DE102004030247A1

DE102004030247A1 - Herstellungsverfahren für laserstrahldurchlässiges Bauteil, Harzformvorrichtung und Herstellungsverfahren für Verbundharzprodukt

Info

Publication number: DE102004030247A1
Application number: DE200410030247
Authority: DE
Inventors: Tsuyoshi Kariya Arai; Yasunori Kariya Kawamoto; Hideki Kariya Okuda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2005-01-27
Also published as: CN100339206C; US20040261940A1; JP4026007B2; US7850889B2; JP2005014319A; CN1572474A

Abstract

Es wird eine Metallform (110) vorbereitet, die einen Einguss (120), eine Höhlung (134), in der sich eine fiktive Kurve (L₁) befindet, die entlang der fiktiven Kurve (L₁) zumindest einen Schweißzielabschnitt eines laserstrahldurchlässigen Bauteils bildet und in der eine Einfüllendwand (134b) entlang einer Kurve (L₂) ausgebildet ist, die parallel zu der fiktiven Kurve (L₁) verläuft, und einen Drosselabschnitt (132b) zum Herabsetzen des Durchflusses eines aus dem Einguss (120) zur Höhlung (134) fließenden Harzes hat, der mit der Höhlung (134) verbunden ist und dessen Verbindungsgrenze (B₁) entlang einer Kurve (L₃) ausgebildet ist, die parallel zu der fiktiven Kurve (L₁) verläuft. Dann wird in den Einguss (120) ein Harz eingespritzt und mithilfe der Metallform (110) aus dem eingespritzten Harz ein kristallines laserstrahldurchlässiges Bauteil geformt.

Description

Die Erfindung bezeiht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines laserstrahldurchlässigen Bauteils, auf eine Harzformvorrichtung und auf ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundharzprodukts.

Es wurde bereits ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundharzprodukts vorgeschlagen, bei dem Harze zu einem laserstrahldurchlässigen Bauteil und einem laserstrahlabsorbierenden Bauteil geformt und die beiden Bauteile mit einem Laserstrahl verschweißt werden (siehe beispielsweise die JP 2001-071384 A).

Wenn das laserstrahldurchlässige Bauteil eine Kappe oder dergleichen ist, die in dem laserstrahlabsorbierenden Bauteil ein Loch bedeckt, kann beispielsweise das in 19A oder 20A gezeigte Verfahren eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren wird ein Schweißzielabschnitt 1a entlang einer ringförmigen fiktiven Kurve L des laserstrahldurchlässigen Bauteils 1 mit Laserstrahlen bestrahlt und werden die durch den Schweißzielbereich 1a gelassenen Laserstrahlen von einem laserstrahlabsorbierenden Bauteil 2 absorbiert. Der Abschnitt des laserstrahlabsorbierenden Bauteils 2, der die Laserstrahlen absorbiert hat, schmilzt und die Wärme der Harzschmelze lässt den Abschnitt 1a des laserstrahldurchlässigen Bauteils 1 schmelzen, wodurch die beiden Bauteile 1 und 2 miteinander verschweißt werden.

19B zeigt eine Metallform 4, mit der sich das laserstrahldurchlässige Bauteil 1 aus einem Harz formen lässt, das dann wie in 19A gezeigt mit einem Laserstrahl verschweißt wird. In der Höhlung 6 der Metallform 4 ist die Streckenlänge X₁ zwischen einem (Schweißziel form abschnitt 6a zum Formen des Schweißzielabschnitts 1a und einer Einfüllendwand 6b konstant. Allerdings ist in der Metallform 4 nicht die Streckenlänge X₂ zwischen dem jeweiligen Schweißzielformabschnitt 6a und dem zu diesem Abschnitt am nächsten liegenden Einguss 5 konstant. Daher ist die Zeitdauer, die zum vollständigen Einfüllen eines Harzes in die jeweiligen Umfangsenden des Schweißzielformabschnitts 6a benötigt wird, von Abschnitt zu Abschnitt verschieden. Wird ein kristallines laserstrahldurchlässiges Bauteil 1 geformt, ist der Kristalleinlagerungsgrad (also das Verhältnis des Volumens der im Produkt enthaltenen Kristalle zum Gesamtvolumen des Produkts) an dem zu formenden Schweißzielabschnitts 1a umso höher, je kürzer die Länge X₂ ist bzw. je näher der Schweißzielformabschnitt 6a am Einguss 5 liegt, und nimmt die Durchlässigkeit für den Laserstrahl entsprechend ab. Wenn das mit Hilfe der Metallform 4 geformte kristalline laserstrahldurchlässige Bauteil 1 mit dem laserstrahlabsorbierenden Bauteil 2 verschweißt wird, tritt daher das folgende Problem auf. Falls sich zum Beispiel die Bestrahlungsenergie des Laserstrahls nach dem in einem Abschnitt 6a nahe dem Einguss 5 geformten Schweißzielabschnitt 1a richtet, bringt der durchgelassene Laserstrahl an dem Schweißzielabschnitt 1a, der an einem anderen, vom Einguss 5 entfernten Abschnitt 6a geformt ist, auf das laserstrahlabsorbierende Bauteil 2 zu viel Energie auf. Wenn die vorgegebene Energie zu hoch ist, verdampft das Formharz des laserstrahlabsorbierenden Bauteils 2 und entstehen in der Schweißgrenzfläche Hohlräume, die zu einer Verringerung der Schweißfestigkeit führen. Wenn die vorgegebene Energie zu hoch ist, schmilzt auch das laserstrahlabsorbierende Bauteil 2 zu stark auf und entstehen Grate, die zu einer Verschlechterung des Erscheinungsbildes des Verbundharzprodukts führen. Falls sich die Bestrahlungs energie dagegen nach dem an einem von dem Einguss 5 entfernten Abschnitt 6a geformten Schweißzielabschnitt 1a richtet, kann der durchgelassene Laserstrahl an dem Schweißzielabschnitt 1a, der an dem Abschnitt 6a nahe dem Einguss 5 geformt wurde, nicht ausreichend Energie auf das laserstrahlabsorbierende Bauteil 2 aufbringen. Wenn die vorgegebene Energie nicht ausreicht, ist auch die Menge des aufgeschmolzenen laserstrahlabsorbierenden Bauteils 2 unzureichend, was zu einer Verringerung der Schweißfestigkeit führt.

20B zeigt als nächstes eine Metallform 7, mit der sich das laserstrahldurchlässige Bauteil 1 aus einem Harz formen lässt, das dann wie in 20A gezeigt mit einem Laserstrahl verschweißt wird. In der Höhlung 9 der Metallform 7 ist die Streckenlänge Y₁ zwischen jedem (Schweißzielform) abschnitt 9a zum Formen des Schweißzielabschnitts 1a und dem am nächsten an diesem Abschnitt liegenden Einguss 8 konstant. Allerdings ist in der Höhlung 9 der Metallform 7 nicht die Streckenlänge Y₂ zwischen dem Schweißzielformabschnitt 9a und der Einfüllendwand 9b konstant. Daher ist die Zeitdauer, die zum vollständigen Einfüllen eines Harzes in die jeweiligen Umfangsenden des Schweißzielformabschnitts 9a benötigt wird, von Abschnitt zu Abschnitt verschieden. Beim Formen des kristallinen laserstrahldurchlässigen Bauteils 1 ist der Kristalleinlagerungsgrad an dem zu formenden Schweißzielabschnitt 1a umso höher, je größer die Länge Y₂ ist bzw. je weiter die Einfüllendwand 9b vom Schweißzielformabschnitt 9a entfernt ist, und nimmt die Durchlässigkeit für den Laserstrahl entsprechend ab. Ähnlich wie im Fall des mit Hilfe der Metallform 4 geformten kristallinen laserstrahldurchlässigen Bauteils 1 kommt es auch beim Verschweißen des mit Hilfe der Metallform 7 geformten kristallinen laserstrahldurchlässigen Bauteils 1 mit dem laserstrahlabsorbierenden Bauteil 2 leicht zu einer schlechten Verschweißung.

