JP2023073272A - 真空断熱容器を形成するための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空断熱容器を形成するための新規な方法を提供する。【解決手段】真空断熱容器を形成するための方法であって、容器を形成するために、内殻と外殻を一体に連結するステップであって、容器が内殻と外殻との間に殻間空間を有する、ステップと、容器の外殻の底面に直線状の開口をレーザにより平行に２つ並べて形成するステップと、容器保持要素の内側に容器の一部だけを置くステップであって、容器保持要素の内側の容器の一部が開口を含む部分であり、容器保持要素が窓を含む、ステップと、さらなる熱を加えることなく容器保持要素内を真空に引くステップであって、それによって、殻間空間の中を真空にする、ステップと、容器保持要素の窓を通してレーザ光線を向けるステップと、内殻と前記外殻との間の殻間空間中の真空を密封し、内殻と外殻との間に真空空間を形成するために、開口を溶接し閉じるステップと、を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、飲料容器および食料容器などの、真空断熱容器を形成するための方法に関する。

真空断熱した飲料容器および食料容器は、一般的に、容器の内殻および外殻によって画定される真空空間を有する。真空空間は、容器に断熱をもたらす。そのような容器を形成する既存の方法は、典型的には、内殻と外殻の間に真空空間を密封するために、半田材料を使用する。半田材料は、溶けて外殻に接着するガラス材料を含むことができる。

そのような既存の方法を使用して真空断熱した飲料容器および食料容器を製造する期間に、容器の外殻または底部殻の底面に、凹みまたは他の凹部が通常形成される。次いで、外殻を通る開口が凹みに形成される。開口を覆って半田材料が配置される。次いで、（開口にわたる半田材料を有する）容器は、真空オーブン中に置かれ、そこで、容器の周りの周囲圧力が下げられ、真空オーブン中の温度が上げられる。真空オーブンは、未完成の容器の中および周りに真空状態を作る。オーブン中の温度が半田材料の融点以上に上がると、半田材料が溶け、凹みの中の開口の周りに流れて、開口を閉じる。溶けた半田が開口および内殻と外殻の間の空間、すなわち、殻間空間内の真空を密封する。オーブン中の温度が下げられ、溶けた半田が冷えて、開口を覆って固まる。ここで、殻間空間が半田材料によって容器内で密封され、容器は、ここで、さらなる仕上げのために真空オーブンから取り出すことができる。

既存の方法は、半田材料を溶かすために必要な熱を提供するために、多くのエネルギーを使用する。さらに、既存の方法は遅い。オーブンを加熱し、オーブンを冷却するために多くの時間が必要である。さらに、既存の方法は、一般的に、溶けた半田材料が凹みの中の開口を満たすために、真空形成プロセス期間に、水平面に平行に保持される容器上の平面を必要とする。半田材料が容器から落ちるまたはしたたる可能性があるために、容器の垂直に向いた面の中の開口を密封するのは困難である。加えて、既存の方法では、曲がった、または他の非直線の面を密封するのが困難である。さらに、既存の方法では、凹みおよび固まった半田材料を覆うまたは隠すための美的な目的で、追加のキャップ構造が使用されることが多い。さらに、既存の方法では、外殻から内殻に向かって内向きに通過する凹みの物理構造は、真空空間の完全性を保つために、外殻と内殻の間に追加空間を必要とする。真空空間のためのこの追加空間は、容器のサイズ全体を制限または減少させる場合がある。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、真空断熱容器を形成するための新規な方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 真空断熱容器を形成するための方法であって、
容器を形成するために、内殻と外殻を一体に連結するステップであって、前記容器が前記内殻と前記外殻との間に殻間空間を有する、ステップと、
前記容器の外殻の底面に直線状の開口をレーザにより平行に２つ並べて形成するステップと、
容器保持要素の内側に前記容器の一部だけを置くステップであって、前記容器保持要素の内側の前記容器の前記一部が前記開口を含む部分であり、前記容器保持要素が窓を含む、ステップと、
さらなる熱を加えることなく前記容器保持要素内を真空に引くステップであって、それによって、前記殻間空間の中を真空にする、ステップと、
前記容器保持要素の前記窓を通してレーザ光線を向けるステップと、前記内殻と前記外殻との間の前記殻間空間中の真空を密封し、前記内殻と前記外殻との間に真空空間を形成するために、前記開口を溶接し閉じるステップと、
を含む、真空断熱容器を形成するための方法。
〔２〕 第２の容器の一部を含有する第２の容器保持要素に前記レーザの発生源を動かすステップと、
前記第２の容器保持要素中に真空条件が存在する間に、前記第２の容器の開口を密封して閉じるステップと、
を含む、前記〔１〕に記載の真空断熱容器を形成するための方法。

