JP4979263B2

Plastic workpiece and process for producing it

Abstract

PCT No. PCT/DE95/00394 Sec. 371 Date Sep. 24, 1996 Sec. 102(e) Date Sep. 24, 1996 PCT Filed Mar. 23, 1995 PCT Pub. No. WO95/26869 PCT Pub. Date Oct. 12, 1995The invention relates to a workpiece, in particular a housing (6) for an electrical switch, and to a process for its production. The workpiece is composed of at least two workpiece parts (7, 8) of plastic, preferably a thermo-plastic, welded together by laser beams (11) along a joining zone (10), the two workpiece parts (7, 8) having a transmission coefficient and an absorption coefficient for the spectrum of the laser beams (11) which are different from one another, at least in subregions. The one, first workpiece part (8) is made to be at least partially transmitting for the laser beams (11) in the region from a first coupling-in zone (12), in which the laser beams (11) impinge on the first workpiece part (8), up to the joining zone (10), whereby part of the laser beams (11) can penetrate through the first workpiece part (8) and can penetrate into the second workpiece part (7) at a second coupling-in zone (13). The second workpiece part (7) is made to be at least partially absorbent for the laser beams (11) in the region of the joining zone (10) at the second coupling-in zone (13).

JP4979263B2, drawing sheet 1
Sheet 1 of 10

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11 claims: 2 independent, 9 dependent

