JP2002535159A - プラスチックからなる管状の容器、特に管の端を溶接するための装置 - Google Patents

プラスチックからなる管状の容器、特に管の端を溶接するための装置

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イー・ベー・カー・アー・パクニオン・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング
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Abstract

(57)【要約】 プラスチックからなる管状の容器、特に管の端を溶接するための装置は、その開口端が上方向を向くように静止した態様で容器を保持する保持装置を有し、開口部に近接する容器の環状の周辺領域を温めて容器の縦方向の拡張を横断して延びる継目に沿ったその後の溶接を促進するための手段を含む。放射が直接にまたは偏光光学部品を介してのいずれかにより容器の内壁または外壁上に入射するように、取付台がほぼ円状に複数個のダイオードレーザを保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 この発明は、請求項１に従って、プラスチックからなる管状の容器、特に管の
端を溶接するための装置に関する。
【０００２】 たとえば、化粧品、歯磨き粉、靴墨、クリームなど、多くの注入可能なまたは
ペースト状の媒体が管に詰められる。管は、好適な展伸性の平坦な金属材料から
なり得る。しかしながら、主に経済的な理由のために、最近ではプラスチック材
料が利用されている。
【０００３】 空の管状の容器は最初に、端を封止する前に、含有されるべき材料で充填され
る。取外し可能な側は、ねじ蓋などの好適な蓋で封止される。充填端は、充填の
後に封止される。展伸性の平坦な材料が使用される場合、従来は折り目が充填端
につけられていた。任意で、線形圧縮が端領域に行なわれ、適切な封止を確実に
する。この種の方法は、プラスチック材料では利用不可能である。代わりに、隣
接する端部は互いに溶接されるかまたは封止されなければならない。
【０００４】 ＤＥ ３７ ４４ ４０２ Ｃ２は、プラスチックからなる管状の容器を封止
する方法であって、その端領域を最初に熱などの導入により軟化または溶融し、
その後に加圧装置の助けにより封止継目を作る方法を開示する。
【０００５】 よって、軟化は、複数個のノズル開口部を有するリングを充填端のまわりに配
置し、熱風を管の充填端の外壁に吹き付けることにより行なわれる。完全な溶接
が通常必要とされるので、かなりの量の熱が外から導入されなければならない、
すなわち最大約１８ｋＷの電力を必要とする。この方法は、現在パッケージング
業界において利用されており、「熱風」（hot air）法といわれる。
【０００６】 熱風法と類似して、溶接されるべき端の軟化または溶融は、従来には、超音波
またはマイクロ波放射の助けによっても行なわれている。
【０００７】 材料を溶融するための装置は加圧装置と同じ空間的位置をとることができない
ので、これらの方法はすべて、溶融およびその後の圧着がシーケンシャルな生産
ステップにおいて行われることを必要とする。加えて、加圧処理の後に、最初に
加熱された管の冷却が通常必要とされる、というのも、さもなくば不所望の展伸
性の変形が生じる可能性があり、かつ製品が熱によって損傷を受ける可能性もあ
るからである。このさらなる冷却ステップの結果として、この方法は非常に不経
済である。
【０００８】 ＤＥ ２２ ６１ ３８８は、管状の断面を有するエンドピースが管本体に挿
入されるように、プラスチックからなるエンドピースを管状のプラスチック本体
に溶接する方法を開示する。レーザを用いて、管状の本体の外側を照射し、それ
により管およびエンドピースが回転する。加圧ローラが、温まった領域を圧着し
、ある種の溶接をもたらす。
【０００９】 この発明の基本的目的は、すべての従来のタイプの管のプラスチックに対して
使用可能であり、高い生産速度と少しの技術的努力でエネルギ消費をほとんど要
することのない管状の容器、特に管の端を溶接するための方法および装置を提供
することである。
【００１０】 この目的は、請求項１の特徴により達成される。 この発明に従う装置において、好ましくはセグメント化されたホルダが、ほぼ