Angesichts der obigen Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines 1aserstrahldurchlässigen Bauteils, mit dem sich beim Laserschweißen eine schlechte Verschweißung verhindern lässt, und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Harzformvorrichtung zur Verfügung zu stellen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundharzprodukts zur Verfügung zu stellen, mit dem sich eine schlechte Verschweißung verhindern lässt.

Gemäß einer ersten und zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Metallform mit Eingüssen, mit einer Höhlung zum Formen zumindest eines Schweißzielabschnitts eines laserstrahldurchlässigen Bauteils und mit einem Drosselabschnitt zum Herabsetzen des Durchflusses eines vom Einguss zur Höhlung fließenden Harzes angefertigt. In dieser Metallform ist entlang einer ersten Kurve, die parallel zu einer fiktiven Kurve verläuft, eine Einfüllendwand der Höhlung ausgebildet. Aufgrund dessen ist es möglich, die Streckenlänge zwischen einem Abschnitt zum Formen des Schweißzielabschnitts entlang der fiktiven Kurve und der Einfüllendwand in der Höhlung nahezu konstant einzustellen. Darüber hinaus ist in dieser Metallform der Drosselabschnitt mit der Höhlung verbunden und ist seine Verbindungsgrenze entlang einer zweiten Kurve ausgebildet, die parallel zu der fiktiven Kurve verläuft. Aufgrund dessen ist es möglich, die Streckenlänge zwischen dem Abschnitt zum Formen des Schweißzielabschnitts entlang der fiktiven Kurve und der Verbindungsgrenze in der Höhlung nahezu konstant einzustellen.

Bei der ersten und zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird in die Eingüsse der Metallform ein Harz eingespritzt und wird mit Hilfe der Metallform aus dem eingespritzten Harz ein kristallines laserstrahldurchlässiges Bauteil oder ein Rohling geformt. Wenn die Streckenlänge zwischen dem Drosselabschnitt und dem Einguss nicht konstant ist, kommt es zu einer Differenz der Zeitdauer, die das in die Eingüsse eingespritzte Harz benötigt, um jeden Abschnitt des Drosselabschnitts zu erreichen. Allerdings wird das Harz, das den Drosselabschnitt erreicht hat, der näher an dem Einguss als der am weitesten von dem Einguss entfernte (Drossel abschnitt liegt, aufgrund des Vorhandenseins des Drosselabschnitts dazu veranlasst, leichter zu dem am weitesten entfernten Abschnitt zu fließen, bei dem der Fließwiderstand gering ist, als zur Höhlung zu fließen, wo der Fließwiderstand hoch ist. Wenn das Harz den am weitesten entfernten Abschnitt erreicht, nimmt aufgrund dessen die Fließgeschwindigkeit des die Verbindungsgrenze von der Eingussseite zur Höhlungsseite hin querenden Harzes rasch zu.

Entsprechend der Erfindung, bei der das Harz die Verbindungsgrenze auf einmal quert und die Streckenlänge zwischen der jeweiligen Verbindungsgrenze und dem Abschnitt zum Formen des Schweißziel(form)abschnitts und die Streckenlänge zwischen der jeweiligen Einfüllendwand und dem Abschnitt zum Formen des Schweißziel(form)abschnitts nahezu konstant sind, verringert sich die Differenz des Zeitpunkts, an dem das Harz die jeweilige Einfüllendwand erreicht, und auch die Differenz des Zeitpunkts, an dem das Einfüllen des Harzes an jedem Abschnitt des Schweißzielformabschnitts abgeschlossen ist. Es ist daher möglich, den Schweißzielabschnitt ungeachtet der Streckenlängendifferenz zwischen dem Einguss und dem Schweißzielformabschnitt nicht nur im Hinblick auf den Kristalleinlagerungsgrad, sondern auch im Hinblick auf die Durchlässigkeit für den Laserstrahl gleichmäßig zu formen. Wenn der Schweißzielabschnitt durch einen Laserstrahl mit einem laserstrahlabsorbierenden Bauteil verschweißt wird, kann eine schlechte Verschweißung verhindert werden, da die Differenz der Energiemenge, die durch den durch den jeweiligen Abschnitt des Schweißzielabschnitts gelassenen Laserstrahl auf das laserstrahlabsorbierende Bauteil gegeben wird, gering ist.

Bei der Erfindung steht der Begriff "Kurve" für eine allgemeine Kurve, also auch für eine Gerade. Darüber hinaus kann die Anzahl der "Eingüsse" bei der Erfindung eins oder mehr betragen.

Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung wird mit Hilfe einer Metallform aus einem Harz ein Rohling geformt, dessen Umriss mit einer ersten, zu einer fiktiven Kurve parallelen Kurve zusammenfällt. Indem der Rohling entlang einer Schnittkurve geschnitten wird, die nicht mit einer zur fiktiven Kurve parallelen Kurve zusammenfällt, werden dann ein laserstrahldurchlässiges Bauteil und ein überschüssiger Materialabschnitt voneinander getrennt. Bei Anwendung dieses Verfahrens ist es möglich, die Durchlässigkeit für den Laserstrahl auch dann an einem beliebigen Punkt eines Schweißzielabschnitts gleichmäßig zu gestalten, wenn der Umriss des 1aserstrahldurchlässigen Bauteils, der mit der Schnittkurve zusammenfällt, nicht mit einer zu der fiktiven Kurve parallelen Kurve zusammenfällt.

Die vierte Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein 1aserstrahldurchlässiges Bauteil, das durch eines der Verfahren gemäß der ersten bis dritten Ausgestaltung hergestellt wurde. Wird der Schweißzielabschnitt des laserstrahldurchlässigen Bauteils durch einen Laserstrahl mit einem laserstrahlabsorbierenden Bauteil verschweißt, kann eine schlechte Verschweißung verhindert werden, da die Differenz der Energiemenge, die durch den durch den jeweiligen Abschnitt des Schweißzielabschnitts durchgelassenen Laserstrahl auf das laserstrahlabsorbierende Bauteil gegeben wird, gering ist.

Die fünfte Ausgestaltung der Erfindung befasst sich mit einer Harzformvorrichtung, die eine Metallform mit dem gleichen Aufbau umfasst, wie er bei einem der Verfahren gemäß der ersten bis dritten Ausgestaltung verwendet wird, weswegen die Harzformvorrichtung gemäß dieser Ausgestaltung vorzugsweise dann verwendet wird, wenn das Verfahren gemäß der ersten, zweiten oder dritten Ausgestaltung durchgeführt wird, und die gleiche Wirkung wie oben beschrieben realisiert werden kann.

Gemäß einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Schweißzielabschnitt eines laserstrahldurchlässigen Bauteils, das durch eines der Verfahren gemäß der ersten bis dritten Ausgestaltung hergestellt wurde, durch einen Laserstrahl mit einem laserstrahlabsorbierenden Bauteil verschweißt. Daher ist die Differenz der Energiemenge, die durch den durch den jeweiligen Abschnitt des Schweißzielabschnitts durchgelassenen Laserstrahl auf das laserstrahlabsorbierende Bauteil gegeben wird, gering. Aufgrund dessen kann eine schlechte Verschweißung verhindert werden und kann ein Verbundharzprodukt mit hervorragender Schweißfestigkeit und hervorragendem Erscheinungsbild hergestellt werden. Was den Schritt der Herstellung des laserstrahldurchlässigen Bauteils und den Schritt der Herstellung des laserstrahlabsorbierenden Bauteils betrifft, kann deren Reihenfolge geändert oder können die beiden Schritte gleichzeitig durchgeführt werden.

Die siebte Ausgestaltung der Erfindung befasst sich mit einem Verbundharzprodukt, das durch das Verfahren gemäß der sechsten Ausgestaltung hergestellt wurde und das daher eine hervorragende Schweißfestigkeit und ein hervorragendes Erscheinungsbild hat.

