JP6985019B2 - 反射内側リング - Google Patents

Description

本発明は、プラスチック成形部材、好適には管材を端面側で溶接するための装置であって、プラスチック成形部材を保持するための、互いに対して同軸に位置する緊締装置と、プラスチック成形部材を非接触に加熱するための熱放射を生ぜしめる加熱プレートと、プラスチック成形部材外面へと熱放射を反射するための反射外側リングとを有する、プラスチック成形部材、好適には管材を端面側で溶接するための装置に関する。

プラスチック成形部材の端部の加熱が非接触に行われる、プラスチック成形部材を溶接するための装置は、先行技術から公知であり、化学的な高純度の領域において頻繁に使用される。このような領域では、管材の結合部の純度に高い要求が課されるからである。これに基づいて、プラスチック成形部材の端部の非接触の溶接が好まれ得る。

独国特許出願公開第４４１６５１８号明細書は、対応する装置を開示している。この場合、抵抗加熱エレメントの赤外線放射がガラスセラミックス材料から成る保護プレートを貫通して、加熱すべき管材に向けて放射される。この場合に不都合であるのは、熱放射もしくは赤外線放射が単に直接に溶接すべき管材の端部に端面に衝突し、これにより、管材の深部への加熱が不均一に行われ、したがって管材の端部の接合時に、不均一な加熱に基づいて最適な溶接が達成されないことにある。

日本国特許第３３４７９０３号明細書は、同様にプラスチック管材のための非接触の溶接方法を開示している。この場合、加熱鏡は、熱放射が管材の端面へと垂直に当てられるだけでなく、角度を以て当てられるような輪郭を端面側において有しており、これにより、管材の端部の端面は幾らか均等に加熱される。

この場合に不都合であるのは、ここでも熱放射が、管材の端部の端面側にしか当たらず、さらに管材の深部へ、もしくは管材の端部における外径または内径へと達しないことにある。さらに、輪郭が正しい箇所にあることを保証するために、各管材直径のために対応する加熱鏡が製造されなければならない。

本発明の課題は、溶接シームもしくは溶接シームの内側ビードならびに外側ビードを改善し、かつプラスチック成形部材の、広い範囲の種々異なる寸法に使用可能である、プラスチック成形部材、好適には管材を端面側で溶接するための装置を提案することにある。

この課題は、本発明によれば、加熱プレートに反射内側リングが配置されており、該反射内側リングが、加熱プレートの熱放射もしくは赤外線放射をプラスチック成形部材内面へと反射することにより解決される。

プラスチック成形部材、好適には管材を端面側で溶接するための装置は、プラスチック成形部材を保持するための、互いに対して同軸に位置する緊締装置を有している。これらの緊締装置は、好適にはベースプレート上に配置されている。この場合、少なくとも１つの緊締装置は、他方の緊締装置に対して同軸に移動され、これにより、プラスチック成形部材の端部を互いに対して溶接することができる。

管材の端部が緊締されている緊締装置の間には、プラスチック成形部材の端部を熱放射により非接触に加熱するための加熱プレートが配置されている。加熱プレート内には、好適には複数の加熱カートリッジが配置されている。加熱カートリッジは、加熱プレートを相応して加熱する。加熱された加熱プレートにより生ぜしめられる熱放射、好適には赤外線放射は、プラスチック成形部材端部に衝突する。これによってプラスチック成形部材の端部が加熱される。プラスチック成形部材の端部の最適な加熱を保証するために、加熱プレートを取り囲んで反射外側リングが配置されている。この反射外側リングは、加熱プレートの熱放射もしくは赤外線放射をその内面において反射し、プラスチック成形部材の外周面へと投射するために用いられる。このことは、プラスチック成形部材の端部の均一な加熱を可能にし、かつ加熱が端面のみならず、プラスチック成形部材の端部の外周面を介しても行われることを可能にする。

