JP2016026120A - 接着要素をマトリックス上に配置する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形接着要素を加熱された接合部品に取り付けるための方法及び装置を開示する。【解決手段】装置は、マトリックスプレートの上方に移動可能に配置されるホッパーを含む。マトリックスプレートは、成形接着要素受容孔によって画成されたネスティングマトリックスを含む。エジェクタシステムは、マトリックスプレートの下方に設置され、吸気口及び排気口を備えた真空室を有する本体を含む。真空室は、マトリックスプレートに形成された孔と流体連通する。エジェクタシステムは、エジェクタスタンプ及び吸気口遮断軸が取り付けられる昇降体を含む。エジェクタスタンプのためのチャネルが、エジェクタシステムの本体に形成される。エジェクタスタンプは、孔及びチャネルに移動可能に嵌合される。運転時、ホッパーはマトリックス上にて摺動し成形接着要素を孔内に配置した後、摺動退避する。【選択図】図１

Description

本発明は、接着剤を用いてガラス表面又はその他の基体に取付可能な接合部品に関する。より具体的には、本発明は、粉末から接着剤タブレットにプレス加工された、例えば構造用ポリウレタン、エポキシ又はその他の基本的な接着剤等の加工接着剤を、金属、ガラス、セラミックス、プラスチック、木材及び合成物を含む幾つかの材料のうちの任意の一つからなる接合部品に取り付けて、同接合部品を、ガラス表面等の別の部品、又は金属、セラミックス、プラスチック、木材及び合成物といった材料からなる別の基体に取り付ける方法及び装置に関する。

種々の用途における第１部品の第２部品への取付工程は、機械的又は化学的固定を含む幾つかの知られた固定方法のいずれかによって行い得る。機械的固定は、多くの場合実用的且つ確実な方法であるが、全ての用途に使用できるわけではない。例えば、第１部品を第２部品に取り付ける際に、機械的取付けのために第２部品に穴をあけたり修正を加えたりすることが好ましくない又は実用的でない場合、化学的固定が他に採り得る唯一の方法となる。これは、例えば、ある部品をガラス表面その他の基体（第２部品）に取り付けるような場合である。部品のガラスへの取付例は、バックミラーや金属製ヒンジをガラス表面に取り付ける必要のある自動車産業において見られる。他の部品のガラスへの取付例のニーズが住宅及び事務所建設等において存在する。

接合に関する問題の解決策が、取り付けるべき部品（接合部品）と接合部品が取り付けられる基体との間に接着剤を適用する形で導入された。接着剤は、幾つかの方法において適用されてきた。

ある公知の方法によれば、接着剤を接合部品に適用するにあたり、接着剤をノズルを用いた添加によって接合部品上に噴霧する。この方法は簡単で多くの場合安価である一方、あらゆる部分における実際の噴霧量を所望される程度に均一に保つために、頻繁にノズルを掃除する必要がある。その上、噴霧された接着剤はくっつき易いため、接着剤を噴霧してから接合部品を基体に実際に取り付けるまでの間に、接合部品が他の対象物に接触してしまうことがある。

別の公知の方法によれば、両面テープが接合部品に適用される。同方法によれば、剥離層をテープの一方の面から剥がし、テープを接合部品に適用する。テープの他方面の剥離層は、接合部品の基体への取付準備が整うまでそのまま剥がさずに残しておく。同方法の利点は、室温で使用可能であること、及び基体に接触する接着剤が必要とされるまで剥き出しにされないことである。その上、接着剤は接着促進剤を要しない。しかしながら、剥離層は、接着剤が意図せずに表面にくっついてしまうのを防ぐ一方で、剥離層を取付前に剥がさなければならないため、接合部品の基体への取付作業において面倒な工程を一つ増やすことになる。また、剥離層は破れることがあり、これにより層の一部が接着面に取り残され、接合部品の基体への不完全な接着を招く恐れがある。また、両面テープを接合部品に取り付ける工程は複雑である。というのは、構造用接着剤の上記取付方法は、接合性能を最大限に発揮するために接合部品、両面テープ及び基体がオートクレーブ等の加熱器内を通過するインライン組立にしか用いることができないからである。

