JP5997136B2 - 基板まで接着要素を運ぶために摘んで接合する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、接着剤の使用によりガラス面又は他の基板に取り付け可能な接合部品に関する。特に、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、例えば接着用の構造ポリウレタン、エポキシ又はその他の接着要素を、供給容器から金属、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移して、ガラス表面又は金属、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などの他の要素に接合するための接着要素を運ぶための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、多くの場合に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、エンドユーザに接合部品を出荷する前に既に所定の位置にあるタブレット等の成形された接着要素と共に接合部品を提供するものである。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付着する必要なく、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、タブレットを付着させたいと所望する場合もあり得る。このような場合、事前に付着された接着剤、例えば接合部品に既に付着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、実用的かつ効率的な方法で接合部品に対して供給容器から成形接着要素を運ぶための方法及び装置を提供する。成形接着要素は、基板に対する接合部品の取り付けの前にエンドユーザによって接合部品に付着される。本発明によって接合部品に成形接着要素を付着するために、接合部品は、成形接着要素に対して所定位置に動かされて加熱される。他の方法として、接合部品は加熱されることなく室温で使用されることができる。したがって、接合部品は成形接着要素に対して接触する前の位置に動かされた後、接合部品は動かされて成形接着要素と接触し、又は成形接着要素がエジェクタピンにより接合部品の接着被覆面に対して押し出される。成形接着要素が付着した接合部品は、基板に取り付けるために準備される。一つ以上の成形接着要素が接合部品に付着されることができる。

接合部品に対する成形接着要素の付着は、出口通路と、内部開放空間と、成形接着要素保持面に形成された真空通路とを有する真空ツールの使用によって行われる。真空ツールは、成形接着要素の容器上に配置される。容器は多層又は単層の成形接着要素を有する。容器が複数の層を有する場合、真空ツールの成形接着要素付着面に接触するように成形接着要素を動かすために、容器は成形接着要素を持ち上げるのを助ける開放空間及びエア通路を備える。

成形接着要素が真空ツールによって捕捉されると、ツールは、加熱された接合部品にそれらを直接的に、又は移動可能に備わる複数のエジェクタピンを有するマトリックス上で実施される中間位置（中間工程）によって、それらを間接的に接触させるのに使用される。

接合のための中間工程が適用される場合において、真空ツールは、真空の電源を切ることによって成形接着要素をマトリックスの面に形成された複数の開口に解放する。圧力は成形接着要素を押し出すために使用される。マトリックスは、エジェクタピンが往復移動する孔を有し、この孔は開口に続いて延びる。開口は、成形接着要素が孔を通過することを防ぐ肩部をベースに有する。エジェクタピンは、マトリックスプレート又はその下のプレート内で案内される。真空は、成形接着要素を成形接着要素を保持する開口に吸い込む。

成形接着要素がマトリックス上に配置されると、加熱された接合部品はその上方に配置され、エジェクタピンが成形接着要素を押し、加熱された接合部品にそれを接触させる。

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。

成形接着要素の容器の上に位置する成形接着要素を運ぶための真空ツールの断面図である。 真空ツールが動かされて容器内の成形接着要素と接触している図１と同様の断面図である。 図１及び図２と同様の図であるが、接合部品に対して反対側の位置にある真空ツールを示す図である。 真空ツールによって保持された成形接着要素と接触する接合部品の図である。 成形接着要素で接合部品の接着側の界面を示す差込図である。 接合部品の下面に配置された複数の成形接着要素を有する接合部品の図である。 基板に対向する接合部品と成形接着要素の正面図である。 図６と同様の図であるが、基板に接合した接合部品を示す図である。 図１と同様の図であるが、単層の成形接着要素を備える容器の他の実施形態を示す図である。 図８と同様の図であるが、接着要素保持面の所定の位置で複数の成形接着要素を有する真空ツールを示す図である。 接合部品に対して成形接着要素を付着する方法の他の実施形態おいて、マトリックス上の所定位置にある真空ツールを示す図である。 図１０に示すマトリックスの成形接着要素を保持する開口を示す拡大図である。 マトリックスの上面に形成された開口内で、容器から移された成形接着要素を示す図である。 成形接着要素の上に配置された基板を示す図である。 成形接着要素が接合部品に接触するように、マトリックスのエジェクタピンが押された状態を示す図である。 本発明のマトリックス組立体の他の実施形態を示す図である。