プラスチック成形部材の端部の改善された均一な加熱が内側からも行われ得るように、反射内側リングが加熱プレートに配置されている。これによって、加熱プレートを起点とする熱放射もしくは赤外線放射が、反射内側リングにおいて反射され、プラスチック成形部材の端部もしくはプラスチック管材の端部の内側輪郭もしくは内側の周面へと投射される。このことは、プラスチック成形部材端部の均一な加熱を可能にし、このことは良好な溶接のための前提条件である。加熱プレートは、好適には、円形のディスクとして形成されている。このことは、同一の加熱プレートが、プラスチック成形部材の幅広い寸法範囲もしくは管材の幅広い直径範囲のために使用され得るという利点をもたらす。さらに、加熱カートリッジが半径方向で、好適には規則的に加熱プレート内に配置される。

加熱プレートは、好適には加熱カートリッジを有している。この加熱カートリッジは、半径方向に延びる複数の孔内に円周に沿って分配されて配置されている。加熱カートリッジの配置に基づいて、加熱プレートは中心に貫通孔を有している。この貫通孔は、主に加熱プレートの製造に、もしくは加熱カートリッジのための孔を設けるために用いられる。

本発明の有利な態様は、反射内側リングが加熱プレートの貫通孔内に配置されていることにある。溶接すべきプラスチック成形部材の端部もしくは管材の端部は、加熱のために反射内側リングに対して同心もしくは同軸に位置調整されており、この場合、反射内側リングは、プラスチック成形部材もしくは管材の内部へと突出し、これにより加熱プレートの熱放射もしくは赤外線放射は、反射内側リングの外側の周面において反射されて、プラスチック成形部材もしくは管材の内側の周面へと当たって、これにより加熱を内部から支援する。

当然ながら、加熱プレートの端面側にのみ取り付けられており、貫通孔を通じて延びていない反射内側リングも考えられる。

熱放射もしくは赤外線放射の良好な反射を達成するために、反射内側リング、特に反射内側リングのブシュは、１．２μｍの最大粗さを有している。

好適には、反射内側リング、特にブシュは、熱伝導性の材料から製造されている。

さらに反射内側リングは、加熱プレートの、製造に基づく貫通孔が、反射内側リングの取付けにより閉鎖され、空気循環が阻止されるかもしくは抑制され得る、という利点をもたらす。これにより、不都合な熱導出は行われない。

プラスチック成形部材の端部の壁は、したがって、加熱プレートにより直接にプラスチック成形部材の端面に当てられる熱放射を介して加熱され、かつ熱放射もしくは赤外線放射をプラスチック成形部材の外周面もしくは外側の周面へと投射する反射外側リングを介して、かつさらに反射内側リングを介しても加熱される。反射内側リングは、同様に加熱プレートの熱放射もしくは赤外線放射を反射してプラスチック成形部材の内面へと投射し、かつ加熱プレートへの当付けにより収容した熱に基づいてそれ自体が熱放射を放出する。

本発明は、反射内側リングが長さ変更可能に形成されていることによっても優れている。加熱プレートの幅は、加熱および冷却に基づいて繰り返し伸縮されるので、反射内側リングが、長さもしくは幅変更を同様に一緒に行うことが重要である。つまり、加熱プレートが加熱に基づいて、特に幅もしくは厚みにおいて拡張した場合に、反射内側リングは、それに対応して延長する。これとは反対の場合に、反射内側リングは同様に収縮する。これにより反射内側リングは、常に堅固に加熱プレートの貫通孔内にガイドされており、正確に位置決めされている。同様に、反射内側リングが、加熱プレートに大きな面積を介して接触していると有利であり、このことは良好な熱伝達を生ぜしめる。

反射内側リングは、複数の部分から成っていてもよい。好適には、反射内側リングは２つのブシュを有している。これらのブシュが、同一に形成されかつ互いに対して鏡像対称的に配置されていると有利であることが判った。さらにブシュもしくはその端面が、加熱プレートの端面に接触していると有利である。別の有利な態様として、加熱プレートの貫通孔の周面が、直接にブシュのシリンダ領域の周面に接触しているかもしくは接触することが示された。

反射内側リングの長さ変更可能性を達成するために、反射内側リングは、緊締エレメントを有している。この緊締エレメントは、ブシュを互いに対して緊締する。

反射内側リングは、好適にはピンを有している。このピン上にブシュが配置されており、緊締エレメントにより緊締される。

加熱プレートは、両ブシュの間に配置されている。ブシュは、ピン上に支持されており、緊締エレメントにより加熱プレートの長さ変更を受容する。

本発明の実施の形態を図面につき説明する。本発明は、この実施の形態だけに制限されない。

本発明に係る装置の概略図である。 反射内側リングを備えた加熱プレートと緊締されたプラスチック成形部材の端部との部分断面図である。 反射内側プレートを備えた加熱プレートの三次元図である。