  1. 1
    電気スイッチのハウジング(6)を成すワークピースであって、少なくとも小区域において、レーザービーム(11)のスペクトルに対して互いに異なる透過係数及び吸収係数を有し、接合部分(10)に沿ってレーザービーム(11)により溶接される、熱可塑性のプラスチックからなる二つのワークピース部(7、8)を備え、第一ワークピース部(8)は第一結合部分(12)の領域においてレーザービーム(11)を透過するようにされ、レーザービーム(11)は前記第一ワークピース部(8)に侵入し、それによりレーザービーム(11)の一部が前記第一ワークピース部(8)を貫通し、前記接合部(10)における第二結合部分(13)で第二ワークピース部(7)に侵入し、さらに、前記第二ワークピース部(7)は前記第二結合部分(13)の領域においてレーザービーム(11)を吸収するようにされており、前記2つのワークピース部(7,8)は、プラスチック中に顔料を含み、前記第一ワークピース部(8)及び前記第二ワークピース部(7)は顔料によって着色され、それによって前記第一ワークピース部(8)及び前記第二ワークピース部(7)についてほぼ同じ視覚効果が得られるようにされ、前記第二ワークピース部(7)については、レーザービームの吸収率を前記第一ワークピース部(8)よりも高くするために顔料の量を前記第一ワークピース部(8)における顔料の量よりも多い量とし、前記第一ワークピース部(8)については、レーザービームの透過率を前記第二ワークピース部(7)よりも高くするために顔料の量を前記第二ワークピース部(7)における顔料の量よりも少ない量としたことを特徴とするワークピース。
  2. 2
    前記第二ワークピース部(7)が前記第二結合部分(13)の表面で吸収するようにされ及び/又はレーザービーム(11)の波長が、レーザービーム(11)が前記第二ワークピース部(7)に数ミクロンのみ侵入するように選択され、その結果、レーザービーム(11)の吸収領域(14)は前記第二ワークピース部(7)に表面的に形成される請求項1記載のワークピース。
  3. 3
    前記二つのワークピース部(7、8)が同じプラスチックであるスチレン-アクリロニトリル共重合体またはポリアミドからなり、さらに前記二つのワークピース部(7、8)のプラスチックは、可視光線のスペクトルを透過しないように選択された請求項1又は2記載のワークピース。
  4. 4
    前記二つのワークピース(7、8)の前記第一及び第二結合部分(12、13)に当たるレーザービーム(11)に関して各々、前記第一ワークピース部(8)が60%以上の透過率T、30%以下の吸収率A、20%以下の反射率Rを有し、前記第二ワークピース部(7)が90%以上の吸収率A、ごくわずかな透過率T、10%以下の反射率Rを有するように選択された請求項1~3のいずれかに記載のワークピース。
  5. 5
    接続するべき前記二つのワークピース部(7、8)は前記接合部分(10)において、重なりジョイント(9)、くさび形状の重なりジョイント(18)、溝状の重なりジョイント(23)、ショルダ状の重なりジョイント(9、19、21、22)又は隣接重なりジョイント(17)を備え、前記接合部分(10)は前記二つのワークピース部(7、8)の接続に沿って三次元空間に設けられ、さらに前記接合部分(10)の一部がワークピースの内部に位置するようにされた請求項1~4のいずれかに記載のワークピース。
  6. 6
    内側の空胴(27)を画定している壁(26)が前記二つのワークピース部(7、8)に設けられ、前記接合部分(10)が個々の区分(28)からなり、該区分は壁(26)の角又は空胴(27)に外側から突入している領域に設けられ、互いに隣接している前記壁(26)の接続表面に沿って連続し、さらに、個々の区分(28)の間で前記壁(26)が互いにスナップ接続(29)又はシール溝(24)で重なり合うことによって、ほこりから空胴(27)がシールされた請求項1~5のいずれかに記載のワークピース。
  7. 7
    熱可塑性のプラスチックからなる、請求項1~6のいずれかに記載の前記二つのワークピース部(7、8)を有する電気スイッチのハウジング部をレーザービーム(11)によって溶接する方法であって、前記第一ワークピース部(8)及び前記第二ワークピース部(7)を互いに前記接合部分(10)によって接続し、ワークピースを形成し、レーザービーム(11)が最初に前記第一結合部分(12)で前記第一ワークピース部(8)に当たるように、前記二つのワークピース部(7、8)及びレーザービーム源(1)を光システム(3)によって互いに相対的に位置づけ、それによりレーザービーム(11)の一部は前記第一ワークピース部(8)を貫通し、レーザービーム(11)のこの部分は次に前記第二ワークピース部(7)の前記接合部分(10)の前記第二結合部分(13)の領域に侵入し、それにより前記第二ワークピース部(7)は前記第二結合部分(13)の領域が加熱され、その結果、前記二つのワークピース部(7、8)は前記接合部分(10)において溶融状態になり、次の冷却時、前記接合部分(10)は固化され、前記二つのワークピース部(7、8)は各々、添加剤である顔料を含み、前記第一ワークピース部(8)が前記第一結合部分(12)から前記接合部分(10)までの領域において、レーザービーム(11)のスペクトルの少なくとも一部を透過し、前記第二ワークピース部(7)は前記第二結合部分(13)の領域において、レーザービーム(11)のスペクトルの少なくとも一部を吸収し、可視光線のスペクトルに対する前記二つのワークピース部(7、8)についてほぼ同じ視覚効果が得られるように添加剤の割合を変えることによって前記二つのワークピース部(7,8)は調節される方法。
  8. 8
    前記二つのワークピース部(7、8)で前記第一結合部分(12)及び前記第二結合部分(13)が、レーザービーム(11)による直線の上に、該線に対してほぼ垂直に位置するように、光システム(3)によってレーザービーム(11)が向けられるようにレーザービーム源(1)が位置し、細長い前記接合部分(10)が形成され、ワークピースにおいて三次元空間に個々の位置で区分状(28)に設けられるように、レーザービーム源(1)もしくはレーザービーム源(1)の光システム(3)及び前記二つのワークピース部(7、8)が互いに相対的に、ロボット又は多軸取扱装置等のようなプログラム可能な動きで移動する請求項7記載のワークピース部の溶接方法。
  9. 9
    レーザービーム(11)による前記接合部分(10)の加熱及び溶融時、又はその後、圧力が前記接合部分(10)の領域に、前記接合部分(10)の冷却まで作用され、圧力はレーザービーム(11)の焦点に沿って、レーザービーム(11)を追跡し又はレーザービーム(11)の経路の外側で前記二つのワークピース部(7、8)に作用し、ローラ状(16)の、レーザービーム(11)を透過する材料からなる押え装置によって圧力作用がもたらされる請求項7又は8記載のワークピース部の溶接方法。
  10. 10
    レーザービーム源(1)であるNd:YAGレーザーの操作パラメータが前記接合部分(10)における 温度及び圧力の少なくとも一方の 工程パラメータの関数として自動制御され、前記二つのワークピース部(7,8)が溶接後、焼鈍されることによって溶接応力が軽減される請求項7~9のいずれかに記載のワークピース部の溶接方法。
  11. 11
    前記顔料が黒色の顔料である、請求項1記載のワークピース。
Independent claims11