三番目のより魅力的な方法は、接合部品にタブレット等の成形された接着要素を設けるものであり、該接着要素は、エンドユーザに接合部品が出荷される前に既に所定の位置に設置されている。同構成は、エンドユーザが接着剤タブレットを接合部品に取り付ける必要なく、接合部品の接合準備が整っているという点において魅力的である。しかしながら、エンドユーザが自身の施設において、また独自の段取りや配置に応じて、タブレットを取り付けたいと所望する場合もあり得る。このような場合、事前に取り付けられた接着剤、例えば接合部品に既に設置された接合タブレット等、というアイデアは、最適な選択とは言い難い。

従って、固定技術の非常に多くの分野におけるように、接合部品の技術分野においても、これらに取って代わる接合部品の製造方法の余地がある。

本発明は、成形された接着要素を加熱された接合部品に取り付けるための方法及び装置を提供する。同装置は、マトリックスプレートの上方に移動可能に配置される成形接着要素保持ホッパーを含む。マトリックスプレートは、複数の成形接着要素受容孔によって画成されるネスティングマトリックスを含む。エジェクタシステムは、マトリックスプレートの下方に設置され、マトリックスプレートに形成された孔と流体連通する真空室を有する本体を含む。真空室は、吸気口及び排気口を含む。エジェクタシステムは更に、複数のエジェクタスタンプ及び吸気口遮断軸が取り付けられた昇降体を含む。エジェクタスタンプのためのチャネルがエジェクタシステムの本体に形成される。エジェクタスタンプは、孔及びチャネルに移動可能に嵌合される。

運転時、ホッパーはマトリックスの上を摺動し、成形接着要素を孔内に配置する。ホッパーは摺動して退避する。成形接着要素の孔内の所定位置への移動は、真空室内に形成された真空によって補助される。加熱された接合部品を、ネスティングマトリックスの孔内にある成形接着要素の上方に配置した後、同要素上に降下させる。昇降体の上昇移動及び昇降体と連動するエジェクタスタンプに補助されながら、接合部品及び同部品に取り付けられた成形接着要素は、上昇して装置から離間する。昇降体はその後、完全な後退位置まで降下され、これにより吸気口遮断軸が吸気口から引き抜かれ、空気の真空室及び孔内への流入並びに排気口からの流出が許容される。こうして、装置は次のサイクルに備えた状態となる。

本発明の他の利点及び特徴は、添付図面及び特許請求の範囲と併せて、好適な実施形態の詳細な説明を検討することではっきりと理解されるであろう。

本発明のより完全な理解のために、本発明の例として添付図面により詳細に示され且つ以下に説明される実施形態を参照されたい。

成形接着要素をマトリックス上に配置するための装置の実施形態を示す斜視図である。 図２に示す装置の充填前の状態における断面図である。 図２と同様の図であるが、図１の装置のホッパーがエジェクタスタンプの孔を覆う所定位置にある状態を示す。 図３と同様の図であるが、ホッパーが充填位置から待機位置まで移動され、成形接着要素がエジェクタスタンプの孔内の所定位置にある状態を示す。 図４と同様の図であるが、接合部品が成形接着要素の上方の所定位置にある状態を示す。 図５と同様の図であるが、成形接着要素が接合部品に接触する様子を更に詳細に示す拡大図である。 図６と同様の図であるが、接合部品が基盤から離間され、エジェクタ組立体が完全な後退位置にある状態を示す。 接合部品と、接合部品にぴったりと取り付けられ且つ基体の上方に位置付けられた成形接着要素を示す。 図８と同様の図であるが、接合部品が基体に接着された状態を示す。 図２の断面図と同様の図であるが、本発明の別の実施形態を示す。

以下の図面において、同一の参照番号は、同一の要素を示すために使用される。以下の説明において、異なる構成の実施形態に関して様々な運転パラメータや構成要素が記載される。これらの特定のパラメータ及び構成要素は、実施例として含まれるものであって、限定を意図するものではない。

本出願で言及した成形接着要素、及びそれらの接合部品への取付けは、同時係属中の米国出願第 号において概ね説明されており、同出願は参照により本明細書に組み込まれる。成形接着要素を保持リザーバから突出し孔まで移動させる方法及び装置は、同時係属中の米国出願第 号において開示されており、同出願は参照により本明細書に組み込まれる。

