JP2008173633A - 光線の照射により硬化可能な接着剤により不透過性の部材を結合するシステムと方法 - Google Patents

光線の照射により硬化可能な接着剤により不透過性の部材を結合するシステムと方法 Download PDF

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Abstract

【課題】電磁波の照射により硬化可能な接着剤を用いて不透過性の部材を結合するに当たり，接着剤を不透過性の部材の間に面的に塗布した場合であっても，光線の照射により接着剤の迅速な効果が可能なシステムと方法を提案する。
【解決手段】本発明に係るシステムは，相互に結合されるべき不透過性の部材（１，２）の間に，少なくとも部分的に透過性を有する素子（３）を挿入したものである。この透過素子（３）は，入射する電磁波を，透過素子（３）及び／又は不透過性の部材（１，２）に設けた接着剤層に案内し，接着剤層を活性化させて硬化させる。
【選択図】図２

Description

本発明は，請求項１の前段に記載した，電磁波の照射により硬化可能な接着剤を用いて不透過性の部材を結合するシステム，及び請求項１６の前段に記載した，電磁波の照射により硬化可能な接着剤を用いて不透過性の部材を結合する方法に関する。
電磁波の照射により硬化可能な接着剤を用いて部材を相互に面的に接着しようとする場合，接着剤を照射により活性化し，硬化させるため，双方の部材の少なくとも一方は，硬化を開始させる電磁波を透過可能でなければならない。
特許文献１（独国特許出願公開第102005002076号明細書）には，ガラスディスク-金属フレーム-構造素子を製造する方法が開示されており，これによると，ガラスディスクを，紫外線により硬化可能な接着剤によりフレーム素子と結合する。ガラスディスクとフレーム素子との間にくさび状の溝穴を設け，これを，毛細管現象を利用して接着剤により充填する。溝穴を充填した後，接着剤を紫外線の照射により硬化させる。
独国特許出願公開第102005002076号明細書
本発明は，電磁波の照射により硬化可能な接着剤を用いて不透過性の部材を結合するに当たり，接着剤を不透過性の部材の間に面的に塗布した場合であっても，照射により接着剤の迅速な効果が可能であるシステム及び方法を提案することを課題とする。
このために，本発明は，請求項１に記載したシステム及び請求１６に記載した方法を提供するものである。
本発明の基本的な発想は，少なくとも部分的に透過性を有する透過素子を，相互に結合されるべき非透過性の部材の間に挿入し，これにより接着剤の硬化を開始させる電磁波を非透過性の部材の間に面的に設けた接着剤層に照射可能とし，接着剤層を必要に応じて迅速に硬化させることにある。少なくとも部分的に透過性を有する透過素子は，ある種の結合部として相互に結合されるべき部材の間に挿入し，両面からそれぞれの部材に接着することにより，結合部材としても構成できる。この場合，このような透過素子は，他方の部材に対して場合により作用するべき力を受けることができる。これに代えて，少なくとも部分的に透過性を有する透過素子は，接着剤の硬化を開始させる電磁波を所望の位置又は領域に案内するある種の電磁波媒体のみとしても構成できる。このシステムは，非透過性の部材を正確に位置合わせした後に迅速かつ持続的に上記の接着剤により結合することに特に適している。
以下，本発明を図示の好適な実施形態について更に詳述する。