以上のように、本発明によれば、真空断熱容器を形成するための新規な方法を提供することが可能である。

真空断熱容器を形成するためのシステムの実施形態の斜視図である。 真空断熱容器を形成するためのシステムの容器保持要素の第１の実施形態の断面図である。 真空断熱容器を形成するためのシステムの容器保持要素の第２の実施形態の断面図である。 容器の第１の実施形態のスリットの図である。 容器の第２の実施形態のスリットの図である。 容器の第３の実施形態のスリットの図である。 容器の第３の実施形態のスリットの図である。 複数の容器を保持するための容器保持要素の上面斜視図である。 複数の容器を保持するための容器保持要素の断面図である。 複数の容器を保持するための容器保持要素の分解図である。 複数の容器を保持するための容器保持要素の上面図である。 真空断熱容器を形成するためのシステムの第２の実施形態の斜視図である。 真空断熱容器を形成するためのシステムの第２の実施形態の断面図である。 真空断熱容器を形成するためのシステムの第２の実施形態の分解図である。 図１のシステムのコントローラのレイアウトである。 図１１～図１３のシステムのコントローラのレイアウトである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本出願では、相対的な位置を記載する任意の用語(たとえば、上(upper)、中間(middle)、下(lower)、外(outer)、内(inner)、上(above)、下(below)、底部(bottom)、頂部(top)など)は、図示されるような本発明の実施形態のことを言うが、これらの用語は、実施形態を使用できる向きを限定しない。

システム１０は、ここで、図１～図６Ｂを参照して記載されることになる。システム１０は、レーザ発生源２０５から容器保持要素３００を通してレーザ光線を向けて、容器保持要素３００内にある容器５０の中の開口５２を溶接する。

システム１０は、筐体１００を含む。筐体１００は、レーザ発生源２０５を容器保持要素３００に隣接するよう位置決めする、視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００を備える。視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００は、図１に示されるように、筐体１００に取り付けることができる。他の態様では、視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００は、筐体１００の上に位置する、または筐体１００に隣接して支持することができる。

筐体１００は、真空発生源１１０が位置決めされる空間を画定することができる。真空発生源１１０は、ベローズまたは他の導管によって容器保持要素３００に接続され、容器保持要素３００の内側を真空に引くように構成される。真空発生源１１０の例は真空ポンプである。真空発生源１１０は、容器保持要素３００中の圧力を下げる、容器保持要素３００のための真空を作る。他の態様では、真空発生源１１０は、筐体１００に隣接するよう位置決めして、追加ベローズまたは他の導管によって容器保持要素３００に接続することができる。

視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００は、レーザ発生源２０５を含み、レーザパルスを放出して、１つまたは複数の開口５２を溶接する。視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００は、検出器２１０をさらに含み、容器５０の開口５２でレーザ発生源２０５からのパルスを登録する。システム１０は、システム１０の少なくともある種の要素を操作するためのコントローラ１５を含む。コントローラ１５は、プログラム可能論理コントローラを含むことができる。たとえば、コントローラ１５は、レーザ発生源２０５、検出器２１０、または真空発生源１１０のいずれかまたはすべてを、オンにさせる、オフにさせる、動かす、校正するまたは他を指示させることができる。

容器保持要素３００は、容器保持要素３００の開いた内部３１０の中に容器５０を受け入れる。容器保持要素３００の下部３２０は、容器５０を保持するためのポジショナ３２５を含む。図示されない他の実施形態では、ポジショナ３２５は、レーザ発生源２０５によるアクセスのため、容器５０を適切に位置決めするように構成される任意の向きに存在することができる。たとえば、別の実施形態では、ポジショナ３２５は、容器保持要素３００の下に位置決めされたレーザ発生源２０５のために容器５０が垂れ下がることができるフックを含むことができる。

容器保持要素３００は、たとえば、光学ガラスから作られた窓３５０を含む。窓３５０は、レーザ発生源２０５から十分な光エネルギーが内部３１０に通るのを可能にする任意の光学ガラスから作ることができる。窓３５０は、光エネルギーの透過または通過を可能にし、容器保持要素３００内を真空に引くことを可能にする他の材料から作ることができる。窓３５０は、システム１０の内部３１０を周囲環境から分離する。示される態様では、レーザ発生源２０５は、容器保持要素３００に対して外部にある。レーザ発生源２０５からのレーザ光線が窓３５０を通り、容器保持要素３００の内部３１０の中の容器５０へと通過する。レーザ発生源２０５が容器保持要素３００の内側に位置決めされる態様では、窓３５０は、必要ではない。図示される態様では、窓３５０は、容器保持要素３００のカバーを形成するが、そのような窓は、容器保持要素３００上の任意の所に位置決めすることができる。

製造期間に、真空は、真空発生源１１０によって容器保持要素３００の内部３１０に形成される。示される態様では、容器保持要素３００は、取外し可能に接続される、上部３３０および下部３２０を含む。たとえば、上部３３０は、容器保持要素３００の中に容器５０を挿入するために、下部３２０から取り外すことができる。たとえば、上部３３０は、上部３３０と下部３２０を一緒に保持し、真空を容器保持要素３００の内部３１０中に形成することを可能にするため、ねじ留め、摩擦、圧入、または他の機械的な接続で下部３２０に密封することができる。内部３１０に真空を形成できるように、ガスケットまたは他の柔軟な密封物を上部３３０と下部３２０の間に使用して、内部３１０を密封することができる。他の態様では、カバー３００が、固定具３００の内部３１０へのアクセスを可能にする。たとえば、容器50を容器保持要素３００の内部３１０の中に置くため、カバー３００は、一時的に容器保持要素３００から取り外すことができる。

