DE102007044590A1

DE102007044590A1 - Verfahren zur Herstellung von geschweißtem Harzmaterial und geschweißtes Harzmaterial

Info

Publication number: DE102007044590A1
Application number: DE200710044590
Authority: DE
Inventors: Shinsuke Asada; Takafumi Hara; Seizo Fujimoto; Masaaki Taruya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2027-09-20
Also published as: KR20080092223A; KR100870812B1; JP2008260161A; JP4377419B2; US20080254242A1; US7862874B2; DE102007044590B4

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials enthält die Schritte: Überlagern eines Harzelements (2), das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, und eines Harzelements (3), das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, um einen Kontaktteil auszubilden, an dem sich die Harzelemente miteinander in Kontakt befinden; Ausbilden eines geschlossenen Raums (6), der zu dem Kontaktteil (21) benachbart ist und einem Ende des Kontaktteils (21) zugewandt ist; und Einstrahlen des Laserlichts von dem Harzelement (2), das ein Durchlassvermögen aufweist, dabei Pressen der Harzelemente über den Kontaktteil (21) aneinander, so dass der Kontaktteil (21) erhitzt wird, um ein Harz an dem Kontaktteil (21) zu schmelzen, Aufnehmen eines Harzes (7), das von dem Kontaktteil (21) durch Schmelzen abgesondert wird, in dem geschlossenen Raum (6), Verfestigen des Harzes, das an dem Kontaktteil (21) geschmolzen ist, um die Harzelemente zu verschweißen.

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials durch Verbinden eines Harzelements, das ein Durchlassvermögen bezüglich eines Laserlichts aufweist, und eines Harzelements, das ein Absorptionsvermögen bezüglich eines Laserlichts aufweist, und ein geschweißtes Harzmaterial.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Ein solches Verfahren ist aus dem Stand der Technik wohl bekannt, dass sich ein Harzelement, das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, das eine spezifische Wellenlänge aufweist, und ein Harzteil, das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, das dieselbe Wellenlänge aufweist, überlagern und mit Laserlicht von der Seite des durchlässigen Harzelements bestrahlt werden, um sie zu verschweißen. Das Prinzip des Verfahrens wird kurz beschrieben. Laserlicht tritt durch das durchlässige Harz mit im Wesentlichen keiner Absorption und wird in der Umgebung der Oberfläche des absorbierenden Harzelements absorbiert. Die Energie des Laserlichts, das somit absorbiert wird, wird in Wärme umgewandelt, welche die Oberfläche des absorbierenden Harzelements erhitzt. Die Umgebung der Oberfläche des durchlässigen Harzelements, die mit der Oberfläche des absorbierenden Harzelements in Kontakt steht, wird mittels Wärmeleitung auch erhitzt. Als ein Resultat wird eine geschmolzene Schicht an einem Teil ausgebildet, an dem das Durchlässige Harzelement und das absorbierende Harzelement miteinander in Kontakt stehen, und die geschmolzene Schicht wird verfestigt, um die Harzelemente zu verschweißen.
Wie aus dem Prinzip deutlich wird, ist die Kontakteigenschaft zwischen dem durchlässigen Harzelement und dem absorbierenden Harzelement beim Schweißen wichtig. In dem Fall, in dem der Kontakt nicht ausreichend ist, ist die Wärmeleitung von dem absorbierenden Harzelement an das durchlässige Harzelement nicht ausreichend, was Verbindungsfehler verursacht. Um die Oberflächenkontakteigenschaft zwischen dem durchlässigen Harzelement und dem absorbierenden Harzelement sicherzustellen, sind die Harzelemente im Allgemeinen miteinander an dem Kontaktteil unter Druck in Kontakt und werden mit einem Laserstrahl bestrahlt.
Die geschmolzene Schicht, die an dem Kontaktteil ausgebildet ist, wird beim Schweißen einem Kontaktdruck, wie es oben beschrieben ist, ausgesetzt, und infolgedessen wird ein Teil des geschmolzenen Harzes von dem Kontaktteil nach außen abgesondert. Das geschmolzene abgesonderte Harz wächst in einer Streifen- oder Bürstenform, die mit dem Fortschreiten des Schmelzens verbunden ist, wenn keine besondere Maßnahme getroffen wird, und es ist wahrscheinlich (liable), dass es in einer prägnanten Gestalt nach dem Schmelzen verfestigt wird.
Das abgesonderte Harz, das sich in der prägnanten Gestalt verfestigt, setzt sich oder fällt bei Aufbringung einer Schwingung oder eines Einschlags wahrscheinlich ab und verursacht in einer Verschmutzung der Umwelt ein Problem, wenn das Produkt, das den geschmolzenen Teil aufweist, verwendet oder transportiert wird. In dem Fall eines Produkts, das einen inneren Raum aufweist, der eine Präzisionskomponente aufweist, wie beispielsweise ein elektronisches Teil, das darin aufgenommen ist, besteht ein Problem in einer Beschädigung des Präzisionsteils aufgrund eines Einschlags des abgesonderten Harzes, das sich in den Innenraum absetzt. Ferner, selbst wenn sich abgesonderte Harz nicht absetzt, verunstaltet der prägnante Teil, der nach außen ausgestellt ist, das Produkt.