本発明による、成形接着要素を接合部品に取り付けるために同要素の配置、保持及び移動を行う方法及び装置が、図１乃至図７に示されている。これらの図面を参照すると、概して参照番号１０で表されるアプリケータ装置が示されている。アプリケータ装置１０は、マトリックスプレート１４の上方に移動可能に配置される可動ホッパー１２を含む。マトリックスプレート１４は、テーブル１６に取り付けられる。マトリックスプレート１４に形成されているのは、ネスティングマトリックス１８である。エジェクタシステム２０は、マトリックスプレート１４の下方に取り付けられる。

ネスティングマトリックス１８は、以下に述べる可動エジェクタスタンプのための複数の孔２２を含む。五つの孔２２が図示されているが、孔２２の数はこれより多くても少なくてもよい。二つの上記孔２２及び２２′が図２乃至図７に示されている。

エジェクタシステム２０は、絶対ではないが好適にはマトリックスプレート１４の下面に取り付けられた本体２４を含む。本体２４にはその中心部に真空室２６が形成され、同真空室に孔２２及び２２′が開口する。吸気口２８及び排気口３０が本体２４に形成され、これらは真空室２６に連通する。また、一対のエジェクタスタンプ用のチャネル３２及び３２′が本体２４に画成される。

エジェクタシステム２０は、更に、少なくとも一つのエジェクタスタンプを含む。二つの上記エジェクタスタンプが、エジェクタスタンプ３４及び３４′として図示されているが、スタンプの実際の数は、これより多くすることも少なくすることもできる。可動昇降体３６は、スタンプ３４及び３４′のための基底部を有し、これらスタンプは同基底部に取り付けられる。吸気口遮断軸３８もまた、可動昇降体３６に取り付けられる。

エジェクタスタンプ３４及び３４′は、孔２２及び２２′に夫々移動可能に嵌合する。エジェクタスタンプ３４及び３４′は同様に、エジェクタスタンプチャネル３２及び３２′にも夫々移動可能に嵌合する。エジェクタスタンプ３４及び３４′とエジェクタスタンプチャネル３２及び３２′の内面との間の嵌合は比較的きつめであるのに対し、エジェクタスタンプ３４及び３４′と孔２２及び２２′の内壁との間の嵌合は、以下に説明するように空気がその間を通過できるほど緩いものである。

アプリケータ装置１０の運転前、可動ホッパー１２は、図２に示すような待機位置にある。ひとたび成形接着要素４０が可動ホッパー１２内に配置されると、装置１０の運転が開始され得る。（本開示発明の図面及び説明では、ホッパー１２がマトリックスプレート１４上を移動すると記載しているが、ホッパー１２を固定し、マトリックスプレート１４をホッパー１２の下方の所定位置へと移動させるようにしてもよいことを理解されたい）。

運転中、可動ホッパー１２は、図２に示す待機位置から図３に示す充填位置まで移動する。充填位置にある時、ホッパー１２の下方（開放）端部は、概ねネスティングマトリックス１８の上方に位置される。こうして位置付けられた成形接着要素の幾つか、図示された例では要素４０′及び４０″は、孔２２及び２２′内に夫々落下する。

成形接着要素４０′及び４０″の孔２２及び２２′内への引込みを補助すると共に、これらを孔内にきちんと保持するために、排気口３０を介して真空室２６から空気を抜くことによって真空室２６内に真空を形成する。図３乃至図５に示すように、成形接着要素４０及び４０′は、孔２２及び２２′内にぴったりと収まるため、成形接着要素４０′及び４０″と孔２２及び２２′の内壁との間に空気をほとんど又は全く通さない。このとき、成形接着要素４０及び４０′は、孔２２及び２２′内へと吸引されてエジェクタスタンプ３４及び３４′の上端部に夫々押し付けられる。

成形接着要素４０′及び４０″が充填されると、可動ホッパー１２は、図４に示すように待機位置へと戻る。ネスティングマトリックス１８、真空室２６及びエジェクタシステム２０は、マトリックスプレート１４に一つのユニットとして設けてもよい。該ユニットは、他のユニットに交換可能であり、このような交換は種々の部品番号に応じて必要とされる。