容器保持要素３００の下部３２０は、フレーム１５０および／または筐体１００にしっかりと固定することができる。下部３２０は、一般的に、システム１０の動作期間、ならびに／または下部３２０の中への容器５０の装填および取出しの期間、フレーム１５０および／または筐体１００に固定された状態を保つ。下部３２０は、筐体１００の上面１０２の開口１０６を通過して、筐体１００の内部１０４に通ることができる。

図２に示される態様では、窓３５０は、容器保持要素３００の上端３３５に位置決めされる。示される態様では、容器５０は、上下逆の位置にポジショナ３２５によって保持される。このことによって、システム１０が容器５０の底部５４に開口５２を形成することが可能になる。開口５２は図５に示される。図３に示される態様では、窓３５０は、容器保持要素３００の側壁３２８に位置決めされる。図４に示されるように、このことによって、システム１０が容器５０の側部５６に開口５２を形成することが可能になる。すなわち、レーザ発生源２０５が、容器５０の水平でない部分にある開口５２を溶接する。開口５２に半田を使用する必要がないために、レーザ発生源２０５は、ほとんどどんな向きの開口５２でも溶接することができる。たとえば、図６Ａおよび図６Ｂは、容器５０の底部５４と側部５６の間の縁部に沿った開口５２を図示する。もちろん、開口５２を、容器５０の任意の他の縁部に沿って形成することができる。

ポジショナ３２５は、容器５０の内部へと嵌入する延長部３２７を含むことができる。他の態様では、ポジショナ３２５は、容器５０の口の相補的なねじと、ねじ留め式に係合するためのねじを含むことができる。ポジショナ３２５は、レーザ溶接プロセス期間に容器５０をしっかり保持する。

形成プロセスの期間に、未完成の容器５０は、完全に、容器保持要素３００の内側に置かれる。未完成の容器５０は、完全に、容器保持要素３００によって囲まれる。たとえば、容器５０は、内殻および外殻を有する、２部品設計を有することができる。形成プロセスの期間に、内殻と外殻の両方を、完全に、容器保持要素３００の内側に収容することができる。たとえば、４部品設計は、内殻、内部底部殻、外殻、および外部底部殻を有することができる。形成プロセスの期間に、内殻、内部底部殻、外殻、および外部底部殻の全部を、完全に、容器保持要素３００の内側に収容することができる。

容器保持要素３００は、ベローズ３９０につながる導管３８０を含み、ベローズ３９０は、真空発生源１１０と連通する。容器保持要素３００は、容器保持要素３００の内部３１０の圧力を監視するための圧力センサを含むことができる。示される態様では、導管３８０は、ベローズ３９０を、容器保持要素３００の下部３２０中の導管開口３２２と連結する。導管開口３２２は、容器保持要素３００の内部３１０への通路を実現する。導管３８０の反対側で、ベローズ３９０は真空発生源１１０につながる。真空発生源１１０は、容器保持要素３００中および容器５０の開口５２の周囲または周りの圧力を下げる、容器保持要素３００のための真空を作る。

筐体１００は、視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００を位置決めするように構成される取付け要素１２０を支持する。取付け要素１２０は、容器５０の開口５２を溶接するために、Ｘ(一般的に水平)方向およびＹ(一般的に垂直)方向に視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００を動かすことができる。取付け要素１２０の図示される態様は、水平トラック１３０および垂直トラック１４０を含む。視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００は、垂直トラック１４０上で、上下に動く。垂直トラック１４０は、水平トラック１３０上で、左右に動く。取付け要素１２０は、筐体１００の上面１０２に取り付けることができる。最初のセットアップ後に、視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００は、容器５０をレーザ溶接するため、水平面で動く必要があるだけの場合がある。取付け要素１２０の図示しない態様では、視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００を適切に支持および位置決めするのに十分な、枢動可能部分、機械的なアーム、または任意の他の構成を含むことができる。他の態様は、レーザ発生源２０５および検出器２１０の各々について、別個の取付け要素１２０を含むことができる。

コントローラ１５は、取付け要素１２０の機能および動きを操作する。コントローラ１５は、ディスプレイおよびユーザ入力制御装置をさらに含むことができる。図示された筐体１００は、筐体１００の内部１０４につながる扉１０３をさらに含む。真空発生源１１０を、容器保持要素３００の下の内部１０４に位置決めすることができる。

示される態様では、システム１０は、別個の垂直トラック１４０上に２つの視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００を含む。別個の垂直トラック１４０は、水平トラック１３０上を独立に動く。他の態様では、システム１０は、単一の視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００、または任意の数の追加の視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００を含むことができる。

筐体１００は、容器保持要素３００を保持および／または位置決めするためのフレーム１５０をさらに含む。フレーム１５０は、取付け要素１２０の隣に、または取付け要素１２０を支持して、筐体１００の上面１０２に取り付けることができる。

ポンプなどの、真空発生源１１０は、筐体１００の中、または筐体１００に隣接して位置決めされる。真空発生源１１０は、容器５０内に真空空間を形成するために使用される真空を引く。１つまたは複数の容器５０が、容器保持要素３００の中に置かれる。真空発生源１１０が真空に引き始める。検出器２１０は、レーザ発生源２０５から開口５２にパルスを向けるために、開口５２の位置を決定する。容器保持要素３００中が十分な圧力または所望の圧力に到達したら、レーザ発生源２０５は、１つまたは複数の開口５２を溶接して閉じる。視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００は、容器保持要素３００の次の容器５０に動く。