図１は，２個の不透過性の部材を結合するシステムの主要構成部材を示す。この実施形態では，互いに結合されるべき部材はパレット１とプランジャ２からなり，これら双方は金属から製造され，従って可視光線又は紫外線を透過させない。システムの重要な構成要素は，透過素子３である。この透過素子３は２つの平坦で平行な表面を具え，結合素子として互いに結合されるべき部材１，２間に挿入する。システムのこれ以外の構成要素には，プランジャ２をパレット１に対して調節する心出し素子４と，光開始により硬化可能な接着剤に合った波長帯域の電磁波，例えば紫外線を放射する光源７が含まれる。２個の発光ダイオードにより模式的に図示した光源７は，それぞれの部材１，２，３を結合するために，所定の位置に塗布された接着剤層の硬化を開始させる。光源７は，好適には，複数の位置で照射された電磁波が，別個に素子３に入射するように構成する。例えば，光源７に好適には環状に別個に配置した複数の発光ダイオードを設け，電磁波が周囲に沿って可能な限り均等に入射するようにすることができる。接着剤として，好適には光開始により硬化可能なアクリレート接着剤を使用し，これは，紫外線又は可視光の照射により数秒で最終硬度へ硬化する。
さらに，上側及び下側チャック５，６がみられる。上側チャック５は，鋳型として構成された心出し素子４を正確な位置に固定し，下側チャック６は，パレット５を正確な位置に固定する。好適には，双方のチャック５，６は，少なくとも一方のチャック５が他方のチャック６と連動して軸線方向に移動可能に，例えばプレス機の基台又はフレームに固定する。この実施形態では，上側チャック５を下側チャック６に対して軸線方向に移動可能に配置するが，これに必要な手段は詳細な説明を要するものではない。双方のチャック５，６を支持するフレーム８のみを模式的に示す。
パレット１，プランジャ２及び透過素子３を拡大して示す図２から明らかなように，透過素子３は開口９を具え，その内部に対してパレット１に設けた突起１０を挿入できる。突起１０は平坦な上面を具え，全体としてプランジャ２のための載置面を形成する。いずれの場合も突起１０は透過素子３よりもいくらか高いので，透過素子３をパレット１に接着した際に，突起１０は透過素子３よりも突出する。プランジャ２をパレット１に固定するために，パレット１と透過素子３との間及びプランジャ２と透過素子３との間にそれぞれ１つ接着剤層を塗布するが，これについては以下で詳細に説明する。この接着剤層の最終的な厚みは，突起１０の高さと透過素子３の高さ又は厚みとの間の差により決定される。最適な接着剤層の厚みを実現可能にするため，それぞれ設けた接着剤層の厚みのおよそ２倍分だけ，突起１０を透過素子３よりも高くする。好適には0.1〜0.5 mmだけ突起１０を透過素子３よりも高くし，これによりパレット１と透過素子３の平坦な底面との間及びプランジャ２と透過素子３の平坦な上面との間に0.05 mm〜0.25 mmの範囲内の厚みを有する接着剤層をそれぞれ塗布又は残存させる。
さらに，明らかなように，突起１０それぞれの基部に斜面１１を配置する。この斜面１１は，この場合には，透過素子３の上面とプランジャ２の底面との間に塗布された接着剤層を必要な場合に迅速に硬化させるため，側面から透過部材３の内部へ案内された電磁波の一部を上方へ屈折させる働きをする。斜面１１に代えてあるいはこれに加えて，透過部材３自体を，側面から入射する紫外線の少なくとも一部を転向又は散乱させるように構成する。これは材料の選択により実行でき，あるいは電磁波を転向又は散乱させる中間層を材料に設けることができる。材料候補としては，例えばPC（ポリカーボネート），特にMakrolon（登録商標）又はPMMA（ポリメチルメタクリレート ）を列挙することができる。
プランジャ２をパレット１に固定するため，好適には先ず，透過素子３をパレット１に結合する。そのために接着剤層をパレット１に設け，その接着剤は，好適にはパレット１の平坦な上面及び／又は透過素子３の底面にのみ塗布し，突起１０には塗布しない。その後，突起１０が透過素子３の開口９の内部へ延びるように，透過素子３をパレット１に載せる。この後，接着剤層に透過素子３を介して硬化を開始させる電磁波を照射することにより，接着剤を硬化させる。プランジャをパレットに未だ載せていない状態では，電磁波を面的に上から透過素子３に入射させることができる。