取付手順の次の工程では、成形接着要素４０′及び４０″を、例えば加熱された接合部品４２等の、加熱された接合部品の下面に取り付けることを要する。加熱された接合部品４２は、接着接触面４４を含む。

詳細には、加熱された接合部品４２は、図５に示すように成形接着要素４０及び４０′の上方の所定位置に移動される。次に加熱された接合部品４２は、マトリックスプレート１４及び成形接着要素４０′及び４０″の上方に少し間隔をあけて位置付けられる。

続いてエジェクタシステム２０の可動昇降体３６が、マトリックスプレート１４に向かって上方へ移動し、これによりエジェクタスタンプ３４及び３４′、並びに支承された接着要素４０′及び４０″が接着接触面４４に向かって孔２２及び２２′から上方へ押し出される。そして、図６に示すように、成形接着要素４０′及び４０″が充分に温められ、部分的に溶けて接合部品４２に適切に接着されるまで、同要素は接合部品に押し付けられる。エジェクタスタンプの押圧力及び配置は調整可能である。

成形接着要素４０′及び４０″が接合部品４２の接着接触面４４に接着されると、エジェクタシステム２０の可動昇降体３６は、マトリックスプレート１４から離れる方向に移動して、図７に示すように完全な後退位置まで降下する。この位置において、エジェクタスタンプ３４及び３４′の最上端部は、真空室２６の下壁の隣接面と略同じ高さである。同時に、吸気口遮断軸３８は、吸気口２８内の空気流遮断位置から引き出される。排気口３０から空気が継続して排出されるため、吸気口２８並びに孔２２及び２２′内へと空気が引き込まれる。かくして、空気循環によってエジェクタシステム２０の内部要素を清掃し、次の運転に備えて準備することができる。エジェクタスタンプ３４及び３４′が真空室２６から実質的に引き抜かれているため、排気口３０から空気が排出される際、真空室２６内において空気の通過を妨げるものはほとんど又は全くない。

続いて接合部品４２は、図８に示すように基体４６の上方に位置付けられた後、図９に示すように基体４６に取り付けられる。

本発明の方法及び装置は、多種多様な形状やサイズの接合部品と共に使用し得ることに留意すべきである。更に、球形の成形接着要素が例示されているが、例えば円盤形やタブレット形等の他の形状も同様に使用し得ることにも留意すべきである。

図１０は、本発明の別の実施形態を示し、同実施形態では、様々な形状やサイズを有する接合部品に対応するために、製造時にしばしば求められる工具の交換を簡単に行えるようにしている。図１０を参照すると、概して１０′として説明されるアプリケータ装置が示されている。アプリケータ装置１０′は、図２乃至図７に示される上述の実施形態の可動ホッパー１２を含む。可動ホッパー１２は、マトリックスプレート１４′の上方に移動可能に配置される。アプリケータ装置１０′は、インサート組立体５０を含む。エジェクタシステム２０′は、インサート組立体５０の下面に取り付けられる。エジェクタシステム２０′の構成要素は、好適にはエジェクタシステム２０について上述されたものと同様である。

インサート組立体５０には、マトリックス１４について上述されたような孔が形成されている。孔の数及び配置は、夫々のインサート組立体によって異なってもよい。インサート組立体５０は、異なる数及び／又は異なる配置の孔を有する別のインサート組立体と容易に交換し得る。

よって、本発明の方法及び装置は、成形接着要素をマトリックスプレート上に配置して接合部品に取り付けるための、丈夫で簡単且つ経済的な方法及び装置を提供する。

上述の記載において本発明の例示的な実施形態を開示及び説明している。当業者は上記記載並びに添付の図面及び特許請求の範囲から、以下の特許請求の範囲に定義された本発明の真の精神及び公正な範囲から逸脱することなく、本発明において様々な変更、修正及び変形がなされ得ることを容易に理解するであろう。

Claims (21)