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。

図は符号１０で示される真空ツールを示し、この真空ツールは、容器から加熱された接合部品１４まで直接的に、又は第１の移動手段によって成形接着要素を符号１６で示されるマトリックス組立体まで間接的に、運ぶために使用される。接合部品１４は接着被覆面１８を有する。

図１〜４には真空ツール１０が示されている。真空ツール１０は、中心に形成された開放空間（plenum）２２を有する真空ツール本体２０を有する。真空ツール１０は、接着要素保持面２４を有する。接着要素保持面２４には、開放空間２２に連通する複数の真空通路２６が貫通形成されている。出口通路２８は開放空間２２と連通して形成されている。出口通路２８は真空ポンプ（不図示）に設けられている。

容器３０は成形接着要素１２で実質的に満たされる。成形接着要素１２は球形をなしているが、本発明ではディスク状又は長円状などの他の形状をなす成形接着要素が使用可能であることに留意されたい。容器３０は開放空間（plenum）３４が形成されたベース３２を有する。複数のエア通路３６は、開放空間３４と容器３０の内側との間に設けられ、圧縮エアが導入される。成形接着要素が真空ツール１０と接触する際は、圧縮エアは、開放空間３４に入り、成形接着要素を持ち上げるためにエア通路３６を通って開放空間３４の外に出る。

図１に示された構成は待機位置にあるツールを示す。

動作状態は図２に示されるように、真空ツール１０が真空にされ、必要があるときは容器３０のベース３２に設けられた上述のエアーフローシステムによってアシストされながら、成形接着要素１２と接触するまで、真空ツール１０が容器３０の方へ下がる。この際に、成形接着要素１２の一部が、真空通路２６の外側開放端に吸着され、真空によって所定位置で保持される。

成形接着要素１２の一部分が真空ツール１０の接着要素保持面２４に吸着すると、真空ツール１０は、図３に示すように、成形接着要素１２が接合部品１４の接着被覆面１８に対向する所定の位置へ動かされる。この位置は、反対側の位置とすることができ、又は任意の他の位置とすることができる。接合部品１４は、この部品が動作中である際は保持ツール（不図示）によって保持されることができる。

成形接着要素１２と接触する前に、接合部品１４は、成形接着要素１２の接触領域を部分的に溶かすのに十分な温度まで加熱される。加熱された接合部品１４及び成形接着要素１２は、図４に示されるように、互いに接触する。差込図（図４Ａ）が図４と関連して示されており、成形接着要素１２が僅かに溶けて、接合部品１４に付着していることが示されている。成形接着要素１２は真空の電源を切ることによって開放される。成形接着要素を押し出すために圧力が適用される。

図５は、上述した図１〜４の処理を経た後に、成形接着要素が付着した接合部品１４の接着被覆面１８を示す。図５に示す成形接着要素１２の配列は、単に説明のために示されたものであり、他の配列の適用を制限することを意図したものではない。

成形接着要素１２が接合部品１４に付着すると、接合部品１４は基板４０の方に下がり、接合部品４０が基板４０と接合する。プリロード（pre-load）を受けている接合部品１４と基板４０が図６に示されている。

図７に示すように、接合部品１４が基板４０に接合すると、接合部品保持ツール（不図示）が接合部品１４を解放し、接合部品１４から離れる。

図１及び２に示される容器３０は、本発明の移動操作の使用における一つの可能な選択である。成形接着要素１２を保持する容器の他の実施形態は図８及び９に示されている。これらの図に関して、容器５０は面５２を有することが示されている。面５２は、そこに形成された成形接着要素を保持する凹領域５４を有する。成形接着要素を保持する凹領域５４には単層の成形接着要素１２が形成されている。

図８において、真空ツール１０が、容器５０内の成形接着要素１２の上に位置することが示されている。エアは真空ツール１０に吸い込まれ、図９に示すように、真空ツール１０は下がり、成形接着要素１２の一部は真空通路２６の外側開口端に接触して、真空によって所定の位置で保持される。真空ツール１０と成形接着要素１２は、図３及び４について上述したように、加熱された接合部品（不図示）に配置される。

