(57)【要約】【課題】、新規の樹脂材からなるワーク同士の適切な溶着条件について、容易に確定させることが可能なレーザー溶着装置を提供する。【解決手段】本発明のレーザー溶着装置１００は、レーザー光の透過性を有する第一ワークＷ１と、レーザー光の吸収性を有する第二ワークＷ２と、をレーザー溶着するためのレーザー溶着装置であって、レーザー光を発振するレーザー光発振部１０１と、レーザー光発振部１０１側から、第一ワークＷ１および第二ワークＷ２を順に重ね、内部の所定の位置に固定するワーク固定部、固定された第一ワークＷ１および第二ワークＷ２を、レーザー光が照射されるように露出させる開口部１０５ａ、を有するワーク固定治具１０２と、第一ワークＷ１および第二ワークＷ２におけるレーザー光の被照射領域が所定の形態になるように、ワーク固定治具１０２を駆動させるワーク駆動治具１０３と、を備えている。【選択図】図１
2020183082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光の透過性を有する第一ワークと、レーザー光の吸収性を有する第二ワークと、をレーザー溶着するためのレーザー溶着装置であって、
前記レーザー光を発振するレーザー光発振部と、
前記レーザー光発振部側から、前記第一ワークおよび前記第二ワークを順に重ね、内部の所定の位置に固定するワーク固定部、固定された前記第一ワークおよび前記第二ワークを、前記レーザー光が照射されるように露出させる開口部、を有するワーク固定治具と、
前記第一ワークおよび前記第二ワークにおける前記レーザー光の被照射領域が所定の形態になるように、前記ワーク固定治具を駆動させるワーク駆動治具と、を備えていることを特徴とするレーザー溶着装置。
【請求項２】
前記ワーク駆動治具が、レーザー光の被照射領域が円形になるように、前記ワーク固定治具を駆動させるワーク駆動治具であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー溶着装置。
【請求項３】
前記レーザー光の照射方向からの平面視において、前記ワーク固定治具の開口部に対し、前記第一ワークおよび前記第二ワークが重なるように、前記第一ワークおよび前記第二ワークの位置調整を行う第一位置調整部を備えていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のレーザー溶着装置。
【請求項４】
前記ワーク固定治具が、前記ワーク固定部を有する第一ワーク固定治具と、前記開口部を有する第二ワーク固定治具とからなり、
前記ワーク固定部と前記開口部との相対的な位置関係を調整する、第二位置調整部をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレーザー溶着装置。
【請求項５】
前記第二位置調整部が、前記第一ワーク固定治具の側壁に設けられた凸部と、前記第二ワーク固定治具の側壁に設けられた凹部とで構成され、
前記凹部が、前記凸部を嵌合させつつ、一方向のみに摺動させる形状を有していることを特徴とする請求項４に記載のレーザー溶着装置。
【請求項６】
前記第二位置調整部が、前記第一ワーク固定治具または前記第二ワーク固定治具より、回転軸方向に向けて延出する延出部と、前記第二ワーク固定治具または前記第一ワーク固定治具に設けられた挿通部とで構成され、前記延出部を、前記挿通部に通しつつ、一方向のみに摺動させる形状を有していることを特徴とする請求項４に記載のレーザー溶着装置。
【請求項７】
前記ワーク固定治具の側壁に、前記ワーク駆動治具による駆動方向に沿って溝部が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のレーザー溶着装置。
【請求項８】
前記ワーク駆動治具が、前記第一ワーク固定治具が固定される第一ワーク駆動治具と、前記第二ワーク固定治具が固定される第二ワーク駆動治具とからなり、前記第一ワーク駆動治具と前記第二ワーク駆動治具との相対的な位置関係を調整する、第三位置調整部をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のレーザー溶着装置。
【請求項９】
前記レーザー光発振部による、レーザー光の発振方向を調整する方向調整部を、さらに備えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のレーザー溶着装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のレーザー溶着装置を用いた、レーザー光の照射方法であって、
前記第一ワークおよび前記第二ワークを、前記ワーク固定治具に取り付けるワーク取り付け工程と、