1. 接合部品に付着させる成形接着要素を配置し、保持し及び移動する装置であって、
   支持テーブルと、
   支持テーブルに作動可能に支持されたマトリックスプレートであって、成形接着要素を受容するための少なくとも一つの孔を有するマトリックスプレートと、
   マトリックスプレートに作動可能に設けられた成形接着要素のホッパーであって、マトリックスプレート及びホッパーのうちの一方が他方に対して移動可能である成形接着要素のホッパーと、
   少なくとも一つの孔から成形接着要素を突き出すためのエジェクタシステムと、
   を備えたことを特徴とする装置。
2. ホッパーは、待機位置と少なくとも一つの孔の上方における充填位置との間を往復移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. エジェクタシステムは、エジェクタ本体と、エジェクタ本体に設けられた可動昇降体と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. エジェクタ本体には真空室が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. エジェクタ本体は真空室と流体連通する吸気口及び排気口を含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 昇降体には、エジェクタ本体を貫通してマトリックスプレートに形成された少なくとも一つの孔内に移動可能に配置することができる少なくとも一つのエジェクタスタンプが取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 昇降体には、エジェクタ本体の吸気口内に実質的に配置可能な吸気口遮断軸が取り付けられていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 装置は、マトリックスプレート内に実質的に配置可能なインサートを有する交換可能なインサート組立体を含み、エジェクタシステムはインサートに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 接合部品に付着させる成形接着要素を配置し、保持し及び移動する装置であって、
   少なくとも一つの孔を有するマトリックスプレートと、
   マトリックスプレートに作動可能に設けられた成形接着要素を保持するホッパーであって、マトリックスプレート及びホッパーのうちの一方が他方に対して移動可能である成形接着要素を保持するホッパーと、
   マトリックスプレートの少なくとも一つの孔内に部分的に配置可能な少なくとも一つのエジェクタスタンプを有するエジェクタシステムと、
   を備えたことを特徴とする装置。
10. マトリックスプレート及びエジェクタシステムが作動可能に設けられるテーブルを更に含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. ホッパーは、待機位置とホッパーが少なくとも一つの孔の上方に位置付けられる充填位置との間を往復移動できることを特徴とする請求項９に記載の装置。
12. エジェクタシステムは、エジェクタ本体と、エジェクタ本体に作動可能に設けられた可動昇降体と、を含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
13. エジェクタ本体には真空室が形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
14. エジェクタ本体は真空室と流体連通する吸気口と排気口とを含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
15. 少なくとも一つのエジェクタスタンプが昇降体に取り付けられていることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 昇降体には、エジェクタ本体の吸気口内に少なくとも部分的に配置可能な吸気口遮断軸が取り付けられていることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 接合部品に付着させる成形接着要素を配置し、保持し及び移動する方法であって、
    成形接着要素を受容するための少なくとも一つの孔を有するマトリックスプレートと、成形接着要素を保持するホッパーと、少なくとも一つの孔内に部分的に配置可能な少なくとも一つのエジェクタスタンプを有するエジェクタシステムとを含む装置を、配置し、保持し及び移動する工程と、
    マトリックスプレート又はホッパーの一方を、ホッパーが少なくとも一つの孔の上方に位置する位置へと移動する工程と、
    成形接着要素をホッパーから排出し、少なくとも一つの孔内に位置付ける工程と、
    マトリックスプレート又はホッパーの一方を、ホッパーが少なくとも一つの孔の上方に位置しない位置へと移動する工程と、
    成形接着要素の上方に接合部品を位置付ける工程と、
    エジェクタシステムが少なくとも一つのエジェクタスタンプを移動させることによって、成形接着要素を移動させて接合部品に接触させる工程と、
    を含むことを特徴とする方法。
18. 成形接着要素を移動させて接合部品に接触させる前に接合部品を加熱する工程を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. エジェクタシステムはエジェクタ本体と昇降体とを含み、少なくとも一つのエジェクタスタンプが昇降体に取り付けられていることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
20. エジェクタ本体には少なくとも一つの孔が流体連通する真空室が形成され、エジェクタ本体は、更に、真空室に流体連通する吸気口と排気口とを含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 成形接着要素が少なくとも一つのエジェクタスタンプ上に配置されたとき、成形接着要素がエジェクタスタンプに吸着されるように真空室内に真空を形成する工程を含むことを特徴とする請求項２０に記載の方法。

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