Unter diesen Umständen enthält das Verfahren, das in der JP-A-2004-358697 offenbart ist, als das erste Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials, die Schritte des Überlagerns eines Harzelements, das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht aufweist und ein Harzelement, das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, um einen geschlossenen Raum an der Kontaktoberfläche zwischen den Harzelementen auszubilden, und Ausstrahlen von Laserlicht durch den geschlossenen Raum von dem Harzelement, das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, um den geschlossenen Raum mit einem geschmolzenen Material zu füllen, das durch Schmelzen des umgebenden Harzes erhalten wird, wobei die Harzelemente verschweißt werden. Um den geschlossenen Raum mit dem geschmolzenen Material zum Schweißen zu füllen, können ein Verschweißen und Abdichten allerdings nicht erzielt werden bis der geschlossene Raum mit dem geschmolzenen Material gefüllt ist. Dementsprechend wird eine große Energiemenge des Laserlichts und eine verlängerte Schweißzeit benötigt, und es besteht die Möglichkeit der Destabilisierung der Schweißeigenschaft. Ferner wird die Dichte des umgebenden Harzes herabgesetzt, was die Haltbarkeit verringert, wenn das umgebende Harz des geschlossenen Raums übermäßig geschmolzen ist.
In dem Verfahren wird als das zweites Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials, ein Versuch unternommen, die Menge des abgesonderten Harzmaterials zu senken. Das heißt, die Energie des Laserlichts, das auf den Kontaktteil gestrahlt wird, ist begrenzt, um lediglich die Oberflächenschichten des durchlässigen Harzmaterials und des absorbierenden Harzmaterials zum Schweißen zu schmelzen. In diesem Verfahren kann die Menge des ausgebildeten abgesonderten Harzes verringert werden, allerdings besteht ein Risiko in Fehlern beim Verbinden, wenn nur eine kleine Lücke an dem Kontaktteil ausgebildet wird. Dementsprechend ist es notwendig, dass die Kontaktoberflächen der Harzelemente eine hohe Ebenheit vor einem Schweißen aufweisen, die oftmals die Ebenheit, die durch herkömmliche Harzschmelztechniken erreicht wird, übersteigt. Folglich besteht ein Problem in der Herabsetzung einer Produktivität, wenn das abgesonderte Harz nicht ausgebildet wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die oben genannten Probleme zu lösen, und eine Aufgabe dieser besteht darin, ein solches Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials und ein geschweißtes Harzmaterial bereitzustellen, wobei verhindert wird, dass sich ein abgesondertes Harz, selbst wenn es ausgebildet wird, nach dem Laserschweißen absetzt.
Das Verfahren zur Herstellung eines geschmolzenen Harzmaterials der vorliegenden Erfindung enthält in einem Aspekt die Schritte: Überlagern eines Harzmaterials, das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, und eines Harzmaterials, das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, um einen Kontaktteil auszubilden, an dem die Harzmaterialien miteinander in Kontakt stehen; Ausbilden eines geschlossenen Raums, der zu dem Kontaktteil benachbart ist und einem Ende des Kontaktteils zugewandt ist; und Einstrahlen des Laserlichts von dem Harzelement, das ein Durchlassvermögen aufweist, dabei Pressen der Harzelemente über den Kontaktteil aneinander, so dass der Kontaktteil erhitzt wird, um ein Harz an dem Kontaktteil zu schmelzen, Aufnehmen eines Harzes, das von dem Kontaktteil durch Schmelzen in dem geschlossenen Raum abgesondert wird, Verfestigen des Harzes, das an dem Kontaktteil geschmolzen ist, um die Harzelemente zu verschweißen.
Entsprechend des Verfahrens zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials der vorliegenden Erfindung werden die Harzelemente über den Kontaktteil aneinander gepresst, der mit Laserlicht von dem Harzelement bestrahlt wird, das ein Durchlassvermögen aufweist, um den Kontaktteil zu erhitzen, um das Harz an dem Kontaktteil zu schmelzen, wobei das Harz, das von dem Kontaktteil durch Schmelzen abgesondert wird, in dem geschlossenen Raum aufgenommen wird, und das Harz, das an dem Kontaktteil geschmolzen ist, verfestigt wird, um die Harzelemente zu verschweißen, wobei der geschweißte Teil eine ausgezeichnete Schweißeigenschaft aufweist, und verhindert wird, dass sich das geschmolzene Harz, das von dem Kontaktteil abgesondert wird, absetzt und die Umwelt verunreinigt, da es in dem geschlossenen Raum aufgenommen wird.
Das Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials der vorliegenden Erfindung enthält in einem weiteren Aspekt die Schritte: Überlagern eines Harzelements, das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, und eines Harzelements, das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, um einen Kontaktteil auszubilden, an dem die Harzelemente miteinander in Kontakt stehen; Einstrahlen des Laserlichts von dem Harzelement, das ein Durchlassvermögen aufweist, dabei Pressen der Harzelemente über den Kontaktteil aneinander, so dass der Kontaktteil erhitzt wird, um ein Harz an dem Kontaktteil zu schmelzen, Verfestigen des Harzes, das an dem Kontaktteil geschmolzen ist, um die Harzelemente zu verschweißen; und Formen eines Harze das von dem Kontaktteil durch Schmelzen abgesondert wird.