真空発生源１１０は、容器保持要素３００の中、および容器５０の真空空間の中を真空に引く。空気圧は、容器５０に使用される材料または必要に応じて他の変数に依存して、周囲圧力条件から約１０^－３トル～約１０^－４トルに減少させることができる。形成プロセスの期間、未完成の容器５０全体が、容器保持要素３００の内側に置かれる。未完成の容器３００は、完全に、容器保持要素３００によって囲まれる。

コントローラ１５は、視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００の動きを、それぞれの容器保持要素３００に向けることができる。検出器２１０は、開口５２の位置を決定するために、コントローラ１５と通信する。コントローラ１５は、検出器２１０からの入力に基づいて、レーザ溶接組立体２００の位置決めを調節することができる。コントローラ１５はまた、容器保持要素３００の内部のセンサによって、または真空発生源１１０から得られた読取値によって、容器保持要素３００の圧力を監視する。コントローラ１５は、容器保持要素３００中の所望の真空圧を得るために、真空発生源１１０の動作を調節することができる。容器５０に対するレーザ発生源２０５の所望の位置、および容器保持要素３００中の所望の真空圧が達成されると、コントローラ１５は、レーザ発生源２０５を活性化して開口５２を溶接することになる。

コントローラ１５は、開口５２の全体にレーザエネルギーを向けるために、レーザ発生源２０５の向きを動かす、または変えることができる。たとえば、レーザ発生源２０５が開口５２の全体にわたってレーザエネルギーを放出する間、取付け要素１２０は、レーザ発生源２０５を動かすことができる。いくつかの態様では、１つの開口５２が密封された後、同じ容器５０の別の開口５２を密封するために、取付け要素１２０がレーザ発生源２０５を動かすことができる。１つの容器５０が密封された後、取付け要素１２０は、連続する容器５０に、その開口５２を密封するため、レーザ発生源２０５を動かすことができる。そのため、システム１５は、容器５０のバッチの開口５２を連続的に密封することができる。

方法およびシステム１０は、容器５０の上または容器５０の中の、表面の水分があれば蒸発させる、任意選択の予熱ステップまたは予熱ステージを含むことができる。そのような表面の水分は、変色またはさらなる処理との干渉をもたらす可能性がある。乾いた状態では、予熱は、必要ない場合がある。予熱が用いられる場合、未完成の容器５０がオーブンの中に置かれ、水分を取り除くのに好適な時間期間、温度が約１５０℃～約２００℃に上げられる。

レーザ発生源２０５は、たとえば、容器５０の縁部、外殻、内殻および／または底部外殻上とった、容器５０上の任意の場所に、１つまたは複数の開口５２を形成することができる。１つまたは複数の開口５２としては、スリット、幾何学的形状の開口、および／または無定形形状の開口が挙げられる。１つまたは複数の開口５２は、容器５０、１つまたは複数の開口５２を閉じるのに使用されるレーザ発生源２０５、容器５０の材料、容器５０のサイズなどに依存して、長さ、幅、サイズなどが変わる場合がある。１つの態様では、開口５２は、容器５０の底部外殻上の、長さが約２０ｍｍであり約０．１ｍｍ～約０．１５ｍｍの幅を有する２つのスリットを含む。２つのスリット５２は平行な構成で示されるが、２つのスリット５２は、互いに他の角度または空間関係であってよい。

適切な波長を有する任意のタイプのレーザを、レーザ発生源２０５に使用することができる。レーザ発生源２０５はパルスまたは連続式であってよい。レーザ発生源２０５は、容器４０上の２つの開口５２を同時に密封するため、２つのレーザ光線を同時に放出することもできる。レーザ発生源２０５は、容器５０上の開口５２の一致パターンを密封するため、レーザ光線のアレイを放出することもできる。

コントローラ１５は、システム１０の機能を操作する。コントローラ１５は、レーザ発生源２０５を連続する容器保持要素３００に動かすために、コンピュータ数値制御プログラムによってプログラムすることができる。各容器保持要素３００の位置が、コントローラ１５にプログラムされる。レーザ発生源２０５は、開口５２を溶接するために、位置から位置へと動く。検出器２１０は、レーザ発生源２０５が開口５２を溶接するのに適した位置にあることを確実にするため、フォトアイ、方位センサ、または他のセンサを含むことができる。コントローラ15は、検出器２１０からの入力に基づいて、レーザ溶接組立体２００の位置決めを調節することができる。コントローラ１５は、容器保持要素３００の圧力を監視することもできる。コントローラ１５は、レーザ発生源２０５を活性化する前に、容器保持要素３００内の圧力レベルが許容できることを確認するようにプログラムすることができる。

方法およびシステム１０は、たとえば、ステンレススチール、ＰＥ、ＴＸ２００１、または他の金属および金属合金から作られる容器で使用することができる。

システム１０は、１つまたは複数の容器保持要素３００を含むことができる。たとえば、図示されるシステム１０は、３６個の個別の容器保持要素３００を含む。動作期間に、真空発生源１１０は、容器保持要素３００の全部に同時に真空を生じることができる。したがって、レーザ発生源２０５は、前の容器保持要素３００の中の容器５０の開口５２が溶接して閉じられたらすぐに、次の容器保持要素３００に直ちに動くことができる。他の態様では、真空発生源１１０は、容器保持要素３００のいくつかに同時に真空を生じることができる。