透過素子３のパレット１に対する固定は，いずれの場合もチャックによるパレット１の付勢を必要とすることなく，任意の場所において行うことができる。しかし，プランジャ２を透過素子３に固定する前に，パレット１を下側のチャック６（図１参照）に固定する。その後，接着剤をパレット１の平坦な上面及び／又は透過素子３の底面に塗布し，プランジャ２を透過素子３の上に載せる。突起１０は，透過素子３の底面よりもわずかに突出するので，プランジャ２の底面は突起１０にのみ当接し，透過素子３には当接しない。このとき，プランジャ２はパレット１に関してＺ軸方向，すなわち長手軸線方向Ｌについて正確に位置決めする。接着剤を硬化させる前に，プランジャ２をパレット１に関してＸ軸及びＹ軸方向についても正確に位置合わせする。このために，鋳型４を下方へ動かして，プランジャ２の円筒状に構成した先端部２ａを中心にある鋳型孔４ａ（図１参照）に挿入し，プランジャ２をＸ軸及びＹ軸方向について位置合わせする。この後，硬化を開始させる電磁波を側面から透過素子３に入射させることにより，接着剤を硬化させる。
図３は，パレット１及びこれに接着された透過素子３の断面図である。この図面から特に明らかなように，パレット１の突起１０と透過素子３上の開口との間に溝状の切り欠き１３が形成され，これはそれぞれの開口９を取り囲むとともに，溢れた接着剤を収容する。このような切り欠きは，場合により，透過素子３の底面にも設けることができる。
本発明において提案する透過素子は，電磁波により硬化可能な接着剤により非透過性の部材を相互に面的に結合できる利点があり，その際，透過素子に入射する電磁波を，塗布された接着剤の方向に少なくとも部分的に転向又は散乱させる必要がある。
いずれの場合にも，硬化に作用し又は硬化を開始させる電磁波は，透過素子により，通常は電磁波が当たらない場所に向けて屈折される。
上述した方法，すなわち，先ず透過素子３をパレット１と，次にプランジャ２を透過素子３と接着するという段階的な方法に代えて，パレット１及びプランジャ２を同時に透過素子３と接着できる。このためには上記３個の部材，すなわちパレット１，透過素子３及びプランジャ２を，関連する接着剤層を設けた状態で組み立て，プランジャ２をパレット１に関して位置合わせする。その後，硬化を開始させる電磁波を透過素子３に入射させて双方の接着剤層，すなわちパレット１と透過素子３との間の接着剤層及び透過素子３とプランジャ２との間の接着剤層を同時に硬化させる。この場合，透過素子３に側面から入射した電磁波を双方の側，すなわちパレット１の方向及びプランジャ２の方向に確実に転向又は錯乱させる必要がある。
透過素子に関連して，「透過」又は「透過性」とは，それぞれの素子が接着剤の硬化を開始させる電磁波を少なくとも部分的に通すことができ，透過素子に入射する電磁波をこの素子を介してそれぞれの接着剤層に案内できることを意味する。非透過性の部材とは，この場合，接着剤の硬化を開始させる電磁波を，塗布された接着剤層に面的に入射するようには透過させない部材を意味する。いずれの場合も，電磁波を全く通さない部材のみを意味するわけではない。
透過素子に側面から入射する電磁波を塗布された接着剤の方向に転向させるやり方には，複数の可能性がある。１つには，透過素子の材料の選択により電磁波に干渉できる。他のやり方として，相互に結合されるべき部材の両方のうち少なくとも一方に，上記で説明したような転向面を設ける。
プランジャをパレットに機械的に固定する従来のシステムと比較して，本発明のシステムには，プランジャをパレットに非常に迅速かつ正確に固定できるという点で，著しい利点がある。機械的な固定と比較して，接着することでプランジャを実質的に力を加えることなく固定できるので，プランジャを迅速に，高い絶対的な精度でパレットに固定できる。プランジャをこのようにパレットに固定することで，プランジャを必要に応じて容易かつ迅速に交換し，あるいは精密にプレス機に固定できる。
２個の不透過性の部材を結合するシステムの主要構成部材を示す斜視図である。 システムの主要構成の拡大図である。 システムにおける２個の個別部材の縦断面図である。
符号の説明
１ パレット
２ プランジャ
２ａ 先端部
３ 透過素子
４ 心出し素子／鋳型
４ａ 鋳型孔
５，６ チャック
７ 光源
８ フレーム
９ 開口
１０ 突起
１１ 斜面
１３ 切り欠き