Die Erfindung wird nun genauer anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:
1A im Schnitt eine Harzformvorrichtung, die zur Herstellung eines elektromagnetischen Ventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
1B einen Schnitt entlang der Linie I-I in 1A;
2 das elektromagnetische Ventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Perspektivansicht;
3A das elektromagnetische Ventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Draufsicht;
3B einen Schnitt entlang der Linie III-III in 3A;
4 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines elektromagnetischen Ventils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
5 in Perspektivansicht ein Laserschweißverfahren bei der Herstellung des elektromagnetischen Ventils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
6 eine der Schnittansicht von 1A entsprechende Darstellung mit einem Verfahren zum Formen einer Kappe aus einem Harz bei der Herstellung des elektromagnetischen Ventils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
7 eine der Schnittansicht von 1A entsprechende Vergrößerung der Harzformvorrichtung, die bei der Herstellung des elektromagnetischen Ventils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird;
8 eine der Schnittansicht von 1B entsprechende Vergrößerung der Harzformvorrichtung, die bei der Herstellung des elektromagnetischen Ventils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wird;
9 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung einer Kappe bei der Herstellung des elektromagnetischen Ventils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
10A in Draufsicht ein elektromagnetisches Ventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
10B einen Schnitt entlang der Linie X-X in 10A;
11A in Draufsicht eine Harzformvorrichtung, die bei der Herstellung des elektromagnetischen Ventils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird;
11B einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in 11A;
12 eine dem Schnitt von 11A entsprechende Vergrößerung der Harzformvorrichtung, die bei der Herstellung des elektromagnetischen Ventils gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird;
13A in Draufsicht ein elektromagnetisches Ventil gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
13B einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in 13A;
14A in Draufsicht einen Rohling, der bei der Herstellung des elektromagnetischen Ventils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel geformt wurde;
14B einen Schnitt entlang der Linie XIV-XIV in 14A;
15A in Draufsicht eine Kappe, die bei der Herstellung des elektromagnetischen Ventils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel von einem überschüssigen Materialabschnitt getrennt wurde;
15B in Draufsicht einen überschüssigen Materialabschnitt, die bei der Herstellung des elektromagnetischen Ventils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel von einer Kappe getrennt wurde;
16A im Schnitt eine Harzformvorrichtung, die bei der Herstellung des elektromagnetischen Ventils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel verwendet wird;
16B einen Schnitt entlang der Linie XVI-XVI in 16A;
17 eine der Schnittansicht von 16A entsprechende Darstellung eines Verfahrens zum Formen des Rohlings aus einem Harz bei der Herstellung des elektromagnetischen Ventils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
18 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung der Kappe bei der Herstellung des elektromagnetischen Ventils gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
19A in Perspektivansicht ein Verfahren zur Herstellung eines herkömmlichen Verbundharzprodukts mit Hilfe eines Laserschweißverfahrens;
19B in Schnittansicht eine Metallform, die dazu verwendet wird, aus einem Harz das in 19A gezeigte laserstrahldurchlässige Bauteil zu formen;
20A in Perspektivansicht ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines herkömmlichen Verbundharzprodukts mit Hilfe eines Laserschweißverfahrens; und
20B im Schnitt eine Metallform, die dazu verwendet wird, aus einem Harz das in 20A gezeigte laserstrahldurchlässige Bauteil zu formen.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nun mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
In den 2 und 3 ist als ein Verbundharzprodukt gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein elektromagnetisches Ventil gezeigt. Das elektromagnetische Ventil 10 bewegt ein in einem Innenloch 21 eines Gehäuses 20 untergebrachtes Ventilbauteil hin und her, indem es eine in dem Gehäuse 20 eingebettete Spule mit Strom beaufschlagt. Durch die Hin- und Herbewegung des Ventilbauteils steuert das elektromagnetische Ventil 10 durch Öffnen und Schließen eines durch das Innenloch 21 des Gehäuses 20 und ein Innenloch 31 einer Kappe 30 gebildeten Fluiddurchlasses den Durchfluss eines Fluids.
Es wird zunächst der Aufbau des elektromagnetischen Ventils 10 erläutert.
In dem Gehäuse 20 weist das Innenloch 21 einen Einfügelochabschnitt 22 auf, der an seinem sich öffnenden Ende ein gestuftes Loch hat. Die Stufenwand 24 des Einfügelochabschnitts 22 ist ringförmig und hat eine flache Wandfläche. Die Kappe 30 hat einen zylinderförmigen Hauptkörperabschnitt 32, der das Innenloch 31 bildet, und an einem Ende des Hauptkörperabschnitts 32 einen ringflanschförmigen Einfügeplattenabschnitt 34. Der Einfügeplattenabschnitt 34 umfasst einen Innenumfangsabschnitt 36 mit einer konstanten Dicke T₁ und einen Außenumfangsabschnitt 37 mit einer konstanten Dicke T₂, die geringer als die des Innenumfangsabschnitts 36 ist. Die Plattenflächen der Abschnitte 36 und 37, welche eine Endfläche der Kappe 30 bilden, sind miteinander verbunden, so dass sie eine Ebene bilden, deren plane Oberfläche senkrecht zur Mittelachse des Hauptkörperabschnitts 32 verläuft. Der Außenumfangsabschnitt 37 des Einfügeplattenabschnitts 34 ist in den Einfügelochabschnitt 32 eingefügt, wobei ein Abschnitt 37a entlang einer fiktiven Kurve L₁ mit der Stufenwand 24 verschweißt ist. Die fiktive Kurve L₁ fällt in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Kurve zusammen, die parallel zu einem Umriss L₀ verläuft, entlang dem die äußere Umfangswand 37b des Außenumfangsabschnitts 37 verläuft und der einer ringförmigen Kurve entspricht, deren Krümmung sich in Umfangsrichtung ändert.
Als nächstes wird anhand des in 4 gezeigten Ablaufdiagramms ein Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Ventils 10 beschrieben.
In Schritt S1 wird die Kappe 30 hergestellt, die die Fähigkeit hat, Laserstrahlen durchzulassen, und einen kristallinen Aufbau hat. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Kappe 30 mit Hilfe der in 1 gezeigten Harzformvorrichtung 100 aus einem Harz geformt. Die Kappe 30 wird so aus einem thermoplastischen Harz geformt, dass das Absorptionsvermögen für den auftreffenden Laserstrahl, wie später beschrieben wird, gering ist, beziehungsweise vorzugsweise so, dass die Durchlässigkeit für den Laserstrahl 25% oder mehr beträgt. Als thermoplastisches Harz kann ein Harz wie Polyamid, Polypropylen oder Polybutylenterephthalat gewählt werden, zu dem ein Klärmittel, das die Durchlässigkeit verbessert, oder verschiedene Arten von Zusatzstoffen hinzugegeben werden können, deren Absorptionsvermögen gegenüber dem zu verwendenden Laserstrahl ausreichend gering ist. Die oben beschriebene Kappe 30 entspricht dem in den Ansprüchen angegebenen "kristallinen laserstrahldurchlässigen Bauteil" und Schritt S1 entspricht dem in den Ansprüchen angegebenen Schritt "Herstellen eines laserstrahlabsorbierenden Bauteils".
