沿周向方向观察至少区段地-被利用游隙配合或过渡配合相对彼此地布置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用于激光焊接的激光束(16)自身接收所述第一旋转面，并被相对所述第一旋转面特别是中心地、或者邻近地、特别是紧邻地布置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述激光束(16)关于所述第一塑料成型件(3)和/或所述第二塑料成型件(4)被位置固定地定位。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述激光束(16)平行于所述第一旋转面地取向或者关于所述第一旋转面成角度，其中，所述第一焊接面(9)至少部分地、特别是完全地处于所述激光束(16)中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二塑料成型件(4)被多层地构成，其中，所述第二塑料成型件(4)的层(18，19，20)由具有不同熔化温度的材料制成，并且所述第二焊接面(11)由所述层(18，19，20)中的至少一个构成，特别是仅由所述层(18，19，20)的一子集构成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一塑料成型件(3)和/或所述第二塑料成型件(4)和/或所述***件分别由激光透射材料或激光吸收材料制成。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一塑料成型件(3)和所述第二塑料成型件(4)相对彼此关于时间、特别是在至少一个时间点上的相对位置被检测，并被分析，以用于所述成型件单元(1)的品质保证。
12.一种用于由第一塑料成型件(3)和第二塑料成型件(4)通过激光焊接来制造成型件单元(1)的制造装置，特别是用于执行根据前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中，所述第一塑料成型件(3)至少部分地由第一材料制成，并且所述第二塑料成型件(4)至少部分地由能与所述第一材料焊接的第二材料制成，其中设置，将所述第二塑料成型件(4)的焊接区域(6)布置在所述第一塑料成型件(3)的阶梯式收纳部(5)中或反之，其特征在于，所述制造装置被构成为，所述第一塑料成型件(3)和所述第二塑料成型件(4)在激光焊接期间沿位移方向被彼此相向地位移。
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