Entsprechend des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials werden die Harzelemente über den Kontaktteil aneinander gepresst, der mit Laserlicht von dem Harzelement, das ein Durchlassvermögen aufweist, bestrahlt wird, um den Kontaktteil zu erhitzen, um das Harzmaterial an dem Kontaktteil zu schmelzen, wobei das Harz, das an dem Kontaktteil geschmolzen ist, verfestigt wird, um die Harzelemente zu verschweißen, und das Harz, das von dem Kontaktteil durch Schmelzen abgesondert wird, geformt wird, wobei der geschweißte Teil eine ausgezeichnete Schweißeigenschaft aufweist, und verhindert wird, dass sich das geformte Harz, das von dem Kontaktteil abgesondert wird, absetzt und die Umwelt verunreinigt, da es ausgeformt ist.
Das geschweißte Harzmaterial der vorliegenden Erfindung enthält in einem Aspekt ein Harzelement, das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht, ein Harzelement, das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, einen verbundenen Teil, der einen Kontaktteil der sich überlagernden Harzelemente enthält, die mit Laserlicht geschweißt wurden, und einen geschlossenen Raum aufweist, der zu dem Kontaktteil benachbart ist, und einem Ende des Kontaktteils zugewandt ist, wobei der geschlossene Raum ein Harz aufnimmt, das von dem Kontaktteil abgesondert ist, der geschmolzen und verfestigt ist.
Entsprechend des geschweißten Harzmaterials der vorliegender Erfindung enthält das geschweißte Harzmaterial einen verbundenen Teil, der einen Kontaktteil der sich überlagernden Harzelemente enthält, die mit Laserlicht geschweißt wurden, und einen geschlossenen Raum, der zu dem Kontaktteil benachbart ist und einem Ende des Kontaktteils zugewandt ist, und wobei das Harz, das von dem Kontaktteil abgesondert ist, der geschmolzen und verfestigt ist, in dem geschlossenen Raum aufgenommen ist, wobei verhindert wird, dass das sich geschmolzene Harz, das von dem Kontaktteil abgesondert ist, absetzt und die Umwelt verschmutzt, da es innerhalb des geschlossenen Raums blockiert ist.
Das geschmolzene Harzmaterial der vorliegenden Erfindung enthält in einem weiteren Aspekt ein Harzelement, das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, ein Harzelement, das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, einen verbundenen Teil, der einen Kontaktteil der sich überlagernden Harzelemente enthält, die mittels Laserlicht geschweißt wurden, und ein Harz, das von dem Kontaktteil abgesondert ist, der geschmolzen und verfestigt ist, das ausgeformt wurde.
Entsprechend des geschweißten Harzmaterials der vorliegenden Erfindung enthält das Harzmaterial einen verbundenen Teil, der einen Kontaktteil der sich überlagernden Harzelemente enthält, die mittels Laserlicht geschweißt wurden, und das Harz, das von dem Kontaktteil, das geschmolzen und verfestigt ist, das ausgeformt wurde, abgesondert ist, wobei verhindert wird, dass sich das ausgeformte Harz, das von dem Kontaktteil abgesondert ist, absetzt und die Umwelt verunreinigt.
Der vorangegangene und andere Gegenstände, Merkmale und Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung deutlicher werden, wenn sie im Zusammenhang mit dem begleitenden Zeichnungen gesehen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines geschweißten Harzmaterials einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die ein weiteres Beispiel eines geschweißten Harzmaterials der Ausführungsform 1 zeigt.
3 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die noch ein weiteres Beispiel eines geschweißten Harzmaterials der Ausführungsform 1 zeigt.
4 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines geschweißten Harzmaterials einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die ein weiteres Beispiels eines geschweißten Harzmaterials der Ausführungsform 2 zeigt.
6 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die noch ein weiteres Beispiel eines geschweißten Harzmaterials der Ausführungsform 2 zeigt.
7 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials der Ausführungsform zeigt.
8 ist eine darstellende Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem eine Form in der Ausführungsform 2 abgelöst ist, aus der Sicht von einer oberen Oberfläche eines Deckelkörpers.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ausführungsform 1
1 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines geschweißten Harzmaterials einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Das geschweißte Harzmaterial wird mit Bezug auf einen abgedichteten Container 1 beschrieben, der als ein Beispiel ein zylindrisches Gehäuse mit einem Boden und einem Deckelkörper enthält. Der Deckelkörper 2 des abgedichteten Containers 1 ist ein Harzelement, das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, und das zylindrische Gehäuse mit einem Boden 3 ist ein Harzelement, das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist. Ein Kontaktteil 21, das durch miteinander In-Kontakt-Bringen der Harzelemente ausgebildet ist, wird geschweißt, um einen verbundenen Teil 4 auszubilden. Der verbundene Teil 4 liegt zwischen einem oberen Ende einer ringförmigen Rippe (zweiter ringförmiger Vorsprung) 5, der an dem Gehäuse 3 vorgesehen ist, und dem Deckelkörper 2. Der verbundene Teil 4 wurde durch Erhitzen mittels Laserlicht zunächst geschmolzen und anschließend nach Schweißen verfestigt. Die Rippe 5 ist in einer ringförmigen Form entlang der inneren Seite des äußeren Umfangs des Gehäuses 3 vorgesehen, und ein geschlossener Raum 6 ist an dem äußeren Umfang der Rippe 5 durch In-Eingriff-Bringen des Deckelkörpers 2 mit einem ersten ringförmigen Vorsprung 22 an dem äußersten Umfang des Gehäuses 3 vorgesehen.