円状に配置された複数個のレーザダイオードユニットに対して設けられ、それに
より、それらのビームは偏光光学部品を介してまたは直接のいずれかにより容器
の外壁または内壁に入射する。
【００１１】 ダイオードレーザの波長は近赤外（約６５０ｎｍから１４００ｎｍ）であり、
使用され得るほぼすべてのプラスチックが部分的に吸収し、かつそれにより壁の
厚さ（１ｍｍ未満）全体にわたって放射が等しく作用することができるので、容
器の外壁または内壁が照射されようとも、装置の有効性には関係がない。機械的
構造を簡素化するために、外壁が照射されるべきである。よって、圧着処理に必
要とされる内壁の溶融は、外壁の照射を通じて行なわれる。この発明に従う方法
は、溶融ゾーンの均一な加熱を可能とする。有効性を向上させるために、容器の
内側、レーザダイオードから離れて面する方の側に反射体を配置し、放射を材料
に反射し返すことも可能である。
【００１２】 レーザダイオードまたはレーザダイオードアレイから放散するビームは、一般
的には、レーザダイオードの縦方向の拡張（遅軸）の面において約６から１０度
と、縦方向の拡張に垂直の、レーザダイオードの横方向の拡張（速軸）の平面に
おいて約３５から４０度との間の範囲で強く発散する。この状況は、この発明に
従う装置に部分的に利用可能である。容器の周辺についてレーザ投射の連続的な
結合をもたらすために、レーザ放射の速垂直軸（約１０度）が、容器からの、円
状に配置されるレーザダイオードユニットの半径方向の分離を決定することが推
測できる。連続的な放射を周辺方向にもたらすために、速軸の平行な放射角度の
値から約０．２度の値を引くべきである。
【００１３】 十分な出力密度（現在の経験に従えば、出力密度は＞２０Ｗ／ｃｍ2であるべ
きである）を達成するために、レーザダイオード放射は有利には焦点合せされる
べきである。この出力密度を達成するために、たとえばレーザダイオードユニッ
トの遅軸が強く焦点合せされる。約０．５ｍｍの焦点が特に困難を伴わずに達成
可能である。他方で、容器の周辺方向に照射されるレーザ放射は、たとえば、放
射パターンを調節するために弱く焦点合せされるのみである。したがって、最適
な焦点合せを以下のようにして行なうことができる。遅軸は約０．５ｍｍに焦点
合せされる。速軸は焦点合せされず、約４５度の放射角度を維持する。このよう
に、１つのレーザユニットが、０．５ｍｍ×４５度の周辺面積にわたって管状の
本体の周辺を照射する。２５ｍｍの管直径では、４０度は９．８ｍｍに相当する
。その結果、照射面積は４．９ｍｍ2となる。２０Ｗのレーザ出力では、これは
約４０Ｗ／ｃｍ2の出力密度となる。
【００１４】 非球面レンズを利用して、柱面の曲率にレーザビームの焦点を調節することが
できる。この状況を回避するために、焦点深さが曲率を補償するのに十分となる
まで、レーザダイオードユニットの数を増やすこともできる。よって、１０度の
放射角度が達成されるように、速放射軸の焦点が合せられる。１０度の角度によ
り、管状の容器の表面上の曲率の値が低減されるが、これはある状況においては
もはや光学的に補償される必要がないものである。
【００１５】 レーザダイオードの機械的位置決めも同様に焦点に依存する。レーザダイオー
ドユニットの相対的位置は、容器の周囲を増大させると必ず変わる。それにより
、容器壁の上の出力密度は、比例して減少する。この場合においても、レーザダ
イオードユニットを、速軸放射角度のほんの一部分に対応して相互に分離して配
置し、出力密度のこの低減を補償することができる。上述したように、これは、
容器の表面の曲率に関する問題を低減する。
【００１６】 簡素な構成においては、レーザダイオードユニットは、それらの通常の放射特
性（約４５度の垂直の放射角度）に対応して配置可能である。これにより、容器
の軸について配置されるレーザダイオードユニットは８個となる。最大２００％
分上述の構成の出力密度を増大させるために、レーザダイオードユニット間の軸
方向の分離は、約２２．５度の角度まで低減されなければならない。
【００１７】 管状の容器の直径に適合させるため、または入射の点におけるエネルギ密度を
変更するために、この発明の実施例は、レーザダイオードユニットがそれらの長
手の軸の方向に偏位可能であることを提供する。好適な偏位装置は、レーザダイ