前記第一ワークおよび前記第二ワークが取り付けられた前記ワーク固定治具を、前記ワーク駆動治具に取り付けるワーク固定治具取り付け工程と、
前記第二ワークに対し、前記レーザー光の光路を調整する光路調整工程と、
前記第二ワークに対し、調整した前記光路に沿って、前記第二ワークの融点以上の温度で前記レーザー光を本照射するレーザー光本照射工程と、を有することを特徴とするレーザー光の照射方法。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか一項に記載のレーザー溶着装置を用いて、前記第二ワークに対するレーザー照射時間、レーザー照射強度、およびレーザー回転速度から、前記第二ワークの適切な溶着条件を求め、
前記溶着条件を参照して、レーザー光の透過性を有する第一部材と、レーザー光の吸収性を有する第二部材とのレーザー溶着を行い、レーザー溶着部材を製造することを特徴とするレーザー溶着部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー溶着装置、レーザー光の照射方法、レーザー溶着部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザー光に対し、透過性を有する樹脂材（透過性樹脂材）と吸収性を有する樹脂材（吸収性樹脂材）とを用いたレーザー溶着法が知られている。レーザー溶着法では、透過性樹脂材と吸収性樹脂材とを重ね、吸収性樹脂材に対し、透過性樹脂材越しにレーザー光を照射し、吸収性樹脂材を発熱させることによって透過性樹脂材と溶着させる。
【０００３】
レーザー溶着の技術は、高度な溶着加工を可能にすることから、レーザー光の低価格化にともなって、利用分野の拡大が期待されている。例えば、特許文献１には、ワークをセットする治具を保持するＸＹテーブル、および２つのレーザー光を発振する手段を備え、２つのレーザー光による予備溶着後、ワークに形成される２本の予備溶着線の略中間を１つのレーザー光で走査することによって、両樹脂材が本溶着する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２４６９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
新規の樹脂材からなるワーク同士をレーザー溶着させる場合、レーザー光の照射強度、照射時間等の溶着条件について、サーチしておく必要があるが、その前提として、ワークを固定する固定手段、レーザー照射手段に対するワークの位置を調整する位置調整手段等の装置構成、さらには、レーザー光の照射によるワークの適切な加熱速度を確定させておく必要がある。しかしながら、それらを実現するための具体的な装置構成、ワークの加熱速度については開示されていないため、実際に、ワーク同士の適切な溶着条件を確定させることは難しい。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、新規の樹脂材または金属を含むワーク同士の適切な溶着条件について、容易に確定させることが可能なレーザー溶着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
【０００８】
（１）本発明の一態様に係るレーザー溶着装置は、レーザー光の透過性を有する第一ワークと、レーザー光の吸収性を有する第二ワークと、をレーザー溶着するためのレーザー溶着装置であって、前記レーザー光を発振するレーザー光発振部と、前記レーザー光発振部側から、前記第一ワークおよび前記第二ワークを順に重ね、内部の所定の位置に固定するワーク固定部、固定された前記第一ワークおよび前記第二ワークを、前記レーザー光が照射されるように露出させる開口部、を有するワーク固定治具と、前記第一ワークおよび前記第二ワークにおける前記レーザー光の被照射領域が所定の形態になるように、前記ワーク固定治具を駆動させるワーク駆動治具と、を備えている。
【０００９】
（２）前記ワーク駆動治具は、レーザー光の被照射領域が円形になるように、前記ワーク固定治具を駆動させるワーク駆動治具であってもよい。
【００１０】
（３）前記（１）または（２）のいずれかに記載のレーザー溶着装置において、前記レーザー光の照射方向からの平面視において、前記ワーク固定治具の開口部に対し、前記第一ワークおよび前記第二ワークが重なるように、前記第一ワークおよび前記第二ワークの位置調整を行う第一位置調整部を備えていてもよい。
【００１１】
（４）前記（１）〜（３）のいずれか一つに記載のレーザー溶着装置において、前記ワーク固定治具が、前記ワーク固定部を有する第一ワーク固定治具と、前記開口部を有する第二ワーク固定治具とからなり、前記ワーク固定部と前記開口部との相対的な位置関係を調整する、第二位置調整部をさらに備えていてもよい。
【００１２】