図１は、プラスチック成形部材６、好適には管材を端面側で溶接するための本発明に係る装置１の概略図を示している。プラスチック成形部材６の端部の加熱は、非接触に行われる。装置１は、緊締装置２を有している。これらの緊締装置２は互いに対して同軸に配置されている。緊締装置２は、プラスチック成形部材６のためのホルダとして用いられる。緊締装置２は、好適にはベースプレート７上に配置されている。緊締装置２のうちの少なくとも１つの緊締装置２は、プラスチック成形部材２を接合するために、線形に移動させられる。緊締装置２の間には、加熱プレート３が配置されている。この加熱プレート３は、プラスチック成形部材６の端部を加熱するために用いられる。加熱プレート３を加熱するためには、加熱カートリッジ（図示せず）が、加熱プレート３の、加熱カートリッジのために設けられた加熱カートリッジ孔８内に配置されている。このことは、図２および図３から判る。

プラスチック成形部材の幅広い寸法範囲での溶接を同一の装置１でカバーすることができるように、加熱プレート３は好適には丸い形状を有している。つまり、加熱カートリッジの配置および均一な加熱に関連して、加熱プレート３が円形のディスクとして形成されていると有利である。加熱カートリッジは、好適には半径方向で加熱プレート３の加熱カートリッジ孔８内に延びており、このことは、規則的な放射状の配置を可能にする。

装置１は、さらに反射外側リング４を有している。反射外側リング４は、加熱プレート３を取り囲んで、好適には同心に配置されている。反射外側リング４は、加熱プレート３よりも幅広であり、それぞれ加熱プレートの両方の側を越えて突出している。このことは、加熱プレート３の熱放射もしくは赤外線放射の反射を可能にする。つまり、反射外側リング４の内面に衝突する、加熱プレート３を起点とする熱放射もしくは赤外線放射１３は、反射外側リング４の内面において反射して、プラスチック成形部材６の外周面へと投射され、これによりプラスチック成形部材６もしくは管材は外側からも加熱される。できるだけ均一な加熱を行うことにより、プラスチック成形部材６の加熱を最適化するために、熱放射もしくは赤外線放射１３は、プラスチック成形部材内面にも投射される。このことは、反射内側リング５により達成される。反射内側リング５は、加熱プレート３に配置されており、熱放射もしくは赤外線放射１３をプラスチック成形部材６の内周面に向けて反射する。

加熱プレート３の製造法に基づいて、加熱プレート３は中心に貫通孔９を有している。貫通孔９は主に、加熱カートリッジのための半径方向に延びる孔８を設けるために用いられる。加熱カートリッジのための孔８は、好適には穿孔加工され、次いで拡孔される。このことは、大きく寸法設計された加熱プレート３では一貫して可能ではない。したがって、加熱プレート３の中心に貫通孔９が配置されており、この貫通孔９は、穿孔および拡孔時に切り屑の排出を可能にする。

反射内側リング５は、加熱プレート３の貫通孔９内に配置されており、このことは、貫通孔９が閉じられていて、熱を導出し得る空気循環が抑制され得る、という利点をもたらす。加熱プレート３内に同心に配置された反射内側リング５は、好適には２つのブシュ１０を有している。２つのブシュ１０は、好適には同一に形成されている。反射内側リング５のブシュ１０は、互いに対して鏡像対称的に配置されている。これにより、ブシュ１０は、最適化されて貫通孔９内に挿入され得る。２つのブシュ１０は、好適には１つのピン１１上に支持されている。ピン１１は、たとえばナットを備えた単純なねじとして形成されていてもよい。温度変化に基づく加熱プレート３の幅変更を受容することができるように、反射内側リング５は、緊締エレメント１２を有している。これらの緊締エレメント１２は、反射内側リング５が間隔変更することを可能にし、それにも拘わらず反射内側リング５が貫通孔９内に相対回動不能にかつ遊びなしに配置されていることを保証する。つまり、加熱プレート３が加熱して、相応して幅もしくは厚みが拡張すると、加熱プレート３は、ピン１１上に支持された両方のブシュ１０を、緊締エレメント１２の力に抗して互いに引き離す。加熱プレート３が再び冷却されると、加熱プレート３の幅は再び縮小し、これによりブシュ１０も引き寄せられ、緊締エレメント１２はブシュ１０を押し合わせる。したがって、反射内側リング５が、加熱プレート３の幅変更に対応して動き、貫通孔９内でガイドされていることが確実にされる。