In Schritt S2 wird durch Harzformung das Gehäuse 20 hergestellt, das die Fähigkeit hat, Laserstrahlen zu absorbieren, und in dem eine Spule eingefügt ist. Das Gehäuse 20 wird so aus einem thermoplastischen Harz geformt, dass das Absorptionsvermögen gegenüber dem auftreffenden Laserstrahl höher als das der Kappe 30 ist, beziehungsweise vorzugsweise so, dass die Durchlässigkeit für den Laserstrahl 5% oder weniger beträgt. Als thermoplastisches Harz kann ein Harz wie Polyamid, Polypropylen oder Polybutylenterephthalat gewählt werden, zu dem ein Farbstoff wie Ruß oder verschiedene Arten von Zusatzstoffen hinzugegeben werden können. Das oben beschriebene Gehäuse 20 entspricht dem in den Ansprüchen angegebenen "laserstrahlabsorbierenden Bauteil" und Schritt S2 dem in den Ansprüchen angegebenen Schritt "Herstellen eines laserstrahlabsorbierenden Bauteils".
Nachdem der Einfügeplattenabschnitt 34 der Kappe 30 in den Einfügelochabschnitt 22 des Gehäuses 20 eingefügt worden ist, in dem das Ventilbauteil untergebracht ist, wird in Schritt S3 der Schweißzielabschnitt 37a des Einfügeplattenabschnitts 34 durch einen Laserstrahl mit der Stufenwand 24 des Einfügelochabschnitts 22 verschweißt. Dabei wird wie in 5 gezeigt die gesamte Fläche in Umfangsrichtung des Schweißzielabschnitts 37a entlang der fiktiven Kurve L₁ nahezu gleichzeitig mit Laserstrahlen bestrahlt, wobei die durch den Abschnitt 37a gelassenen Laserstrahlen von der Stufenwand 24 absorbiert werden. Die Stufenwand 24, die die Laserstrahlen absorbiert hat, schmilzt und die Wärme der Harzschmelze lässt den Schmelzzielabschnitt 37a schmelzen. Die Harzschmelze des Schweißzielabschnitts 37a und der Stufenwand 24 vermischen sich, kühlen ab und erstarren. Dadurch werden die Kappe 30 und das Gehäuse 20 wie in 3B gezeigt über ein erstarrtes Mischharz 40 miteinander verbunden.
Als Laser zur Erzeugung der Laserstrahlen in Schritt S3 kann ein Festkörperlaser wie ein Glaslaser, ein Rubinlaser, ein YAG-Laser und ein Titan-Saphir-Laser oder ein Gaslaser wie ein He-Ne-Laser, ein CO₂-Laser, ein Edelgasionenlaser und ein Excimer-Laser oder ein Halbleiterlaser verwendet werden. Vor ihrem Gebrauch wird ihre Ausgangsleistung so eingestellt, dass die Bestrahlungsenergie der Laserstrahlen einen gewünschten Wert erfüllt. Damit wie oben beschrieben die gesamte Fläche in Umfangsrichtung des Schweißzielabschnitts 37a nahezu gleichzeitig mit den Laserstrahlen bestrahlt werden kann, kann zum Beispiel ein Verfahren Anwendung finden, bei dem die vom Laser abgegebenen Laserstrahlen von einem Prisma aufgeteilt werden und ihre Auftreffrichtung durch einen Spiegel eingestellt wird. Der oben beschriebene Schritt S3 entspricht dem in den Ansprüchen angegebenen Schritt "Schweißen mit einem Laserstrahl".
Als nächstes wird die in dem oben beschriebenen Schritt S1 verwendete Harzformvorrichtung 100 erläutert.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die Harzformvorrichtung 100 eine Metallform 110, eine Einspritzdüse 140 zum Einspritzen einer Harzschmelze in die Metallform 110 und einen Harzöffnungs-/-schließmechanismus zum Öffnen und Schließen der Metallform 110.
Die Metallform 110 umfasst eine Vielzahl von Formmatrizen 111 und 112 und eine Vielzahl von Eingüssen 120, wobei durch das Zusammenbringen der Formmatrizen 111 und 112 (Formpaarung) eine erste Höhlung 130, eine zweite Höhlung 132 und eine dritte Höhlung 134 gebildet werden. Die folgende Erläuterung des Aufbaus der Metallform 110 erfolgt unter der Annahme, dass in der Metallform 110 die Formpaarung erfolgt ist.
Die Vielzahl von Eingüssen 120 sind um einen fiktiven Kreis 0 herum gleichmäßig beabstandet. Die Harzschmelze wird von der Einspritzdüse 140 aus über einen Verteilerkanal 122 in den Innenraum jedes Eingusses 120 eingespritzt.
Die erste Höhlung 130 bildet durch die Wandfläche, die die Umrissform des Hauptkörperabschnitts 32 hat, einen zylinderförmigen, zum fiktiven Kreis 0 gleichachsigen Raum 131. Ein Ende der ersten Höhlung 130 ist mit der Vielzahl von Eingüssen 120 verbunden, während sein anderes Ende mit der zweiten Höhlung 132 verbunden ist. Wenn die zweite und dritte Höhlung 132 und 134 nicht mit Harz gefüllt sind, führt die erste Höhlung 130 das Harz, das von den Eingüssen 120 in den Raum 131 eingeflossen ist, zur zweiten Höhlung 132. Nachdem die zweite und dritte Höhlung 132 und 134 mit dem Harz gefüllt sind, wird die erste Höhlung 130 mit dem Harz gefüllt, das von den Eingüssen 120 aus eingeflossen ist, wodurch wie in 6 gezeigt der Hauptkörperabschnitt 32 geformt wird.
Die zweite Höhlung 132 bildet durch die Wandfläche, die die Umrissform des Innenumfangsabschnitts 36 des Einfügeplattenabschnitts 34 hat, einen Raum 133 mit ringförmigem Schnittbild. Das innere Umfangsende der zweiten Höhlung 132 ist mit der ersten Höhlung 130 verbunden und das äußere Umfangsende mit der dritten Höhlung 134. Wenn die dritte Höhlung 134 nicht mit Harz aufgefüllt ist, leitet die zweite Höhlung 132 das Harz, das von der ersten Höhlung 130 aus in den Raum 133 geflossen ist, zur dritten Höhlung 134. Nachdem die dritte Höhlung 134 mit dem Harz aufgefüllt ist, wird die zweite Höhlung 132 mit dem Harz aufgefüllt, das von der ersten Höhlung 130 aus eingeflossen ist, wodurch wie in 6 gezeigt der Innenumfangsabschnitt 36 geformt wird.
Die dritte Höhlung 134 bildet durch die Wandfläche, die die Umrissform des Außenumfangsabschnitts 37 des Einfügeplattenabschnitts 34 hat, einen Raum 135 mit ringförmigem Schnittbild. Das innere Umfangsende der dritten Höhlung 134 ist mit der zweiten Höhlung 132 verbunden. Die dritte Höhlung 134 wird mit dem Harz aufgefüllt, das von der zweiten Höhlung 132 aus in den Raum 135 eingeströmt ist, wodurch wie in 6 gezeigt der Außenumfangsabschnitt 37 einschließlich des Schweißzielabschnitts 37a geformt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Metallform 110 so gestaltet, dass die Außenumfangswand 134b der dritten Höhlung 134 wie in 6 gezeigt die äußere Umfangswand 37b des Außenumfangsabschnitts 37 formt. Die oben beschriebene dritte Höhlung 134 entspricht der in den Ansprüchen angegebenen "Höhlung".
Wie in den 1, 7 und 8 gezeigt ist, befindet sich die fiktive Kurve L₁ an einem (Schweißzielform)abschnitt 134a in der dritten Höhlung 134, die den Schweißzielabschnitt 37a formt, wobei der durch das Formen zu erzielende Schweißzielabschnitt 37a entlang der fiktiven Kurve L₁ verläuft. Daraus folgt, dass bei aufgestellter fiktiver Kurve L₁ in der dritten Höhlung 134 in Richtung des Harzflusses auf der stromabwärtigen Seite der fiktiven Kurve L₁ die äußere Umfangswand 134b der dritten Höhlung 134 ausgebildet ist und entlang einer Kurve L₂ verläuft, die parallel zu der fiktiven Kurve L₁ ist. Wie in 7 gezeigt ist, ist daher die Streckenlänge D₁ zwischen dem Schweißzielabschnitt 134a und der äußeren Umfangswand 134b nahezu konstant und fällt der Umriss L₀ der äußeren Umfangswand 37b, die durch die äußere Umfangswand 134b der dritten Höhlung 134 zu formen ist, wie in 6 gezeigt mit der parallelen Kurve L₂ zusammen. Die äußere Umfangswand 134b, die sich an dem Füllende der dritten Höhlung 134 befindet und den Harzfluss blockiert, entspricht der in den Ansprüchen angegebenen "Einfüllendwand".