他の態様では、システム１０は、より少ない容器保持要素３００、または追加の容器保持要素３００を採用することができる。たとえば、システム１０は、単一の容器保持要素３００、２４個の容器保持要素３００、または任意の他の数の容器保持要素３００を含むことができる。

他の態様では、システム１０は、定位置に固定されるレーザを含むことができる。容器３００は、レーザによって連続的に密封することができる。

他の態様では、単一の容器保持要素３００が、いくつかの容器５０を保持することが可能なより大きい体積を有することができる。レーザ発生源２０５は、単一の容器保持要素３００の周囲を動き、または隣接するよう動いて、その中の容器５０を溶接することができる。

他の態様では、溶接銃またはレーザは、容器保持要素の真空空間の内側に組み込むことができる。

図７～図１０は、処理するために、複数の容器５０を保持するための容器保持要素４００を示す。容器保持要素４００は、図１～図６Ｂのシステム１０、または他の好適なシステム上に組み込むことができる。複数の容器５０は、完全に、容器保持要素４００の内側に置くことができる。

容器保持要素４００は、ユーザが、複数の容器５０に真空を同時に印加することを可能にする。容器５０のバッチを容器保持要素４００の中に装填することができ、容器保持要素４００の内側の圧力を下げ、こうして、容器５０のバッチ中の容器５０の各々の周囲の周囲圧力を下げることができる。このことによって、複数の容器５０の周囲の周囲圧力を単一のステップまたはプロセスで低下させることが可能になる。このことによって、さらなる真空が形成されるのを待つことなく、レーザ発生源２０５が連続する容器５０に動くことができるために、容器５０のレーザ溶接ステップ間の待ち時間を減少させることによって効率が高まる。

レーザ発生源２０５または他のレーザを使用して、容器５０の中の１つまたは複数の開口を溶接することができる。容器保持要素４００は、ユーザが、容器５０のバッチの周囲の圧力を下げ、容器５０のバッチの周囲の下がった圧力を維持し、容器５０のバッチの中の容器５０の各々を連続的に溶接することを可能にする。レーザ発生源２０５または他のレーザは、第１の容器５０の中の１つまたは複数の開口が溶接された後、容器保持要素４００中の次の容器５０に移ることができる。レーザ発生源２０５または他のレーザは、前の容器５０の中の１つまたは複数の開口が溶接された後、連続する容器５０に移ることができる。一般的に、複数の容器５０中の個別の容器５０の溶接の間に、圧力を下げる、および／または容器保持要素４００を開く必要はない。

容器保持要素４００は、基部４１０およびカバー４２０を含む。カバー４２０は、基部４１０を閉じた全体的に気密な位置に密封する。ある種の態様では、カバー４２０は窓でもあるが、一方他の態様では、カバー４２０が不透明であってよく、窓は、容器保持要素４００の別の部分に形成される。基部４１０は、容器５０を受け入れる、全体的に開いた内部４１２を画定する。ラック４３０または他の好適な搬送デバイスを、複数の容器５０で装填して、容器保持要素４００の基部４１０の内部４１２の中に降ろすことができる。

ラック４３０は、ラック４３０を基部４１０の内部４１２に位置合わせするため、１つまたは複数のポジショナ４７０を受け入れる１つまたは複数の開口４３８を含むことができる。ポジショナ４７０は、ラック４３０中の１つまたは複数の開口４３８を通過することができる。ポジショナ４７０は、容器保持要素４００の基部４１０の底部４６０から上方に延びることができる。示される態様では、基部４１０は、４つのポジショナ４７０を含むが、より少ない、または追加のポジショナ４７０を採用することができる。ラック４３０は、容器保持要素４００の基部４１０へのラック４３０の配置および引き出しを支援するための２つの対向して配設されるハンドル４３５を含むこともできる。

基部４１０は、４つの側壁４４０Ａ、４４０Ｂ、４４０Ｃ、および４４０Ｄを有するほぼ正方形形状またはほぼ矩形形状を含むことができる。側壁４４０Ａ～４４０Ｄは、底部４６０から上方に延びて内部４１２を画定する。基部４１０は、真空および密封ステップ期間に印加される真空力に耐える固体アルミニウムまたは他の金属合金などの、剛性または耐久性のある材料から作ることができる。基部４１０の側壁４４０Ａ～４４０Ｄは、ラック４３０の断面積より少し大きい断面積を形成することができ、その結果、ラック４３０は、側壁４４０Ａ～４４０Ｄ内に収まる。示される態様では、側壁４４０Ａが前側を形成し、側壁４４０Ｂが右側を形成し、側壁４４０Ｃが後側を形成し、側壁４４０Ｄが左側を形成する。示される態様では、側壁４４０Ａおよび４４０Ｃが、側壁４４０Ｂおよび４４０Ｄより長い側を形成する。