図１〜９は、容器３０（又は５０）から加熱された接合部品１４に成形接着要素１２を運ぶための真空ツール１０の構造及び使用に関する。しかしながら、成形接着要素１２をマトリックス組立体１６まで移し、その後に加熱された接合部品１４に運ぶことが好ましい。この方法及びこれに関連した装置は図１０〜１３に示されている。

図１０〜１３には真空ツール１０及びマトリックス１６が示されている。マトリックス１６は、上面６２を有するマトリックス本体６０を有する。上面６２には、複数の成形接着要素を保持する開口６４が形成されている。成形接着要素を保持する開口６４の内径は、隣接するエジェクタピン孔６６の内径より大きく、肩６８は成形接着要素を保持する開口６４のベースに形成されている。肩６８は、成形接着要素１２がエジェクタピン孔６６に入るのを防ぐ。エジェクタピンは、マトリックスプレート又はマトリックスプレートの下方にあるプレート内で案内される。

エジェクタピン組立体７０は、エジェクタピンベース７４に設けられた複数のエジェクタピン７２を有する。複数のエジェクタピン７２の個々の部分は、エジェクタピン孔６６内で往復移動可能に係合する。エジェクタピン組立体７０はドライブユニット（不図示）によって駆動され、複数のエジェクタピン７２はマトリックス本体６０内で同時に動く。

特に図１０において、成形接着要素１２は、真空ツール１０が真空であるときに接着要素保持面２４に付着する。真空ツール１０は、図示されるようにマトリックス１６の上に配置される。真空ツール１０の真空の電源が切れると、成形接着要素１２は、図１１に示すように、成形接着要素を保持する孔６２に落ちる。この図１１において、真空ツール１０は離れている。

図１２に示すように、所定位置にある成形接着要素によって、加熱された接合部品１４は、マトリックス本体６０上に配置される。エジェクタピン７２はマトリックス本体６０内に移動し、成形接着要素１２の下側を押すように、エジェクタピン組立体７０が操作され、図１３に示すように、加熱された接合部品１４の接着被覆面１８に成形接着要素１２を押し付ける。加熱された接合部品１４は、マトリックス組立体１６から離れ、図６及び７に関して説明されたように、基板４０に接合する。

真空装置は、成形接着要素をアシストするために設けることができ、成形接着要素を保持する開口６４内に案内して保持する。この装置は図１４に示され、マトリックス組立体１６’が示されている。マトリックス組立体１６’は、そこに形成された真空チャンバ７８を有する真空組立体７６を備える。真空チャンバ７８は、真空ポンプ（不図示）に接続するエア排気通路８０に設けられる。この装置により、真空が接着要素１２を孔６４に案内するようにする。真空チャンバ７８に作られた真空によって、成形接着要素１２が成形接着要素を保持する孔６４に配置されると、エア排気通路８０及び真空ポンプは、エジェクタピン７２の上端の所定位置で成形接着要素１２を保持するようにする。

開示された方法及び装置は、丈夫で簡単且つ経済的が高く、成形接着要素を直接的に接合部品まで、又はマトリックスを介して接合部品まで運ぶ方法を提供する。

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 (15)