Daraus folgt auch, dass bei aufgestellter fiktiver Kurve L₁ in der dritten Höhlung 134 in der Richtung des Harzflusses auf der stromaufwärtigen Seite der fiktiven Kurve L₁ eine äußere Umfangswand 132b der zweiten Höhlung 132 ausgebildet ist und entlang einer Kurve L₃ verläuft, die parallel zur fiktiven Kurve L₁ ist. Wie in 7 gezeigt ist, ist daher die Streckenlänge D₂ zwischen der äußeren Umfangswand 132b und dem Schweißzielformabschnitt 134a nahezu konstant. Außerdem fällt die Verbindungsgrenze B₁ zwischen der äußeren Umfangswand 132b, die das äußere Umfangsende der zweiten Höhlung 132 bildet, und der dritten Höhlung 134 mit der Grenze zwischen dem Raum 133 der zweiten Höhlung 132 und dem Raum 135 der dritten Höhlung 134 zusammen. Wenn die zu der in Radialrichtung verlaufenden Achse senkrechten Querschnitte der im Schnittbild ringförmigen Räume 133 und 135 verglichen werden, ist der Querschnitt des Raums 135 aufgrund des Vorhandenseins der äußeren Umfangswand 132b in der Umgebung der Verbindungsgrenze B₁ kleiner als die des Raums 133. Wenn die Harzschmelze in der Höhlung 133 die Verbindungsgrenze B₁ quert und in den Raum 135 fließt, wird daher durch die äußere Umfangswand 132b der Durchflussquerschnitt für das Harz verringert. Mit anderen Worten entspricht die äußere Umfangswand 132b dem in den Ansprüchen angegebenen "Drosselabschnitt" und die Verbindungsgrenze B₁ der in den Ansprüchen angegebenen "Verbindungsgrenze".
Die Eingüsse 120 sind jeweils so angeordnet, dass sich der Streckenabstand D₃ zwischen dem jeweiligen Abschnitt des Schweißzielformabschnitts 134a und dem zu ihm nächsten Einguss 120, wie zum Beispiel in den 7 und 8 gezeigt ist, in Umfangsrichtung des Abschnitts 134a ändert. Daher ändert sich bei diesem Ausführungsbeispiel, in dem die Streckenlänge D₂ zwischen dem Schweißzielform abschnitt 134a und der äußeren Umfangswand 132b nahezu konstant ist, die Streckenlänge D₄ zwischen dem jeweiligen Abschnitt der äußeren Umfangswand 132b und dem zu ihm nächsten Einguss 120, wie beispielsweise in den 7 und 8 gezeigt ist, in Umfangsrichtung der Wand 132b.
Als nächstes wird anhand des in 9 gezeigten Ablaufdiagramms ausführlich der oben genannte Schritt S1 erläutert, in dem mit Hilfe der Harzformvorrichtung 100 aus einem Harz die Kappe 30 geformt wird.
In Schritt S11 erfolgt, wie in 1 gezeigt ist, durch Schließen des Formöffnungs-/-schließmechanismus die Formpaarung der Formmatrizen 111 und 112 der Metallform 110. Durch die Formpaarung werden die Eingüsse 120 und die Höhlungen 130, 132 und 134 gebildet. Der oben beschriebene Schritt S11 entspricht dem in den Ansprüchen angegebenen Schritt "Vorbereiten einer Metallform".
Während durch den Formöffnungs-/-schließmechanismus auf die Metallform 110 eine Formbefestigungskraft aufgebracht wird, wird in Schritt S12 von der Einspritzdüse 140 aus in die Metallform 110 eine Harzschmelze eingespritzt. Das Harz wird in den Innenraum der Eingüsse 120 eingespritzt und fließt zunächst durch den Raum 131 der ersten Höhlung 130 in den Raum 133 der zweiten Höhlung 132. Da die Streckenlänge D₄ zwischen dem jeweiligen Abschnitt der äußeren Umfangswand 132b und dem zu ihm nächsten Einguss 120 nicht konstant ist, kommt es zu einer Differenz der Zeitdauer, die das in die Eingüsse 120 eingespritzte Harz benötigt, um den jeweiligen Abschnitt der äußeren Umfangswand 132b zu erreichen. Allerdings wird das Harz, das die Abschnitte erreicht hat, deren Streckenlänge D₄ kürzer als die eines Abschnitts α ist, bei dem die Streckenlänge D₄ die längste ist (siehe 8), aufgrund des geringen Fließwiderstands dazu veranlasst, leichter als ein Harz, das zu dem Raum 135 fließt, dessen Querschnitt durch die äußere Umfangswand 132b herabgesetzt ist, während es gleichzeitig dem hohen Fließwiderstand Stand hält, im Raum 133 zu dem am weitesten entfernten Abschnitt α zu fließen. Wenn das Harz den am weitesten entfernten Abschnitt α erreicht, nimmt aufgrund dessen die Harzmenge, die die Verbindungsgrenze B₁ quert und von dem Raum 133 in den Raum 135 fließt, plötzlich zu. Da die Streckenlänge D₂ zwischen der äußeren Umfangswand 132b und dem Schweißzielformabschnitt 134a und die Streckenlänge D₁ zwischen der äußeren Umfangswand 134b und dem Schweißzielformabschnitt 134a nahezu konstant sind, erreicht das die Verbindungsgrenze B₁ auf einmal querende Harz auf diese Weise jeden Abschnitt in Umfangsrichtung der äußeren Umfangswand 314b nahezu gleichzeitig. Außerdem wird auch das Einfüllen des Harzes an jedem Abschnitt in Umfangsrichtung des Schweißzielformabschnitts 134a nahezu gleichzeitig abgeschlossen. Nachdem die gesamte dritte Höhlung 134 mit dem Harz aufgefüllt ist, werden in dieser Reihenfolge die zweite Höhlung 132 und die erste Höhlung 130 mit dem Harz aufgefüllt. Das in die jeweiligen Höhlungen 130, 132 und 134 eingefüllte Harz kühlt ab und erstarrt, so dass wie in 6 gezeigt die Abschnitte 32, 36 und 37 der Kappe 30 geformt werden. Der oben beschriebene Schritt S12 entspricht dem in den Ansprüchen angegebenen Schritt "Formen eines laserstrahldurchlässigen Bauteils mit Hilfe einer Metallform".
Wie oben beschrieben wurde, kann in jedem Abschnitt des Schweißzielformabschnitts 134a, bei dem das Einfüllen des Harzes nahezu gleichzeitig abgeschlossen wird, der Schweißzielabschnitt 37a unabhängig von der Streckenlänge D₃ zwischen dem jeweiligen Abschnitt und dem zu ihm nächsten Einguss 120 nicht nur im Hinblick auf den Kristalleinlagerungsgrad, sondern auch im Hinblick auf die Durchlässigkeit für den Laserstrahl gleichmäßig geformt werden. Auch wenn sich die Bestrahlungsenergie in dem oben beschriebenen Laserschweißschritt S3 nach einem beliebigen Abschnitt des Schweißzielabschnitts 37a richtet, kommt es dennoch zu keiner Differenz der Energie, die durch die durch den jeweiligen Abschnitt des Schweißzielabschnitts 37a gelassenen Laserstrahlen auf die Stufenwand 124 gegeben wird. Deswegen werden weder ein Hohlraum noch ein Grat erzeugt und kann eine hohe Schweißfestigkeit und ein gutes Erscheinungsbild aufrechterhalten werden.
Zweites Ausführungsbeispiel
10 zeigt als Verbundharzprodukt gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ein elektromagnetisches Ventil.
In dem elektromagnetischen Ventil 50 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel umfasst der Einfügeplattenabschnitt 34 der Kappe 30 einen Innenumfangsabschnitt 36 mit konstanter Dicke T₁ und einen Außenumfangsabschnitt 37, dessen Plattendicke sich in Radialrichtung stufenweise ändert. Der Außenumfangsabschnitt 37 weist in Radialrichtung nach außen hin in dieser Reihenfolge einen dünnen Abschnitt 60 mit konstanter Dicke T₂₁, der dünner als der Innenumfangsabschnitt 36 ist, und einen dicken Abschnitt 61 mit konstanter Dicke T₂₂ auf, der dicker als der dünne Abschnitt 60 ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Dicke T₁ des Innenumfangsabschnitts 36 gleich der Dicke T₂₂ des dicken Abschnitts 61. Der dicke Abschnitt 61 des Außenumfangsabschnitts 37 des Einfügeplattenabschnitts 34 wird in den Einfügelochabschnitt 32 eingefügt, wobei der Abschnitt 37a des dicken Abschnitts 61 entlang der fiktiven Kurve L₁ mit der Stufenwand 24 verschweißt wird.