Der geschlossene Raum 6 ist einem Ende des Kontaktteils 21 der Harzelemente zugewandt und ist zu dem Kontaktteil 21 benachbart. Der geschlossene Raum 6 ist in einer kreisförmigen Form entlang des äußeren Umfangs der Rippe 5 ausgebildet und nimmt ein Harz 7 auf, das von dem Kontaktteil 21 abgesondert wird und sich beim Schweißen verfestigt. Mit anderen Worten weist der geschlossene Raum 6 ein Ende des verbundenen Teils 4 als ein Teil der inneren Wand davon auf, ist in einer kreisförmigen Form entlang des äußeren Umfangs der Rippe 5 ausgebildet, und nimmt das Harz 7 auf, das von dem Kontaktteil 21 abgesondert und beim Schmelzen verfestigt wird.
Das geformte Harz wird abgesondert, da ein Teil der geformten Schicht beim Schweißen des Deckelkörpers 2 und des Gehäuses 3 ausgepresst wird, die unter Druck über den Kontaktteil 21 aufeinander gepresst werden. Der innere Umfang der Rippe 5 (d. h. die Seite des Kontaktteils 21, das dem geschlossenen Raum gegenüberliegt) greift mit einem kreisförmigen Vorsprung (vierter kreisförmiger Vorsprung) 10 ein, der an dem Deckelkörper 2 vorgesehen ist, um zu verhindern, dass das Harz an die innere Seite der Rippe 5 abgesondert wird. Referenzzeichen 11 bezeichnet einen dritten kreisförmigen Vorsprung, der an dem innersten Umfang des Gehäuses 3 vorgesehen ist, und ausgebildet ist, um eine leicht geringere Höhe als der zweite kreisförmige Vorsprung 5 vor einem Schweißen aufzuweisen, wie es in 7 gezeigt ist.
Der geschlossene Raum 6 braucht nicht ein vollständig abgedichteter Raum zu sein. Der geschlossene Raum 6 wird durch In-Eingriff-Bringen des Deckelkörpers 2 und des ersten kreisförmigen Vorsprungs 22 des Gehäuses 3, wie es beschrieben wurde, ausgebildet, und der Grad der Abdichtung davon wird vergrößert, wenn ein Verzahnungsteil 8, das an dem Deckelkörperteil 2 vorgesehen ist, und ein Verzahnungsteil 9, das an dem Gehäuse 3 vorgesehen ist, durch Druck eingepasst werden, so dass die Wirkung des Vorbeugens, dass sich das abgesonderte Harz 7 nach außen bezüglich des geschlossenen Raums 6 absetzt, verbessert wird. Allerdings kann, selbst in dem Fall, in dem das In-Eingriff-Bringen mit einer Lücke durchgeführt wird und eine kleine Lücke zwischen dem Verzahnungsteil 8 des Deckelkörpers 2 und dem Verzahnungsteil 9 des Gehäuses 3 ausgebildet wird, die Wirkung des Vorbeugens, dass sich das abgesonderte Harzes 7 absetzt, ausreichend zur Geltung kommen. In dem Fall, in dem das In-Eingriff-Bringen mit einer Lücke durchgeführt wird, liegen Vorteile darin, dass der Deckelkörper 2 und das Gehäuse 3 einfach hergestellt werden können, und die Kraft zum Pressen ausreichend an den Kontaktteil 21 aufgrund der Abwesenheit eines Widerstandes beim durch Druck Einpassen übertragen werden kann.
Es wird das Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials, das in 1 gezeigt ist, beschrieben. In 1 überlagern sich der Deckelkörper 2, der aus einem Harz ausgebildet ist, das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, und der zweite kreisförmige Vorsprung 5 des Gehäuses 3, das aus einem Harz ausgebildet ist, das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, um den Kontaktteil 21 auszubilden, an dem sie miteinander in Kontakt stehen. Der Deckelkörper 2 und das Gehäuse 3 werden durch den Kontaktteil 21 gegeneinander gepresst, und der Kontaktteil 21 wird durch Strahlen von Laserlicht von dem Deckelkörper 2, der aus dem Harz ausgebildet ist, das ein Durchlassvermögen aufweist, erhitzt, um das Harz an dem Kontaktteil 21 zu schmelzen. Das Harz, das von dem Kontaktteil 21 beim Schmelzen abgesondert wird, wird in dem geschlossenen Raum 6 aufgenommen, und anschließend wird das Harz, das in dem Kontaktteil 21 geschmolzen ist, verfestigt, um den Deckelkörper 2 und das Gehäuse 3 zu verschweißen, währenddessen sich das geformte Harz, das in dem geschlossenen Raum 6 aufgenommen wurde, sich verfestigt.