1. 接合部品まで成形接着要素を運ぶ装置であって、
   真空ツール本体と該真空ツール本体に形成された開放空間とを有する真空ツールであって、開放空間に連通する複数の真空通路を有する接着要素保持面と、開放空間に連通する出口通路とを更に有する真空ツールと、
   成形接着要素を保持する容器と、
   真空ツール及び容器とは別体であるマトリックスであって、該マトリックスはマトリックス本体を有し、該マトリックス本体は成形接着要素を保持する複数の開口を有する上面を備え、更に、マトリックスは複数のエジェクタピンを有するエジェクタピン組立体を有し、マトリックス本体は複数のエジェクタピンが少なくとも部分的に配置される複数のエジェクタピンチャンネルを有するマトリックスと、を備え、
   前記真空ツールは、前記容器の近傍に位置決めされ、前記成形接着要素を前記接着要素保持面に吸着させて保持し、
   前記真空ツールは、前記マトリックスの上に位置決めされ、前記真空ツールによって保持された前記成形接着要素を前記マトリックス上で解放し、
   前記装置は、真空チャンバを有するマトリックス組立体を更に備え、前記真空チャンバは真空ポンプに接続するエア排気通路を有し、前記真空チャンバに作られた真空によって前記成形接着要素が前記開口に案内されて保持され、
   前記接合部品は前記マトリックス本体上に配置され、該マトリックス本体内を前記エジェクタピンが移動し、該エジェクタピンが前記成形接着要素の下側を押すように前記エジェクタピン組立体が操作され、前記接合部品の接着被覆面に前記成形接着要素が押し付けられることを特徴とする装置。
2. 容器は多層の成形接着要素を保持する深さを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 容器は開放空間を有するベースを含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 容器は内部空間を有し、ベースは上壁を有し、該上壁はベースの開放空間と内部空間との間に形成された複数のエア通路を有することを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 容器は単層の成形接着要素を保持する深さを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
6. 接合部品まで成形接着要素を運ぶ装置であって、
   真空ツール本体と該真空ツール本体に形成された開放空間とを有する真空ツールであって、接着要素保持面を更に有する真空ツールと、
   成形接着要素を保持する容器と、
   真空ツール及び容器とは別体であるマトリックスであって、該マトリックスはマトリックス本体を有し、該マトリックス本体は成形接着要素を保持する複数の開口を有する上面を備え、更に、マトリックスは複数のエジェクタピンを有するエジェクタピン組立体を有し、マトリックス本体は複数のエジェクタピンが少なくとも部分的に配置される複数のエジェクタピンチャンネルを有するマトリックスと、を備え、
   前記真空ツールは、前記容器の近傍に位置決めされ、前記成形接着要素を前記接着要素保持面に吸着させて保持し、
   前記真空ツールは、前記マトリックスの上に位置決めされ、前記真空ツールによって保持された前記成形接着要素を前記マトリックス上で解放し、
   前記装置は、真空チャンバを有するマトリックス組立体を更に備え、前記真空チャンバは真空ポンプに接続するエア排気通路を有し、前記真空チャンバに作られた真空によって前記成形接着要素が前記開口に案内されて保持され、
   前記接合部品は前記マトリックス本体上に配置され、該マトリックス本体内を前記エジェクタピンが移動し、該エジェクタピンが前記成形接着要素の下側を押すように前記エジェクタピン組立体が操作され、前記接合部品の接着被覆面に前記成形接着要素が押し付けられることを特徴とする装置。
7. 真空ツール本体が開放空間に流体連通する出口通路を有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 接着要素保持面が開放空間に連通する複数の真空通路を有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
9. 容器は多層の成形接着要素を保持する深さを有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
10. 容器は開放空間を有するベースを含むことを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 容器は内部空間を有し、ベースは上壁を有し、該上壁はベースの開放空間と内部空間との間に形成された複数のエア通路を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 容器は単層の成形接着要素を保持する深さを有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
13. 接合部品まで成形接着要素を運ぶ方法であって、
    真空ツール本体と開放空間とを有する真空ツールを備えた搬送装置を提供する工程であって、真空ツールが接着要素保持面を有し、搬送装置が成形接着要素を保持する容器を有する搬送装置を提供する工程と、
    搬送装置とは別体であるマトリックスを提供する工程であって、該マトリックスはマトリックス本体を有し、該マトリックス本体は成形接着要素を保持する複数の開口を有する上面を備え、更に、マトリックスは複数のエジェクタピンを有するエジェクタピン組立体を有し、マトリックス本体は複数のエジェクタピンが少なくとも部分的に配置される複数のエジェクタピンチャンネルを有するマトリックスを提供する工程と、
    容器の近傍に真空ツールを位置決めする工程と、
    真空ツール内に真空を作り出す工程と、
    接着要素保持面を容器内の成形接着要素と接触させ、成形接着要素を接着要素保持面に吸着させて保持する工程と、
    真空ツールによって保持された成形接着要素をマトリックスまで運ぶ工程であって、真空ツール内の真空の電源を切り、成形接着要素を前記マトリックス本体の上面に設けられた複数の前記開口で解放する工程と、
    接合部品を前記マトリックス本体上に位置決めし、エジェクタピンにより成形接着要素を接合部品に向かって押し出し、保持された成形接着要素に接合部品を接触させる工程と、
    を含むことを特徴とする方法。
14. 接合部品を位置決めして成形接着要素と接触させる前に、接合部品を暖める工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. マトリックス本体の上面の複数の開口で成形接着要素を保持するために真空を適用する工程を含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。

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