Das Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Ventils 50 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Ventils 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel insofern, als die Kappe 30 mit Hilfe einer Harzformvorrichtung 100 hergestellt wird, die die in 11 gezeigte Metallform 210 umfasst.
Die Metallform 210 wird nun unter der Annahme erläutert, dass bereits die Formpaarung der Metallform 210 erfolgt ist.
Die Metallform 210 unterscheidet sich von der Metallform 110 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel im Hinblick auf den Aufbau der dritten Höhlung 134. Genauer gesagt bildet die dritte Höhlung 134 durch eine Wandfläche, die die Umrissform des dünnen Abschnitts 60 des Außenumfangsabschnitts 37 hat, einen Raum 221 mit ringförmigem Schnittbild. Die dritte Höhlung 134 bildet außerdem durch eine Wandfläche, die die Umrissform des dicken Abschnitts 61 des Außenumfangsabschnitts 37 hat, an der Außenumfangsseite des Raums 221 beziehungsweise auf der zur zweiten Höhlung 132 entgegengesetzten Seite einen Raum 223 mit ringförmigem Schnittbild. Wenn der Raum 223 nicht mit Harz aufgefüllt ist, fließt das Harz, das von der zweiten Höhlung 132 aus in den Raum 221 geflossen ist, durch die dritte Höhlung 134 zu dem Raum 223, um diesen zu füllen. Nachdem der Raum 223 mit dem Harz aufgefüllt ist, wird das Harz, das von der zweiten Höhlung 132 aus eingeflossen ist, durch die dritte Höhlung 134 in den Raum 221 eingefüllt. Die dritte Höhlung 134 formt aus dem in die Räume 223 und 221 eingefüllten Harz nacheinander jeweils den dicken Abschnitt 61 und den dünnen Abschnitt 60. Mit anderen Worten formt die dritte Höhlung 134 den Außenumfangsabschnitt 37 einschließlich des Schweißzielabschnitts 37a.
Wie in den 11 und 12 gezeigt ist, befindet sich in dem Schweißzielformabschnitt 134a der dritten Höhlung 134 in der Metallform 210 die fiktive Kurve L₁. In diesem Zustand befindet sich in der dritten Höhlung 134 in Richtung des Harzflusses auf der stromaufwärtigen Seite der fiktiven Kurve L₁ und auf der stromabwärtigen Seite der parallelen Kurve L₃ darin zwischen dem Raum 221 und dem Raum 223 eine Grenze B₂, die entlang einer Kurve L₄ verläuft, die parallel zu der fiktiven Kurve L₁ ist. Wie in 12 gezeigt ist, sind daher die Streckenlänge D₅ zwischen der Verbindungsgrenze B₁ und der Grenze B₂ und die Streckenlänge D₆ zwischen der Grenze B₂ und dem Schweißzielformabschnitt 134a jeweils nahezu konstant und ist somit auch die Streckenlänge D₂, die die Summe aus D₅ und D₆ darstellt, nahezu konstant. Bei aufgestellter fiktiver Kurve L₁ verläuft die dem Raum 223 der dritten Höhlung 134 zugewandte äußere Umfangswand 134b wie im ersten Ausführungsbeispiel entlang der parallelen Kurve L₂, die sich auf der stromabwärtigen Seite der fiktiven Kurve L₁ befindet, und ist mit einer nahezu konstanten Länge D₁ von dem Schweißzielformabschnitt 134a beabstandet. Die Streckenlänge D₃ zwischen dem jeweiligen Abschnitt des Schweißzielformabschnitts 134a und dem von ihm nächsten Eingusses 120 ändert sich dagegen, wie zum Beispiel in 12 gezeigt ist, in der Umfangsrichtung des Abschnitts 134a, und die Streckenlänge D₄ zwischen dem jeweiligen Abschnitt der äußeren Umfangswand 132b und ihrem nächsten Einguss 120, wie zum Beispiel in 12 gezeigt ist, in Umfangsrichtung der Wand 132b. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht die oben beschriebene dritte Höhlung 134 der in den Ansprüchen angegebenen "Höhlung" und die äußere Umfangswand 134b der in den Ansprüchen angegebenen "Einfüllendwand".
Es wird nun das Verfahren erläutert, bei dem mit Hilfe der die oben genannte Form Metallform 210 umfassenden Harzformvorrichtung 100 aus einem Harz die Kappe 30 geformt wird. Nachdem zunächst, wie in 11 gezeigt ist, in einem dem Schritt S11 im ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Schritt die Formpaarung der Formmatrizen 111 und 112 der Metallform 210 vorgenommen worden ist, wird in einem dem Schritt S12 im ersten Ausführungsbeispiel entsprechenden Schritt eine Harzschmelze in die Metallform 210 eingespritzt. Aufgrund dessen quert das Harz, das die Verbindungsgrenze B₁ zur dritten Höhlung hin gequert hat, nach dem gleichen Prinzip wie im ersten Ausführungsbeispiel die Grenze B₂ auf einmal und fließt von dem Raum 221 in den Raum 223. Wenn die zu der in Radialrichtung verlaufenden Achse senkrechten Querschnitte der im Schnittbild ringförmigen Räume 221 und 223 verglichen werden, ist der Querschnitt des Raums 223 entsprechend der Dickendifferenz zwischen dem dünnen Abschnitt 60 und dem dicken Abschnitt 61 (T₂₂-T₂₁) größer als der des Raums 221. Wenn das Harz die Grenze B₂ quert, nimmt daher der Durchflussquerschnitt für das Harz zu. Da die Streckenlänge D₅ zwischen der Verbindungsgrenze B₁ und der Grenze B₂ und die Streckenlänge D₆ zwischen dem Schweißzielformabschnitt 134a und der Grenze B₂ nahezu konstant sind, ergibt jedoch die Erhöhung des Durchflussquerschnitts für das Harz in der Umgebung der Grenze B₂ keine Differenz der Zeitdauer, die für das vollständige Einfüllen des Harzes in den jeweiligen Abschnitt des Schweißzielformabschnitts 134a benötigt wird. Daher werden weder ein Hohlraum noch ein Grat erzeugt und können die Schweißfestigkeit und ein gutes Erscheinungsbild auch dann aufrechterhalten werden, wenn sich die Laserstrahlbestrahlungsenergie nach einem beliebigen Abschnitt des von dem Schweißzielformabschnitt 134a geformten Schweißzielabschnitts 37a richtet.
Drittes Ausführungsbeispiel
13 zeigt als ein Verbundharzprodukt gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein elektromagnetisches Ventil.
In der Kappe 30 des elektromagnetischen Ventils 70 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist die fiktive Kurve L₁, entlang der der mit der Stufenwand 24 zu verschweißende Abschnitt 37a verläuft, eine ringförmige Kurve oder genauer gesagt, ein vollständiger Kreis. Daher fällt der Umriss L₀ der äußeren Umfangswand 37b, deren Krümmung sich in Umfangsrichtung ändert, nicht mit einer zu der fiktiven Kurve L₁ parallelen Kurve zusammen.
Das Verfahren zur Herstellung des elektromagnetischen Ventils 70 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem des ersten Ausführungsbeispiels im Hinblick auf das Herstellungsverfahren für die Kappe 30. Und zwar wird, nachdem wie in 14 gezeigt aus einem Harz ein Rohling 80 geformt wurde, die Kappe 30 im dritten Ausführungsbeispiel dadurch erzielt, dass wie in 15 gezeigt ein überschüssiger Materialabschnitt 82 des Rohlings 80 entfernt wird. Der Rohling 80 hat eine Form, bei der der überschüssige Materialabschnitt 82 an der Außenumfangsseite des Einfügeplattenabschnitts 34 der Kappe 30 hängt. Aufgrund dessen ist der Umriss L₅ an der äußeren Umfangswand 32b des überschüssigen Materialabschnitts 32 so eingestellt, dass er mit einer Kurve zusammenfällt, die parallel zu der fiktiven Kurve L₁ ist, entlang der der Schweißzielabschnitt 37a verläuft.