Da der überlagerte Kontaktteil geschweißt wird, um ein geschweißtes Harzmaterial herzustellen, kann der Schweißbetrieb mit lokaler Erhitzung bewirkt werden, wobei eine ausgezeichnete Schweißeigenschaft erhalten werden kann, wobei eine ausgezeichnete Energieeffizienz erhalten werden kann, und der Schmelzbetrieb in einem kurzen Zeitraum fertig gestellt werden kann. Das geschmolzene Harz, das von dem Kontaktteil abgesondert wird, wird innerhalb des geschlossenen Raums blockiert, wodurch verhindert wird, dass sich das abgesonderte Harz absetzt und die Umwelt verschmutzt, und wobei verhindert wird, dass das Produkt verunstaltet wird.
Während der geschlossene Raum 6 an dem äußeren Umfang der Rippe 5 in dem Beispiel, das in 1 gezeigt ist, vorgesehen ist, kann der geschlossene Raum 6 an dem inneren Umfang der Rippe 5, wie es in 2 gezeigt ist, vorgesehen sein. In den Figuren zeigen dieselben Symbole dieselben oder entsprechende Teile. In 2 ist der geschlossene Raum 6 vorgesehen, um einem Ende des Kontaktteils 21 (innerer Umfang der Rippe 5) zugewandt zu sein und ist zu dem Kontaktteil 21 benachbart. In 2 bezeichnet das Referenzzeichen 23 einen fünften kreisförmigen Vorsprung, der an dem Deckelkörper ausgebildet ist und mit dem dritten kreisförmigen Vorsprung 11 des Gehäuses 3 verzahnt ist, um den geschlossenen Raum 6 auszubilden. Der kreisförmige Vorsprung (vierter kreisförmiger Vorsprung) 10 des Deckelkörpers 2 greift mit dem äußeren Umfang (d. h. der Seite des Kontaktteils 21, der dem geschlossenen Raum gegenübersteht) der Rippe 5 ein, um zu verhindern, dass ausgeformtes Harz an die äußere Seite abgesondert wird.
Ferner, wie es in 3 gezeigt ist, können die geschlossenen Räume 61 und 62 an beiden, dem inneren Umfang der Rippe 5 (d. h. einer Seite des Kontaktteils 21) und dem äußeren Umfang der Rippe 5 (d. h. der anderen Seite des Kontaktteils 21) vorgesehen sein.
Der abgedichtete Container 1, auf den in der Ausführungsform Bezug genommen wird, ist lediglich ein Beispiel des geschweißten Harzmaterials der vorliegenden Erfindung. Der verbundene Teil 4 braucht nicht in einer kreisförmigen Form zu sein und kann entweder eine lineare Form, eine Punktform und dergleichen, in Abhängigkeit des Bedarfs sein. Die Gestalt des geschlossenen Raums 6 kann beliebig ausgewählt sein, in Abhängigkeit der Gestalt des verbundenen Teils 4 (oder des Kontaktteils 21). Es ist hierbei notwendig, dass ein Ende des Kontaktteils 21 oder ein Ende des verbundenen Teils 4 als innere Wand des geschlossenen Raums ausgestellt ist.
Das Material des durchlässigen Harzes ist nicht im Besonderen festgelegt, solange es ein Durchlassvermögen bezüglich des verwendeten Laserlichts aufweist (beispielsweise ein Durchlassvermögen von 25% oder mehr), und Beispiele davon enthalten Polybutylen-Terephthalat (PBT) Polyethylen- Terephthalat (PET), Polyphenylen-Sulfit (PPS), Polyether-Etherketon (PEEK), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA) und Polyethylen (PE). Es können Materialien, die mit einem Farbstoff oder einem Pigment gefärbt sind, verwendet werden, solang das Durchlassvermögen bezüglich der Wellenlänge des Laserlichts nicht beeinträchtigt wird.
Das Material des absorbierenden Harzes ist nicht im Speziellen spezifiziert, solange es ein Absorptionsvermögen bezüglich des verwendeten Laserlichts aufweist (beispielsweise ein Durchlassvermögen von 5% oder weniger), und Beispiele davon enthalten ähnliche Harzmaterialien wie das durchlässige Harz, vorausgesetzt, dass ein Material, das ein geringeres Durchlassvermögen als das durchlässige Harzmaterial aufweist, ausgewählt wird, oder in dem Fall, in dem dasselbe Harzmaterial verwendet wird, Carbonschwarz, ein Pigment oder ein Farbstoff, die im Stande sind das Absorptionsvermögen zu erhöhen da hineingemischt wird. Die Harzelemente können durch verschiede Ausformungsverfahren ausgeformt werden, wie beispielsweise ein Spritzgießverfahren, ein Strangpressverfahren ein Blasformverfahren und ein Wärmeausbildungsverfahren, und können ein metallisches Element oder ein weiteres Harzelement aufweisen, das eingebracht und damit ausgeformt ist. Es ist ausreichend, dass die Harzelemente in der Kombination des durchlässigen Harzes und des absorbierenden Harzes lediglich in dem Teil, der an dem Schweißbetrieb beteiligt ist, ausgebildet sind.