オードユニットの偏位を行なうように対応して設けられ適合させられる。
【００１８】 円形または環状の構造を利用して、各々がレーザダイオードを支持する個別の
セグメントで主に構成されるレーザダイオードユニットを支持し偏位することが
できる。よって、セグメントの数は、レーザダイオードユニットの数に対応する
。各セグメントは、長手の軸に沿った偏位のために個別に支持可能である。すべ
てのセグメントをともに環状の支持上に配置可能である。
【００１９】 この発明のさらなる実施例は、セグメント支持の高さがすべてのセグメントに
対して調節可能であることを提供する。これにより、容器の外壁上の入射の点を
変えることができる。
【００２０】 上述のレーザダイオードユニットの代わりに、ファイバ結合ダイオードレーザ
またはファイバレーザを同様に利用することができる。出力光学部品は、レーザ
の種類に従って調節されなければならない。
【００２１】 この発明は、図面に示される実施例を参照してより詳細に記載される。 図１および図２に示す管状の容器１０は、比較的薄肉のプラスチック材料から
なる。容器は、下部が閉じており、上部が開いている。その後、２つの線形に動
く顎部の間で開いている端を圧着し、横方向に延びた溶接された封止継目をつく
る。この目的のために、容器１０を構成する好適なプラスチック材料をまず軟化
しなければならない。この軟化は、図１および図２に示す装置のレーザビームの
助けにより行なわれる。
【００２２】 図１は、図２からわかるように、管状の容器１０の上端の若干下にあってその
軸に垂直の面に横たわる８個の長手の保持セグメント１２を示す。支持セグメン
ト１２は、容器１０に面する端にダイオードレーザ１４を支持する。図２からわ
かるように、各ダイオードレーザ４の前にはマイクロレンズ１６が位置決めされ
る。容器１０の周辺方向に見えるように、レーザ１４は、約４５度の放射角度ｓ
を有する。レーザ１４および支持セグメント１２は、参照番号１８に示すように
、照射される周辺領域の各々がその近傍の領域とわずかにオーバーラップするよ
うに配置される。ダイオードレーザ１４は、従来には、狭くて細長い出力領域を
有する。それらは、出力領域の縦方向の拡張が容器の軸に平行であるように配置
される。この方向の放射は、たとえば１０度の小さい角度に分布される。より小
さい放射角度を有する軸は、遅軸と指定され、それに垂直の、すなわち縦軸に対
して横方向の軸は、速軸と指定される。換言すれば、レーザ１４の遅軸は容器の
軸に平行であり、速軸はそれに対して横方向にある。
【００２３】 この実施例では、たとえば、（図２に示すように）遅軸のみが焦点合せされ、
速軸は焦点合せされないままである。
【００２４】 保持セグメントが調節装置（図示せず）の助けにより長手の方向に往復して偏
位し、容器１０の周囲について半径方向の分離を変更することができるように、
支持セグメント１２はともに、環状の取付台（図示せず）上に導入可能である。
加えて、環状の取付台（図示せず）の高さは、容器１０の周囲上のレーザビーム
の入射の点が長手の方向に変更可能であるように、調節可能である。
【００２５】 図３は、支持セグメント１２が、９０度に等しくない、容器１０の軸に対する
角度でも配置可能であることを示す。支持セグメント１２およびレーザ１４の全
体の構成は、概念としては、円錐の環状の輪の形状で配置される。
【００２６】 レーザユニット１４は、図４および図５により詳細に示される。接続プレート
２０およびボルト２２を設けて、プレート２０にレーザを接続する。図４に示す
放射角度ｌは、遅軸によってできる。図５は、速軸の角度ｓを示す。前者の角度
は、約１０度の値をとり、後者は３５度と４５度との間の値をとる。図４および
図５のダイオードレーザユニットの、支持セグメント１２への接続は図示しない
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に従う装置の概略図の平面図である。
【図２】 線２−２に沿った図１の断面図である。
【図３】 図２のものに対する代替の実施例の図である。
【図４】 この発明に従う装置のためのダイオードレーザユニットの概略的
平面図である。