Um den Rohling 80 aus einem Harz zu formen, wird eine Harzformvorrichtung 100 verwendet, die die in den 16 und 17 gezeigte Metallform 310 verwendet. Die Metallform 310 wird im Folgenden unter der Annahme erläutert, dass bereits die Formpaarung der Metallform 310 erfolgt ist.
Die Metallform 310 unterscheidet sich von der Metallform 110 im ersten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Gestaltung der dritten Höhlung 134. Genauer gesagt ist die Metallform 310 so gestaltet, dass die dritte Höhlung 134 den Außenumfangsabschnitt 37 und den überschüssigen Materialabschnitt 82 formt, beziehungsweise insbesondere so, dass die äußere Umfangswand 134b der dritten Höhlung 134 die äußere Umfangswand 82b des überschüssigen Materialabschnitt 82 formt. Wenn sich in dem Schweißzielformabschnitt 134a der dritten Höhlung 134 die fiktive Kurve L₁ befindet, fällt daher der Umriss L₅ der durch die äußere Umfangswand 134b zu formenden äußeren Umfangswand 82b wie in 17 gezeigt mit der parallel zu der fiktiven Kurve L₁ verlaufenden Kurve L₂ zusammen. Bei aufgestellter fiktiver Kurve L₁ verläuft die äußere Umfangswand 134b entlang der parallelen Kurve L₂, die sich auf der stromabwärtigen Seite der fiktiven Kurve L₁ befindet, und ist wie im ersten Ausführungsbeispiel mit einer nahezu konstanten Länge D₁ von dem Schweißzielformabschnitt 134a beabstandet. Die Streckenlänge D₃ zwischen dem jeweiligen Abschnitt des Schweißzielformabschnitts 134a und dem von ihm nächsten Einguss 120 ändert sich dagegen, wie beispielsweise in 16 gezeigt ist, in Umfangsrichtung des Abschnitts 134a und die Streckenlänge D₄ zwischen dem jeweiligen Abschnitt der äußeren Umfangswand 132b und dem zu ihm nächsten Einguss 120, wie beispielsweise in 17 gezeigt ist, in Umfangsrichtung der Wand 132b. Auch in diesem Ausführungsbeispiel entspricht die oben beschriebene dritte Höhlung 134 dem in den Ansprüchen angegebenen "Höhlung" und die äußere Umfangswand 134b der in den Ansprüchen angegebenen "Einfüllendwand".
Anhand des in 18 gezeigten Ablaufdiagramms wird nun ausführlich das Verfahren erläutert, bei dem mit Hilfe der die oben beschriebene Metallform 310 umfassenden Harzformvorrichtung 100 aus einem Harz der Rohling 80 geformt wird und dann die Kappe 30 gebildet wird.
In Schritt S11' wird, wie in 16 gezeigt ist, auf die gleiche Weise wie in Schritt S11 im ersten Ausführungsbeispiel die Formpaarung der Formmatrizen 111 und 112 der Metallform 310 vorgenommen. Der angesprochene Schritt S11' entspricht dem in den Ansprüchen angegebenen Schritt "Vorbereiten einer Metallform".
In Schritt S12' wird auf die gleiche Weise wie in Schritt S12 im ersten Ausführungsbeispiel eine Harzschmelze in die Metallform 310 eingespritzt. Dadurch wird in jedem Bereich der äußeren Umfangswand 132b, der demselben Einguss 120 am nächsten liegt, das Harz, das einen Abschnitt erreicht hat, dessen Streckenlänge D₄ kürzer als die eines Abschnitts β ist, an dem die Streckenlänge D₄ am längsten ist (siehe 16B), dazu veranlasst, nach dem gleichen Prinzip wie im ersten Ausführungsbeispiel leichter zu dem am weitesten entfernten Abschnitt β zu fließen. Daher erreicht das die Verbindungsgrenze B₁ zur dritten Höhlung 134 hin querende Harz sämtliche Abschnitte der äußeren Umfangswand 134b, die die äußere Umfangswand 82b des überschüssigen Materialabschnitts 82 formt, nahezu gleichzeitig und wird auch das Einfüllen des Harzes an jedem Abschnitt des Schweißzielformabschnitts 134a nahezu gleichzeitig abgeschlossen. Nachdem die gesamte dritte Höhlung 134 mit dem Harz aufgefüllt ist, werden nacheinander die zweite und erste Höhlung 132 und 130 mit dem Harz aufgefüllt und kühlt das in die jeweiligen Höhlungen 130, 132 und 134 eingefüllte Harz ab und erstarrt. Auf diese Weise wird wie in 17 gezeigt der Rohling 80 geformt, bei dem der überschüssige Materialabschnitt 82 an dem Außenumfangsabschnitt 87 der Kappe 30 hängt.
In Schritt S12' wird aus dem im ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen thermoplastischen Harz der Rohling 80 geformt, der die Fähigkeit hat, Laserstrahlen durchzulassen, und einen kristallinen Aufbau hat. Der oben beschriebene Schritt S12' entspricht dem in den Ansprüchen angegebenen Schritt "Formen eines Rohlings mit Hilfe einer Metallform".
In Schritt S13' wird die Kappe 30 gebildet, die die Fähigkeit hat, Laserstrahlen durchzulassen, und einen kristallinen Aufbau hat, indem der an dem Rohling 80 hängende überschüssige Materialabschnitt 82 durch einen Schneidevorgang, Abschervorgang usw. entfernt wird. Dabei wird in dem Rohling 80 wie in 15 gezeigt eine solche Schnittkurve L₆ aufgestellt, dass die Kurve mit dem Umriss L₀ der zu bildenden Kappe 30 zusammenfällt und die Kappe 30 durch Schneiden des Rohlings 80 entlang der Schnittkurve L₆ von dem überschüssigen Materialabschnitt 82 getrennt wird. Nachdem in Schritt S13' der überschüssige Materialabschnitt 82 entfernt wurde, kann entlang des Umrisses L₀ der Kappe 30 an der äußeren Umfangswand 37b eine Endbearbeitung wie ein Poliervorgang durchgeführt werden. Der oben beschriebene Schritt S13' entspricht dem in den Ansprüchen angegebenen Schritt "Formen eines laserstrahldurchlässigen Bauteils".
Auch wenn im dritten Ausführungsbeispiel wie gesagt der Umriss L₀ der Kappe 30 nicht mit einer parallel zu der fiktiven Kurve L₁ verlaufenden Kurve zusammenfällt, ist es dennoch möglich, aus dem eingefüllten Harz in jedem Abschnitt des Schweißzielformabschnitts 134a nahezu gleichzeitig den Schweißzielabschnitt 37a zu formen. Da der Kristalleinlagerungsgrad und die Durchlässigkeit für den Laserstrahl an dem Schweißzielabschnitt 37a in Umfangsrichtung gleichmäßig sind, wird auch dann weder ein Hohlraum noch ein Grat erzeugt, wenn sich die Strahlungsenergie während des Laserschweißens nach einem beliebigen Abschnitt des Schweißzielabschnitts 37a richtet, und können die Schweißfestigkeit und ein gutes Erscheinungsbild aufrechterhalten werden.
Abwandlungen
Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen entspricht die fiktive Kurve L₁, entlang der der Schweißzielabschnitt 37a der Kappe 30 verläuft, zwar einer ringförmigen beziehungsweise geschlossenen Kurve, doch kann die fiktive Kurve L₁ auch eine Gerade oder eine offene Kurve (z.B. eine Wellenlinie) sein. Entsprechend der fiktiven Kurve L₁ können auch für die in der jeweiligen Metallform 110, 210 und 310 ausgebildeten parallelen Kurven L₂, L₃ und L₄ passend eine geschlossene Kurve oder eine offene Kurve eingesetzt werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen ist in den Metallformen 110, 210 und 310, die dazu verwendet werden, aus einem Harz die Kappe 30 oder den Rohling 80 zu formen, eine Vielzahl von Eingüssen 120 ausgebildet.
Allerdings kann die gleiche Wirkung wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen auch dann erzielt werden, wenn in den Metallformen 110, 210 und 310 lediglich ein mit der ersten Höhlung 130 zu verbindender Einguss 120 ausgebildet ist.