Das Laserlicht, das zum Schweißen der Harzelemente verwendet wird, um das geschweißte Harzmaterial herzustellen, ist nicht im Besonderen spezifiziert. Die Laserlichtquelle ist vorzugsweise ein Diodenlaser und ein YAG Laser, der eine Wellenlänge im Infrarotbereich aufweist, der ein Durchlassvermögen für verschiede Harzmaterialien bereitstellt, und ein CO₂ Laser und dergleichen kann ebenfalls ausgewählt werden. Das Bestrahlungsverfahren des Laserstrahls ist nicht im Besonderen spezifiziert, solange der Laserstrahl durch das durchlässige Harz gestrahlt wird, und Beispiele davon enthalten ein Verfahren des Scannens des Kontaktteils 21 mit einem Laserstrahl, der auf eine Punktform fokussiert ist, und ein Verfahren des gleichzeitigen Bestrahlens des gesamten Kontaktteils 21 mit einem Laserstrahl, der mittels einer optischen Vorrichtung oder eine Maske entsprechend des Kontaktbereichs 21 gestaltet ist.
Ausführungsform 2
4 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines geschweißten Harzmaterials der Ausführungsform 2 zeigt. Der Unterschied zur Ausführungsform 1 besteht darin, dass sie keinen geschlossenen Raum zum Aufnehmen des Harzes aufweist, das von dem Kontaktteil 21 abgesondert wird. Da der vierte kreisförmige Vorsprung 10, der mit dem Deckelkörper 2 an dem inneren Umfang der Rippe (zweiter kreisförmiger Vorsprung) 5 im Eingriff steht, steht das Harz 7, das von dem Kontaktteil 21 abgesondert wird, von der Rippe 5 nach außen hervor und ist an dem äußeren Umfang des Gehäuses 3 aufgrund der Abwesenheit des geschlossenen Raums ausgestellt. Die ausgestellte (ungeschützte) Oberfläche des abgesonderten Harzes 7 ist vollständig oder teilweise in eine vorbestimmte Gestalt ausgeformt. In 4 bezeichnet Bezugszeichen 24 ein Reservoir für das abgesonderte Harz 7, das in dem Gehäuse 3 vorgesehen ist, wobei es einem Ende an dem äußeren Umfang des Kontaktteils 21 zugewandt ist.
Die Gestalt der geformten ausgestellten Oberfläche 12 ist nicht im Besonderen spezifiziert, und die Kontur des Querschnitts kann linear sein, wie es in 4 gezeigt ist, oder kann gekrümmt sein, wie es in 5 gezeigt ist. Unter Berücksichtigung der Gegenstände der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt, dass der Querschnitt keine prägnante Gestalt aufweist. Lediglich ein Teil der ausgestellten Oberfläche muss ausgeformt zu sein, wie es in 6 gezeigt ist. Selbst in dem Fall, in dem lediglich ein Teil der ausgestellten Oberfläche ausgeformt ist, kann unterdrück werden, dass das abgesonderte ausgeformte Harz in eine schneidende Bürstenform wächst.
Das Verfahren zur Herstellung eines abgedichteten Containers 1, das in 4 bis 6 gezeigt ist, wird durch die Verfahrensschritte beschrieben. 7 ist eine teilweise Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials der Ausführungsform 2 zeigt. In dem ersten Schritt werden der Deckelkörper 2, der aus einem Harz ausgebildet ist, das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, und das Gehäuse 3, das aus einem Harz ausgebildet ist, das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, überlagert und an einer vorbestimmten Position zusammengefügt, um den Deckelkörper 2 und den zweiten ringförmigen Vorsprung 5 des Gehäuses 3 miteinander in Kontakt zu bringen, die den Kontaktteil 21 ausbilden. In dem zweiten Schritt wird dem Aufbau unter Verwendung einer Pressform, die in den Figuren nicht gezeigt ist, eine Last F auferlegt, um den Kontaktteil 21 des Deckelkörpers 2 und das Gehäuse 3 in einen Kontaktzustand unter Druck zu bringen.
Der zweite Schritt kann in dem Fall ausgelassen werden, in dem die Last F durch das Gewicht des Deckelkörpers 2 ersetzt werden kann. Die Struktur der Pressform ist nicht im Besonderen spezifiziert, solange eine Presskraft auf den Kontaktteil 21 aufgebracht wird, und ist notwendigerweise festgelegt, zu verhindern, dass der Lichtweg des Laserstrahls 11b behindert wird. In dem Fall, in dem ein Teil der Pressform eine Struktur aufweist, die den Lichtstrahl behindert, kann ein Material, das bezüglich des Laserstrahls transparent ist, wie beispielsweise Glas, als der Teil der Pressform verwendet werden. Zu dieser Zeit wird gleichzeitig eine Form A1 an den Austrittspfad des Harzes 7, das beim Schweißen abgesondert wird, zugefügt. In dem dritten Schritt wird der Kontaktteil 21 mit dem Laserstrahl LB von der Seite des Deckelkörpers 2 bestrahlt.
Die Laserlichtquelle, die hierin verwendet wird, ist vorzugsweise ein Halbleiterlaser oder ein YAG Laser, wie es für die Ausführungsform 1 beschrieben ist. Das Bestrahlungsverfahren des Laserstrahls kann aus verschiedenen Verfahren, wie es für die Ausführungsform beschrieben ist, ausgewählt werden, wie beispielsweise ein Verfahren des Scannens des Kontaktteils 21 mit einem Laserstrahl, der auf eine Punktform fokussiert ist, und ein Verfahren des gleichzeitigen Bestrahlens des gesamten Kontaktteils 21 mit dem Laserstrahl, der mit einer optischen Vorrichtung oder einer Maske entsprechend des Kontaktteils 21 gestaltet ist.