Claims (21)

  1. 非透過性の部材（１，２）を電磁波により硬化可能な接着剤を用いて結合するシステムであって，
    少なくとも部分的に透過性を有する透過素子（３）を含み，該透過素子（３）が，透過素子（３）に入射する電磁波により，透過素子（３）及び／又は非透過性の部材（１，２）に塗布された接着剤の硬化を開始させるように，相互に結合されるべき前記部材（１，２）の間に挿入可能であることを特徴とするシステム。
  2. 前記透過素子（３）がディスク状に構成され，前記接着剤がその上に面的に塗布されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
  3. 前記透過素子（３）が２つの平坦で平行な表面を具え，これらがそれぞれ１つの非透過性の部材（１，２）と接着されていることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
  4. 前記透過素子（３）が，該透過素子に側面から入射する電磁波の少なくとも一部を透過素子（３）及び／又は非透過性の部材（１，２）上に設けた接着剤層の方向に転向又は散乱させる材料から製造されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のシステム。
  5. 前記透過素子（３）が，ガラス又はプラスチック，特にポリカーボネート又はポリメチルメタクリレートから製造されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
  6. 前記透過素子（３）が，孔穴，凹部又は開口（９）を具えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
  7. 互いに結合されるべき部材（１）の少なくとも１つが突起（１０）を具えるとともに，前記透過素子（３）が前記突起（１０）に対応するように配置された開口（９）を具え，前記部材（１，２）が結合された状態において，前記突起（１０）がこの開口の内部に延びることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
  8. 前記突起（１０）が２つの互いに結合されるべき部材（１）の少なくとも一方に配置され，この突起（１０）が前記透過素子（３）よりも高く，別の非透過性の部材（２）のための支持体又はストッパとして機能することを特徴とする請求項７に記載のシステム。
  9. 前記突起（１０）が側面に配置された面（１１）を具え，この面が，前記透過素子（３）に入射する電磁波の少なくとも一部を前記素子及び／又は非透過性の部材（１，２）上に面的に設けた接着剤層の方向に転向又は散乱させるように構成されていることを特徴とする請求項７又は８に記載のシステム。
  10. 前記透過素子（３）及び／又は非透過性の部材（１，２）が，溢れた接着剤を収容するように構成された切り欠き（１３）を具えることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載のシステム。
  11. 少なくとも１つの光源（７）を具え，これにより，接着剤の硬化を開始させる電磁波が前記少なくとも部分的に透過性の素子（３）の内部へ入射可能とされていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
  12. 前記光源（７）が複数の発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１１に記載のシステム。
  13. 一方の非透過性の部材（２）を他方の非透過性の部材（１）に対して位置合わせするための手段（４，４ａ）を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載のシステム。
  14. 前記非透過性の部材のうち一方が，チャック（６）に固定可能なパレット（１）であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
  15. 前記非透過性の部材のうち一方が，ツール（２）又は加工品であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
  16. 非透過性の部材（１，２）を光線の照射により硬化可能な接着剤を用いて結合する方法であって，前記双方の互いに結合されるべき部材（１，２）の間に少なくとも部分的に透過性を有する透過素子（３）を挿入し，硬化を開始させる電磁波を前記透過素子（３）に照射することにより，前記部材（１，２）を結合するために設けた接着剤層の硬化を開始させることと特徴とする方法。
  17. 前記透過素子（３）及び／又はこれにより結合されるべき非透過性の部材（１，２）に接着剤層を設け，その後，硬化を開始させる電磁波を前記透過素子（３）を介して前記接着剤層に照射することにより前記接着剤層を硬化させることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
  18. 先ず前記透過素子（３）を第１の非透過性の部材（１）に接着し，次に第２の非透過性の部材（２）及び／又は前記透過素子（３）に接着剤層を設け，硬化を開始させる電磁波を前記透過素子（３）に照射することにより接着剤層の硬化を開始させることを特徴とする請求項１６又は１７に記載の方法。
  19. 接着剤の硬化を開始させる電磁波の照射の前に，前記相互に結合されるべき部材（１，２）を正確に相互に位置合わせすることを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記透過素子（３）を第１の接着剤層により第１の非透過性の部材（１）に，第２の接着剤層により第２の非透過性の部材（２）に結合し，前記互いに結合されるべき部材（１，２）の双方を正確に相互に位置合わせした後に，双方の接着剤層のうち少なくとも一方に前記透過素子（３）を介して電磁波を照射することを特徴とする請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の方法。
  21. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載のシステムを，ツール（２）又は加工品をクランプ装置により固定可能なパレットに正確に位置合わせして固定するのに使用する固定方法。
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