【図５】 図４に従うレーザダイオードユニットの側面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＡ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＮ，ＪＰ，ＫＲ，ＭＸ ，ＮＯ，ＰＬ，ＲＵ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＵＳ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ Ｆターム(参考） 3E075 AA05 BA66 CA04 DD30 DD32 DD42 GA04 3E094 AA14 CA40 DA03 HA01 4F211 AD05 AD12 AH55 AR07 TA01 TC16 TD11 TN27 TQ13

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラスチックからなる管状の容器、特に管の端を溶接するた
    めの装置であって、開口部が上方向を向くように静止した態様で容器を保持する
    ための支持装置と、開口部に近接する容器の環状の周辺領域を温めて、容器の縦
    方向の拡張を横断して延びる継目に沿ったその後の溶接を促進するための手段と
    を備える装置であって、複数個のダイオードレーザ（１４）が、その放射が直接
    にまたは偏光光学部品を介してのいずれかにより容器（１０）の内壁または外壁
    の上に入射するように、ほぼ円状に支持（１２）上に配置されることを特徴とす
    る、装置。
  2. 【請求項２】 ダイオードレーザ（１４）は、規則的な角度で分離されて配
    置されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 ダイオードレーザ（１４）またはそれらの支持（１２）は、
    それらの長手の軸に沿って調節可能であることを特徴とする、請求項１または２
    に記載の装置。
  4. 【請求項４】 ダイオードレーザまたはそれらの支持は、ダイオードレーザ
    の個々のまたは共通の調節のために関連付けられる調節装置を有することを特徴
    とする、請求項３に記載の装置。
  5. 【請求項５】 ダイオードレーザまたはそれらの支持の高さは、個々にまた
    は集合的に調節可能であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載
    の装置。
  6. 【請求項６】 各ダイオードレーザ（１４）は、関連付けられる半径方向に
    配置される支持（１２）を有し、支持（１２）は、共通の環状の保持装置の上に
    配置されることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の装置。
  7. 【請求項７】 ダイオードレーザ（１４）は、それらの遅軸が容器の軸に平
    行であるように、容器（１０）の軸に対して配置されることを特徴とする、請求
    項１から６のいずれかに記載の装置。
  8. 【請求項８】 ダイオードレーザ（１４）の前に配置され、遅軸においてレ
    ーザビームを焦点合せするための光学部品（１６）を特徴とする、請求項７に記
    載の装置。
  9. 【請求項９】 ダイオードレーザ（１４）の前に配置され、速軸においてレ
    ーザビームを焦点合せするための光学部品（１６）を特徴とする、請求項７また
    は８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 ダイオードレーザの前に配置され容器（１０）の曲率を調
    節する非球面レンズを特徴とする、請求項７から９のいずれかに記載の装置。
  11. 【請求項１１】 光学部品は、光学軸に沿ってダイオードレーザに対して調
    節可能であることを特徴とする、請求項８から１０のいずれかに記載の装置。
  12. 【請求項１２】 容器の内側に配置され、容器の壁によって吸収されない光
    を壁に反射し返す反射体を特徴とする、請求項１から１１のいずれかに記載の装
    置。
JP2000594625A 1999-01-19 2000-01-12 プラスチックからなる管状の容器、特に管の端を溶接するための装置 Withdrawn JP2002535159A (ja)

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