Als ein Resultat einer Bestrahlung des Laserstrahls LB auf den Kontaktteil 21 wird eine ausgeformte Schicht in dem Kontaktteil 21 ausgebildet. Ein Teil des ausgeformten Harzes wird von der Rippe (zweiter ringförmiger Vorsprung) 5 nach außen aufgrund der Presskraft abgesondert, die dem Kontaktteil 21 auferlegt wird. Das abgesonderte Harz 7 ist innerhalb eines geschlossenen Raums 14 blockiert, der zwischen der ausgeformten Oberfläche A2 der Form A1, dem Deckelkörper 2 und dem Gehäuse 3 ausgebildet ist, und das abgesonderte Harz 7 wird folglich entlang des Umrisses der Form ausgeformt und anschließend verfestigt, wobei dabei auch die ausgeformte Schicht in dem Kontaktteil 21 verfestigt wird, um ein Scheißen zu erhalten.
Das abgesonderte ausgeformte Harz wird in eine vorbestimmte nicht prägnante Gestalt ausgeformt, wodurch das Risiko des Absetzens aufgrund einer Schwingung oder eines Einschlags verringert werden kann. Das Volumen des geschlossenen Raums 14 wird vorzugsweise etwa auf einen Wert des Volumens des abgesonderten Harzes 7 festgelegt. In dem Fall, in dem das Volumen des geschlossenen Raums 14 viel größer als das Volumen des abgesonderten Harzes 7 ist, kann das abgesonderte Harz 7 frei innerhalb des geschlossenen Raums 14 wachsen, was die Wirkung des Unterdrückens des Wachsens in eine prägnante Gestalt vermindert. In dem Fall, in dem das Volumen des geschlossenen Raums 14 viel kleiner als das Volumen des abgesonderten Harzes 7 ist, dringt das abgesonderte Harz 7 in eine winzige Lücke zwischen der Form A1 und dem Deckelkörper 2 oder dem Gehäuse 3 ein, um eine prägnante Gestalt auszubilden.
Ein Heizelement ist in der Form A1 vorgesehen, um die Form 1 auf einer Temperatur zu halten, die größer als eine Normaltemperatur ist, wodurch es wahrscheinlich ist, dass das abgesonderte Harz 7 in eine Gestalt entlang der Formoberfläche A2 ausgeformt wird, verglichen mit dem Fall, in dem die Form A1 eine Normaltemperatur aufweist. Diese Wirkung kann durch Vergrößern der Temperatur der Form A1 verbessert werden, allerdings übersteigt die Temperatur vorzugsweise nicht den Schmelzpunkt des Harzmaterials. In dem Fall, in dem die Temperatur der Form A1 den Schmelzpunkt des Harzmaterials übersteigt, haftet das abgesonderte Harz 7 fest an der Form A1, um eine Entfernung davon zu erschweren. Ferner besteht eine Möglichkeit darin, dass der Deckelkörper 2 und das Gehäuse 3 benachbart zu der Form 1 durch eine Wärmeleitung erhitzt werden, um eine Wärmeverformung zu bewirken.
In der Ausführungsform 2 ist die Form A1 an einer vorgeschriebenen Position vor Bestrahlen mit dem Laserstrahl LB angeordnet, allerdings kann die Form A1 nach Beendigung der Bestrahlung des Laserstrahls LB angeordnet werden, gefolgt von Ausformen. Schließlich wird als vierter Schritt die Form A1 nach Beendigung der Verfestigung des abgesonderten Harzes 7 gelöst bzw. entfernt. Die Form A1 wird beim Ablösen in zwei Teile geteilt. 8 ist eine darstellende Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem die Form A1 abgelöst ist, betrachtet von einer oberen Oberfläche des Deckelkörpers 2, in dem die Form A1 auf eine solche Weise geteilt ist, dass die Formoberfläche A2 in zwei Teile geteilt wird. Selbst in dem Fall, in dem das abgesonderte Harz 7 an der Form A1 haftet, kann die Form relativ einfach abgelöst werden, da die Form A1 durch Teilung abgelöst wird. Das Verfahren der Teilung der Form ist nicht auf eine Teilung in zwei Teile begrenzt, und die Form kann in drei oder mehr Teile geteilt werden. Die Form kann ohne Teilung in dem Fallabgelöst werden, in dem eine Haftungseigenschaft zwischen den Materialien des abgesonderten Harzes 7 und der Form A1 gering ist.
Während die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, versteht es sicht, dass diese Offenbarungen dem Zwecke der Darstellung dienen und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne sich vom Gegenstand der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist, zu entfernen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-358697 A [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials, das die Schritte umfasst: Überlagern eines Harzelements (2), das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, und eines Harzelements (3), das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, um einen Kontaktteil (21) auszubilden, an dem die Harzelemente miteinander in Kontakt stehen; Ausbilden eines geschlossenen Raums (6, 61, 62), der zu dem Kontaktteil (21) benachbart ist und einem Ende des Kontaktteils (21) zugewandt ist; und Einstrahlen des Laserlichts von dem Harzelements (2), das eine Durchlässigkeit aufweist, dabei Pressen der Harzelemente über den Kontaktteil (21) aneinander, so dass der Kontaktteil (21) erhitzt wird, um ein Harz an dem Kontaktteil (21) zu schmelzen, Aufnehmen eines Harzes, das von dem Kontaktteil (21) durch Schmelzen abgesondert wird in dem geschlossenen Raum (6, 61, 62), Verfestigen des Harzes, das an dem Kontaktteil (21) geschmolzen ist, um die Harzelemente zu verschweißen.
Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials nach Anspruch 1, bei dem der geschlossene Raum (6, 61, 62), der zu dem Kontaktteil (21) benachbart und einem Ende des Kontaktteils (21) zugewandt ist, durch in Eingriffbringen eines kreisförmigen Vorsprungs (22, 11) eines (3) der Harzelemente mit dem anderen (2, 23) der Harzelemente ausgebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Kontaktteil (21), an dem sich die Harzelemente miteinander in Kontakt befinden, durch In-Kontakt-Bringen eines kreisförmigen Vorsprungs 5 eines (3) der Harzelemente mit dem anderen (2) der Harzelemente ausgebildet wird, und wobei der andere (2) der Harzelemente einen kreisförmigen Vorsprung (10) aufweist, der mit dem kreisförmigen Vorsprung (5) des anderen (3) der Harzelemente an einer Seite des Kontaktteils (21), die dem geschlossenen Raum (6, 61, 62) gegenüber liegt, so in Eingriff gebracht ist, dass verhindert wird, dass ausgeformtes Harz von der Seite des Kontaktteils (21) abgesondert wird.
Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials, das die Schritte umfasst: Überlagern eines Harzelements 2, das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, und eines Harzelements (3), das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, um einen Kontaktteil (21) auszubilden, an dem sich die Harzelemente miteinander in Kontakt befinden: Einstrahlen des Laserlichts von dem Harzelement (2), das ein Durchlassvermögen aufweist, dabei Pressen der Harzelemente über den Kontaktteil (21) aneinander, so dass der Kontaktteil (21) erhitzt wird, um ein Harz an dem Kontaktteil (21) zu schmelzen, Verfestigen des Harzes, das an dem Kontaktteil (21) geschmolzen ist, um die Harzelemente zu verschweißen; und Ausformen eines Harzes, das von dem Kontaktteil (21) durch Schmelzen abgesondert wird.
Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials nach Anspruch 4, bei dem das Harz, das von dem Kontaktteil 21 durch Schmelzen abgesondert wird, mittels einer Form ausgeformt wird, die Vorgesehen ist, um einem Ende des Kontaktteils (21) zugewandt zu sein.
Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials nach Anspruch 5, bei dem die Form (A1) auf einer Temperatur gehalten wird, die höher als eine Normaltemperatur ist.
Verfahren zur Herstellung eines geschweißten Harzmaterials nach Anspruch 5 oder 6, bei dem nach einem Ausformen des abgesonderten Harzes die Form (A1) auf solche Weise geteilt wird, dass eine Oberfläche, die sich mit dem ausgeformten Harz in Kontakt befindet, in mehrere Teile geteilt wird.
Geschweißter Harzmaterial, umfassend ein Harzelement (2), das ein Durchlassvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, ein Harzelement (3), das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, einen verbundenen Teil (4), der einen Kontaktteil (21) der Harzelemente umfasst, die sich überlagern, die mit Laserlicht geschweißt wurden, und einen geschlossenen Raum (6, 61, 62) der zu dem Kontaktteil (21) benachbart ist und einem Ende des Kontaktteils (21) zugewandt ist, wobei der geschlossene Raum (6, 61, 62) ein Harz aufgenommen hat, das von dem Kontaktteil (21), der geschmolzen und verfestigt ist, abgesondert ist.
Geschweißtes Harzmaterial nach Anspruch 8, bei dem der geschlossene Raum (6, 61, 62), der zu dem Kontaktteil (21) benachbart ist und einem Ende des Kontaktteils (21) zugewandt ist, durch In-Eingriff-Bringen eines kreisförmigen Vorsprungs (22, 11) eines (3) der Harzelemente mit dem anderen (2, 23) der Harzelemente ausgebildet ist.
Geschweißtes Harzmaterial nach Anspruch 8 oder 9, bei dem der Kontaktteil (21) der Harzelemente durch In-Kontakt-Bringen eines kreisförmigen Vorsprungs (5) eines (3) der Harzelemente mit dem anderen (2) der Harzelemente ausgebildet ist, und wobei das andere (2) der Harzelemente einen kreisförmigen Vorsprung (10) aufweist, der mit dem kreisförmigen Vorsprung (5) des einen (3) der Harzelemente an einer Seite des Kontaktteils (21), die dem geschlossenen Raum (6, 61, 62) gegenüberliegt, in Eingriff steht.
Geschweißtes Harzmaterial, umfassend ein Harzelement (2), das ein Durchlassvermögen bezüglich eines Laserlichts aufweist, ein Harzelement (3), das ein Absorptionsvermögen bezüglich Laserlicht aufweist, einen verbundenen Teil (4) der einen Kontaktteil (21) der Harzelemente umfasst, die einander überlagert sind, die mittels Laserlicht verschweißt wurden, und ein Harz, das von dem Kontaktteil (21), das geschmolzen und verfestigt ist, abgesondert ist, das ausgeformt wurde.