Außerdem wird in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die gesamte Umfangsfläche des Schweißzielabschnitts 37a entlang der fiktiven Kurve L₁ in der Kappe 30 nahezu gleichzeitig mit Laserstrahlen bestrahlt. Allerdings kann die gesamte Umfangsfläche des Schweißzielabschnitts 37a auch mit Laserstrahlen bestrahlt werden, indem der mit dem Laserstrahl zu bestzahlende Abschnitt nach und nach entlang der fiktiven Kurve L₁ in dem Schweißzielabschnitt 37a bewegt wird.
Darüber hinaus wird in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen das Gehäuse 20 hergestellt, nachdem die Kappe 30 hergestellt wurde. Allerdings kann die Kappe auch hergestellt werden, nachdem das Gehäuse 20 hergestellt wurde, oder die Kappe 30 und das Gehäuse 20 können gleichzeitig hergestellt werden.
Schließlich findet die Erfindung in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen bei der Herstellung der elektromagnetischen Ventile 10, 50 und 70 Anwendung, bei der die Kappe 30 mit dem Gehäuse 20 verschweißt wird, doch kann die Erfindung auch bei der Herstellung verschiedener anderer Verbundharzprodukte Anwendung finden, bei der ein laserstrahldurchlässiges Bauteil durch einen Laserstrahl mit einem laserstrahlabsorbierenden Bauteil verschweißt wird.
Die Erfindung wurde zwar aus Darstellungsgründen unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben, doch sollte dem Fachmann ersichtlich sein, dass verschiedene weitere Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Grundkonzept und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines laserstrahldurchlässigen Bauteils (30), das als Teil eines Verbundharzprodukts (10; 50) entlang einer fiktiven Kurve (L₁) an einem Schweißzielabschnitt (37a) durch einen Laserstrahl mit einem laserstrahlabsorbierenden Bauteil (20) verschweißt wird, mit: dem Schritt (S11) Vorbereiten einer Metallform (110; 210), die mindestens einen Einguss (120), eine Höhlung (134), in der sich die fiktive Kurve (L₁) befindet, die entlang der fiktiven Kurve (L₁) zumindest den Schweißzielabschnitt (37a) bildet und in der eine Einfüllendwand (134b) entlang einer ersten Parallelkurve (L₂) ausgebildet ist, die im Wesentlichen parallel zu der fiktiven Kurve (L₁) in einem im Wesentlichen konstanten Abstand (D₁) verläuft, und einen Drosselabschnitt (132b) zum Herabsetzen des Durchflusses eines von dem mindestens einen Einguss (120) zur Höhlung (134) fließenden Harzes hat, der mit der Höhlung (134) verbunden ist und dessen Verbindungsgrenze (B₁) entlang einer zweiten Parallel kurve (L₃) ausgebildet ist, die im Wesentlichen parallel zu der fiktiven Kurve (L₁) in einem im Wesentlichen konstanten Abstand (D₂) verläuft; und dem Schritt (S12) Formen des kristallinen laserstrahldurchlässigen Bauteils (30), das nach dem Einspritzen eines Harzes in den Einguss (120) aus einem eingespritzten Harz gebildet wird, mit Hilfe der Metallform (110; 210).
Verfahren zur Herstellung eines laserstrahldurchlässigen Bauteils (30), das als Teil eines Verbundharzprodukts (70) entlang einer fiktiven Kurve (L₁) an einem Schweißzielabschnitt (37a) durch einen Laserstrahl mit einem laserstrahlabsorbierenden Bauteil (20) verschweißt wird, mit: dem Schritt (S11') Vorbereiten einer Metallform (310), die mindestens einen Einguss (120), eine Höhlung (134), in der sich die fiktive Kurve (L₁) befindet, die entlang der fiktiven Kurve (L₁) zumindest den Schweißzielabschnitt (37a) bildet und in der eine Einfüllendwand (37b) entlang einer ersten Parallelkurve (L₂) ausgebildet ist, die im Wesentlichen parallel zu der fiktiven Kurve (L₁) in einem im Wesentlichen konstanten Abstand (D₁) verläuft, und einen Drosselabschnitt (132b) zum Herabsetzen des Durchflusses eines von dem mindestens einen Einguss (120) zur Höhlung (134) fließenden Harzes hat, der mit der Höhlung (134) verbunden ist und dessen Verbindungsgrenze (B₁) entlang einer zweiten Parallelkurve (L₃) ausgebildet ist, die im Wesentlichen parallel zu der fiktiven Kurve (L₁) in einem im Wesentlichen konstanten Abstand (D₃) verläuft; dem Schritt (S12') Formen eines kristallinen Rohlings (80) in Form des laserstrahldurchlässigen Bauteils (30) mit einem daran hängenden überschüssigen Materialabschnitt (82), der nach dem Einspritzen eines Harzes in den Einguss (120) mit Hilfe der Metallform (310) aus dem Harz gebildet wird; und dem Schritt (S13') Bilden des laserstrahldurchlässigen Bauteils (30) durch Entfernen des überschüssigen Materialabschnitts (82) des Rohlings (80).
Verfahren zur Herstellung eines laserstrahldurchlässigen Bauteils nach Anspruch 2, bei dem in dem Schritt Formen des Rohlings (80) mit Hilfe der Metallform (310) aus einem Harz der Rohling (82) geformt wird, der einen Umriss (L₅) hat, der mit der ersten Parallelkurve (L₂) zusammenfällt, und das laserstrahldurchlässige Bauteil (30) und der überschüssige Materialabschnitt (82) voneinander getrennt werden, indem der Rohling (80) in dem Schritt Bilden des laserstrahldurchlässigen Bauteils (30) entlang einer Schnittkurve (L₆) geschnitten wird, die nicht mit einer zu der fiktiven Kurve (L₁) parallelen Kurve zusammenfällt.
Laserstrahldurchlässiges Bauteil (30), das gemäß einem der in den Ansprüchen 1, 2 und 3 angegebenen Verfahren hergestellt ist.
Harzformvorrichtung (100) zum Formen eines Harzes zu einem laserstrahldurchlässigen Bauteil (30), das als Teil eines Verbundharzprodukts (10; 50) entlang einer fiktiven Kurve (L₁) an einem Schweißzielabschnitt (37a) durch einen Laserstrahl mit einem laserstrahlabsorbierenden Bauteil (20) verschweißt wird, oder zu einem Rohling (80), aus dem das laserstrahldurchlässige Bauteil (30) durch Entfernen eines überschüssigen Materialabschnitts (82) gebildet wird, mit: einer Metallform (110; 210; 310), die mindestens einen Einguss (120), eine Höhlung (134), in der sich die fiktive Kurve (L₁) befindet, die entlang der fiktiven Kurve (L₁) zumindest den Schweißzielabschnitt (37a) bildet und in der eine Einfüllendwand (134b) entlang einer ersten Parallelkurve (L₂) ausgebildet ist, die im Wesentlichen parallel zu der fiktiven Kurve (L₁) in einem im Wesentlichen konstanten Abstand (D₁) verläuft, und einen Drosselabschnitt (132b) zum Herabsetzen des Durchflusses eines von dem mindestens einen Einguss (120) zur Höhlung (134) fließenden Harzes hat, der mit der Höhlung (134) verbunden ist und dessen Verbindungsgrenze (B₁) entlang einer zweiten Parallelkurve (L₃) ausgebildet ist, die im Wesentlichen parallel zu der fiktiven Kurve (L₁) in einem im Wesentlichen konstanten Abstand (D₂) verläuft, wobei das kristalline laserstrahldurchlässige Bauteil (30) oder der Rohling (80) mit Hilfe der Metallform (110; 210; 310) aus dem in den mindestens einen Einguss (120) eingespritzten Harz geformt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundharzprodukts (10), mit. dem Schritt (S1) Herstellen eines laserstrahldurchlässigen Bauteils (30) durch eines der in den Ansprüchen 1, 2 und 3 angegebenen Verfahren; dem Schritt (S2) Herstellen eines laserstrahlabsorbierenden Bauteils (20); und dem Schritt (S3) Verschweißen des Schweißzielabschnitts (37a) des laserstrahldurchlässigen Bauteils (30) durch einen Laserstrahl mit dem laserstrahlabsorbierenden Bauteil (20).
Verbundharzprodukt (10), das durch das in Anspruch 6 angegebene Herstellungsverfahren hergestellt ist.