ラック４３０の上面４３２は、容器５０をラック４３０上の定位置に保持する、１つまたは複数の位置決めデバイスまたは他の係合部材を含むことができる。たとえば、容器５０は、ラック４３０上の容器５０の位置を保持するための、柔軟な支持部またはポジショナに摩擦で嵌合することができる。他の態様では、容器５０は、ラック４３０の上面４３２に、ねじ留め係合または取外し可能に嵌合することができる。ラック４３０は、基部４１０の内部４１２の中に下げられて、基部４１０の底部４６０の上面４６８上に載る。

ラック４３０は、容器５０を行列状またはグリッド状に保持することができる。示される態様では、容器５０は、６列４行に、合計２４個の容器５０が配置される。もちろん、他の態様では、より少ないもしくは追加の列および／もしくは行を容器保持要素４００に採用することができ、ならびに／または、より少ないもしくは追加の容器５０を、容器保持要素４００の中で処理することができる。容器保持要素４００は、容器保持要素４００の処理能力を変えるために、サイズをスケールアップまたはスケールダウンすることもできる。容器保持要素４００は、様々な容器サイズもしくは形状に適合することができ、または適合可能であってよい。

容器保持要素４００の態様の断面図が図８に示される。図示される態様では、基部４１０の底部４６０が、底部４６０の底面４６４から、容器保持要素４００の内部４１２の中に上向きに通る真空通路４６２を含む。ラック４３０は、真空開口４３４を含み、空気および／またはガスが、内部４１２から真空開口４３４を通り真空通路４６２を通って通過することを可能にする。そのため、真空通路４６２を通して真空が引かれ、基部４１０の内部４１２の中の気圧を下げる。基部４１０の底面４６４は、真空発生源１１０などの、真空発生源と密封して係合するために、真空ポート４８０または他の流体接続部もしくは継手を含むことができる。

ポジショナ４７０は、ラック４３０を、基部４１０の適切な位置に位置決めするのを支援する。ポジショナ４７０は、ラック４３０の真空開口４３４を真空通路４６２と位置合わせすることも支援する。ラック４３０上の容器５０の座標または位置は、コントローラ１５にプログラムされる。コントローラ１５がラック４３０上の容器５０の位置を特定するおよび／もしくは決定するのを支援する、ポジショナ４７０ならびに／または基部４１０の内部形状に起因して、ラック４３０は、基部４１０の中の同じ位置に嵌入する。

コントローラ１５がシステム１０を操作する。コントローラ１５は、レーザ発生源２０５を連続する容器５０に動かすために、コンピュータ数値制御プログラムによってプログラムすることができる。複数の容器５０のうちの各容器５０の位置が、コントローラ１５にプログラムされる。レーザ発生源２０５は、開口を溶接するために、位置から位置へと動く。検出器２１０は、レーザ発生源２０５が開口５２を溶接するのに適した位置にあることを確実にするため、フォトアイ、方位センサ、または他のスキャナもしくはセンサを含むことができる。コントローラ１５は、検出器２１０からの入力に基づいて、レーザ溶接組立体２００の位置決めを調節することができる。一度容器５０の位置が検出器２１０によって検証／確認されると、コントローラ１５は、レーザ発生源２０５を活性化することができる。コントローラ１５は、容器保持要素４００の圧力を監視することもできる。コントローラ１５は、レーザ発生源２０５を活性化する前に、容器保持要素４００内の圧力レベルが許容できることを確認するようにプログラムすることができる。

コントローラ１５は、データを処理するための少なくとも１つのプロセッサ１６、およびデータを記憶するためのメモリ１７を含む。プロセッサ１６は、通信を処理し、通信をビルドし、メモリ１７からデータを取り出し、メモリ１７にデータを記憶する。プロセッサ１６およびメモリ１７は、ハードウェアである。メモリ１７としては、コンピュータ数値制御命令もしくはプログラムなどの、データおよび／またはコンピュータ可読実行可能命令を記憶するため、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、または他のメモリなどの、たとえばコンピュータ可読記憶媒体といった、揮発性および／または不揮発性メモリを挙げることができる。図１４に関して、コントローラ１５の例示的なレイアウトが、システム１０に関して図示される。例として、コンピュータ数値制御命令が位置データを含み、メモリ１７に記憶することができる。加えて、コントローラ１５は、レーザ発生源２０５、レーザ溶接組立体２００、真空発生源１１０、および／または容器保持要素３００、ならびに、たとえば、検出器２１０、真空センサ、位置センサ、ディスプレイ、入力制御装置、駆動モータなどの、システム１０の他の構成要素、サブシステム、およびハードウェアに、通信、メッセージ、および／または信号を送受信するために、少なくとも１つの通信インターフェース１８をさらに含む。

カバー４２０は、容器保持要素４００を閉じるために基部４１０を覆うようにはまる。カバー４２０の重さが、側壁４４０Ａ～４４０Ｄの上面４４４に位置決めされる封止材４５０を圧縮するのを助ける。封止材４５０は、上面４４４の全体の周囲に完全に延在してよい。カバー４２０はまた、内部４１２を密封するのをさらに助けるために、フランジ部分４２２を含む。フランジ部分４２２は、カバー４２０から下向きに延びる。フランジ部分４２２の内部フランジ面４２４は、側壁４４０Ａ～４４０Ｄの内側面４４２に対してはまる。フランジ部分４２２は、カバー４２０を基部４１０の上に、適切に位置決めおよび／または位置合わせするのを助ける。内部４１２が真空に引かれると、カバー４２０、封止材４５０、およびフランジ部分４２２の組合せによって、容器保持要素４００の内部４１２内で真空が形成されるのが可能になる。