図２には、熱放射もしくは赤外線放射１３が矢印で示されている。矢印は、反射内側リング５の外周面もしくは外側の周面における反射を示している。加熱プレート３を起点とする熱放射１３は、反射内側リング５において反射され、プラスチック成形部材６もしくは管材の内側の周面へと投射される。

プラスチック成形部材６の端部は、本発明に基づいて、端面側で成形部材６の端部に衝突する熱放射もしくは赤外線放射１３により加熱され、かつ内側および外側の反射リング４，５における反射に基づいてプラスチック成形部材６の内側の周面および外側の周面を加熱する放射を介しても加熱される。このことは、成形部材６の端部の均一な加熱を生ぜしめ、このことは、同様に良好なビードならびに相応して良好な溶接を生ぜしめる。

１ 装置
２ 緊締装置
３ 加熱プレート
４ 反射外側リング
５ 反射内側リング
６ プラスチック成形部材／管材
７ ベースプレート
８ 加熱カートリッジのための孔
９ 貫通孔
１０ ブシュ
１１ ピン
１２ 緊締エレメント
１３ 熱放射もしくは赤外線放射

Claims (13)

1. 管材であるプラスチック成形部材（６）を端面側で溶接するための装置（１）であって、前記プラスチック成形部材（６）を保持するための、互いに対して同軸に位置する緊締装置（２）と、前記プラスチック成形部材（６）の端部を非接触に加熱するために熱放射を生ぜしめる加熱プレート（３）と、前記プラスチック成形部材の外面へと熱放射を反射するための反射外側リング（４）とを備えた、溶接装置（１）において、
   前記加熱プレート（３）には、前記加熱プレート（３）の熱放射（１３）を前記プラスチック成形部材の内面へと反射する反射内側リング（５）が配置されていることを特徴とする、装置（１）。
2. 前記加熱プレート（３）は、中心に貫通孔（９）を有し、前記加熱プレート（３）は、丸い外側輪郭を有する、請求項１記載の装置（１）。
3. 前記反射内側リング（５）は、前記加熱プレート（３）の前記貫通孔（９）内に同心に配置されている、請求項２記載の装置（１）。
4. 前記反射内側リング（５）は、長さ変更可能に形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置（１）。
5. 前記反射内側リング（５）は、熱伝導性である、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置（１）。
6. 前記反射内側リング（５）は、１．２μｍの最大粗さを有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置（１）。
7. 前記反射内側リング（５）は、２つのブシュ（１０）を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置（１）。
8. 前記反射内側リング（５）は、緊締エレメント（１２）を有する、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置（１）。
9. 前記反射内側リング（５）は２つのブシュ（１０）を有しており、当該２つのブシュ（１０）は、ピン（１１）および緊締エレメント（１２）により、互いに対して間隔変更可能に結合されている、請求項５または６記載の装置（１）。
10. 端面側の溶接のための装置において、管材であるプラスチック成形部材（６）を非接触に加熱するための熱放射を生ぜしめる加熱プレート（３）であって、該加熱プレート（３）に反射内側リング（５）が配置されており、前記反射内側リング（５）は、前記加熱プレート（３）の熱放射（１３）を前記プラスチック成形部材の内面へと反射することを特徴とする、加熱プレート（３）。
11. 前記加熱プレート（３）は、中心に貫通孔（９）を有する、請求項１０記載の加熱プレート（３）。
12. 前記加熱プレート（３）は、丸い外側輪郭を有する、請求項１１記載の加熱プレート（３）。
13. 前記反射内側リング（５）は、前記加熱プレート（３）の前記貫通孔（９）内に同心に配置されている、請求項１１または１２記載の加熱プレート（３）。

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