カバー４２０は、レーザ発生源２０５からカバー４２０を通り容器５０へのレーザ光の通過を可能にするポリカーボネート材料または他の材料から形成することができる。カバー４２０は、レーザからの十分な光エネルギーが内部４１２の中に通ることを可能にする任意の光学ガラスから作ることができる。図示される態様では、視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００がさらにカバー４２０の上に位置決めされるが、視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００は、レーザ発生源２０５がレーザ光を容器保持要素４００の中に送るのを可能にする任意の構成で位置決めすることができる。レーザ発生源２０５は、コントローラ15からの指示の下、カバー４２０の上部にわたって動くことができる。

形成プロセスの期間に、一態様では、複数の未完成の容器５０は、完全に、容器保持要素４００の内側に置かれる。他の態様では、未完成の容器５０は、容器保持要素４００の中に単に部分的に位置決めされる。図８に関して、未完成の容器５０は、完全に、容器保持要素４００によって囲まれる。未完成の容器５０の全体が、完全に、容器保持要素４００の内側に置かれる。たとえば、容器５０は、内殻および外殻を有する、２部品設計を有することができる。形成プロセスの期間に、内殻と外殻の両方を、完全に、容器保持要素４００の内側に収容することができる。たとえば、４部品設計は、内殻、内部底部殻、外殻、および外部底部殻を有することができる。形成プロセスの期間に、内殻、内部底部殻、外殻、および外部底部殻の全部を、完全に、容器保持要素４００の内側に収容することができる。

ある種の態様では、容器保持要素４００は、筐体１００の真空発生源１１０が真空通路４６２を通して真空を引くように、筐体１００の上に搭載することができる。同様に、視覚的検出およびレーザ溶接組立体２００を、容器保持要素４００の上部の上に位置決めすることができる。

システム１１は、ここで、図１１～図１３を参照して記載されることになる。システム１１は、レーザ発生源５０５から図７～図１０の容器保持要素４００を通してレーザ光線を向けて、容器保持要素４００内にある容器５０の中の開口５２を溶接する。システム１１はシステム１０と同様に動作し、同じ利点および利益の多くを提供する。

システム１１は、レーザ発生源５０５をＸ方向および／またはＹ方向に動かすためのコンピュータ数値制御プログラムの下で動作するポジショナ５１５を支持する垂直支持部５１０および５１２を含む。この態様では、レーザ発生源５０５は、ポジショナ５１５の下面に位置決めされる。レーザ発生源５０５は、ポジショナ５１５と一体化することができる。ポジショナ５１５は、ポジショナ５１５を容器保持要素４００の上に保つ中心支持部５２０と移動可能に係合される。この態様では、中心支持部５２０は、側壁４４０Ａ、および４４０Ｃとほぼ平行に位置決めされ、ポジショナ５１５が、Ｘ方向に中心支持部５２０の長さに沿って動く。

中心支持部５２０の端部５２２および５２４は、水平支持部５３０および５４０に移動可能に係合される。垂直支持部５１０および５１２が水平支持部５３０および５４０を支持する。この態様では、水平支持部５３０および５４０は、側壁４４０Ｂおよび４４０Ｄにほぼ平行に位置決めされ、中心支持部５２０は、水平支持部５３０および５４０の長さに沿ってＹ方向に移動する。

示される実施形態では、ポジショナ５１５は、中心支持部５２０を介してＸ軸に沿って運動し、一方、中心支持部５２０は、中心支持部５２０と水平支持部５３０および５４０との間を可動係合部を介してＹ軸に沿って動く。ポジショナ５１５は、中心支持部５２０に対して動き、中心支持部５２０は、水平支持部５３０および５４０に対して動く。もちろん、他の実施形態では、運動の配置を反対にすること、または変えることができる。また、本実施形態では、ポジショナ５１５の高さはほぼ固定される。もちろん、他の実施形態では、ポジショナ５１５の高さは調節可能であり、またはコンピュータ数値制御プログラムの下にあってよい。たとえば、垂直支持部51５１０および５１２は、ポジショナ５１５の高さを調節するために、延び縮みしてよい。

垂直支持部５１０および５１２は、容器保持要素４００の側壁４４０Ｂおよび４４０Ｄの外面に取り付け、または係合して、システム１１に対する支持および安定性をもたらすことができる。他の態様では、容器保持要素４００は、垂直支持部５１０と５１２の間に取外し可能に置くことができる。他の態様では、垂直支持部５１０および５１２は、容器保持要素４００に隣接するよう位置決めされる。

ポンプなどの真空発生源５７０が、システム１１の中を真空に引く。真空発生源５７０は、真空管路５７５を介して真空固定具４００の真空ポート４８０に係合される。そのため、基部４１０の内部４１２の中の空気圧を下げるために、真空管路５７５を通り真空通路４６２を通して、真空発生源５７０によって真空に引かれる。

システム１１は、図１～図６Ｂのコントローラ１５、またはシステム１１の少なくともある種の要素を操作するための他の好適なプログラム可能論理コントローラを含むことができる。たとえば、コントローラ１５は、オンにすること、オフにすること、中心支持部５２０に対してポジショナ５１５を動かすこと、水平支持部５３０および５４０に対して中心支持部５２０を動かすこと、レーザ発生源５０５、真空発生源５７０、またはシステム１１の他の構成要素の一部もしくは全部を校正することもしくは指示することを行わせることができる。

図１５に関して、コントローラ１５の例示的なレイアウトが、システム１１に関して図示される。コントローラ１５は、データを処理するための少なくとも１つのプロセッサ１６、およびデータを記憶するためのメモリ１７を含む。プロセッサ１６は、通信を処理し、通信をビルドし、メモリ１７からデータを取り出し、メモリ１７にデータを記憶する。コントローラ１５は、レーザ発生源５０５、中心支持部５２０、ポジショナ５０５、真空発生源５７０、および容器保持要素４００、ならびに、たとえば、検出器、真空センサ、位置センサ、ディスプレイ、入力制御装置、駆動モータなどの、システム１１の他の構成要素、サブシステム、およびハードウェアに、通信、メッセージ、および／または信号を送受信するために、少なくとも１つの通信インターフェース１８をさらに含む。

図１～図１３に図示される態様では、未完成の容器５０は、完全に、容器保持要素３００の内側に置かれる、または完全に、容器保持要素４００の内側に置かれる。本明細書に記載されるシステム１０および１１および方法は、未完成の容器５０を単に部分的に囲む容器保持要素で使用することもできる。たとえば、ある種の容器保持要素は、未完成の容器５０の部分を密封する、または部分と係合することになる。たとえば、ある種の容器保持要素は、開口５２を有する未完成の容器の部分を覆って密封し、または部分を囲み、次いで、内殻と外殻の間の空間内に真空を形成するための真空に引く一方で、同じ未完成の容器の他の部分は、容器保持要素によって囲まれない。

そのため、本開示が本明細書に記載される特定の態様に限定されず、以下の特許請求の範囲によって規定されるようなこの新しい概念の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正を行うことができると理解されたい。さらに、出願者の開示の多くの他の利点は、上の記載および下の特許請求の範囲から当業者には明らかとなろう。

１０…システム １１…システム １５…コントローラ １６…プロセッサ １７…メモリ １８…通信インターフェース ５０…容器 ５２…開口、スリット ５４…底部 ５６…側部 １００…筐体 １０２…上面 １０３…扉 １０４…内部 １０６…開口 １１０…真空発生源 １２０…取付け要素 １３０…水平トラック １４０…垂直トラック １５０…フレーム ２００…視覚的検出およびレーザ溶接組立体 ２０５…レーザ発生源 ２１０…検出器 ３００…容器保持要素 ３１０…内部 ３２０…下部 ３２２…導管開口 ３２５…ポジショナ ３２７…延長部 ３２８…側壁 ３３０…上部 ３３５…上端 ３５０…窓 ３８０…導管 ３９０…ベローズ ４００…容器保持要素、真空固定具 ４１０…基部 ４１２…内部 ４２０…カバー ４２２…フランジ部分 ４２４…内部フランジ面 ４３０…ラック ４３２…上面 ４３４…真空開口 ４３５…ハンドル ４３８…開口 ４４０Ａ…側壁 ４４０Ｂ…側壁 ４４０Ｃ…側壁 ４４０Ｄ…側壁 ４４２…内側面 ４４４…上面 ４５０…封止材 ４６０…底部 ４６２…真空通路 ４６４…底面 ４６８…上面 ４７０…ポジショナ ４８０…真空ポート ５０５…レーザ発生源 ５１０…垂直支持部 ５１２…垂直支持部 ５１５…ポジショナ ５２０…中心支持部 ５２２…端部 ５２４…端部 ５３０…水平支持部 ５４０…水平支持部 ５７０…真空発生源 ５７５…真空管路

Claims (2)

1. 真空断熱容器を形成するための方法であって、
   容器を形成するために、内殻と外殻を一体に連結するステップであって、前記容器が前記内殻と前記外殻との間に殻間空間を有する、ステップと、
   前記容器の外殻の底面に直線状の開口をレーザにより平行に２つ並べて形成するステップと、
   容器保持要素の内側に前記容器の一部だけを置くステップであって、前記容器保持要素の内側の前記容器の前記一部が前記開口を含む部分であり、前記容器保持要素が窓を含む、ステップと、
   さらなる熱を加えることなく前記容器保持要素内を真空に引くステップであって、それによって、前記殻間空間の中を真空にする、ステップと、
   前記容器保持要素の前記窓を通してレーザ光線を向けるステップと、前記内殻と前記外殻との間の前記殻間空間中の真空を密封し、前記内殻と前記外殻との間に真空空間を形成するために、前記開口を溶接し閉じるステップと、
   を含む、真空断熱容器を形成するための方法。
2. 第２の容器の一部を含有する第２の容器保持要素に前記レーザの発生源を動かすステップと、
   前記第２の容器保持要素中に真空条件が存在する間に、前記第２の容器の開口を密封して閉じるステップと、
   を含む、請求項１に記載の真空断熱容器を形成するための方法。

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