（５）前記（４）に記載のレーザー溶着装置において、前記第二位置調整部が、前記第一ワーク固定治具の側壁に設けられた凸部と、前記第二ワーク固定治具の側壁に設けられた凹部とで構成され、前記凹部が、前記凸部を嵌合させつつ、一方向のみに摺動させる形状を有していてもよい。
【００１３】
（６）前記（４）に記載のレーザー溶着装置において、前記第二位置調整部が、前記第一ワーク固定治具または前記第二ワーク固定治具より、回転軸方向に向けて延出する延出部と、前記第二ワーク固定治具または前記第一ワーク固定治具に設けられた挿通部とで構成され、前記延出部を、前記挿通部に通しつつ、一方向のみに摺動させる形状を有していてもよい。
【００１４】
（７）前記（１）〜（６）のいずれか一つに記載のレーザー溶着装置において、前記ワーク固定治具の側壁に、前記ワーク駆動治具による駆動方向に沿って溝部が設けられていてもよい。
【００１５】
（８）前記（１）〜（７）のいずれか一つに記載のレーザー溶着装置において、前記ワーク駆動治具が、前記第一ワーク固定治具が固定される第一ワーク駆動治具と、前記第二ワーク固定治具が固定される第二ワーク駆動治具とからなり、前記第一ワーク駆動治具と前記第二ワーク駆動治具との相対的な位置関係を調整する、第三位置調整部をさらに備えていてもよい。
【００１６】
（９）前記（１）〜（８）のいずれか一つに記載のレーザー溶着装置において、前記レーザー光発振部による、レーザー光の発振方向を調整する方向調整部を、さらに備えていてもよい。
【００１７】
（１０）本発明の一態様に係るレーザー光の照射方法は、前記（１）〜（９）のいずれか一項に記載のレーザー溶着装置を用いた、レーザー光の照射方法であって、前記第一ワークおよび前記第二ワークを、前記ワーク固定治具に取り付けるワーク取り付け工程と、前記第一ワークおよび前記第二ワークが取り付けられた前記ワーク固定治具を、前記ワーク駆動治具に取り付けるワーク固定治具取り付け工程と、前記第二ワークに対し、前記レーザー光の光路を調整する光路調整工程と、前記第二ワークに対し、調整した前記光路に沿って、前記第二ワークの融点以上の温度で前記レーザー光を本照射するレーザー光本照射工程と、を有する。
【００１８】
（１１）本発明の一態様に係るレーザー溶着部材の製造方法は、前記（１）〜（９）のいずれか一つに記載のレーザー溶着装置を用いて、前記第二ワークに対するレーザー照射時間、レーザー照射強度、およびレーザー回転速度から、前記第二ワークの適切な溶着条件を求め、前記溶着条件を参照して、レーザー光の透過性を有する第一部材と、レーザー光の吸収性を有する第二部材とのレーザー溶着を行い、レーザー溶着部材を製造する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のレーザー溶着装置は、装置構成として、レーザー光発振部、ワークの固定治具、および駆動治具を備えており、それらの具体的な構成が確定しているため、ワークの加熱速度を確定させることができる。したがって、本発明のレーザー溶着装置では、新規の樹脂材または金属を含むワーク同士の適切な溶着条件について、容易に確定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態に係るレーザー溶着装置の斜視図である。
【図２】図１のレーザー溶着装置の一部を拡大した図である。
【図３】図１のレーザー溶着装置を構成するワーク固定治具の斜視図である。
【図４】図２のワーク固定治具を分解した図である。
【図５】図１のレーザー溶着装置を構成するワーク駆動治具の斜視図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係るレーザー溶着装置の斜視図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係るレーザー溶着装置の斜視図である。
【図８】図７のレーザー溶着装置の変形例を示す図である。
【図９】本発明の第四実施形態に係るレーザー溶着装置の斜視図である。
【図１０】（ａ）本発明の第五実施形態に係るレーザー溶着装置の斜視図である。（ｂ）〜（ｄ）（ａ）のレーザー溶着装置を分解した場合の斜視図、平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を適用した実施形態に係るレーザー溶着装置について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００２２】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の第一実施形態に係るレーザー溶着装置１００の斜視図である。レーザー溶着装置１００は、レーザー光の透過性を有する板状の第一ワークＷ１と、レーザー光の吸収性を有する板状の第二ワークＷ２と、をレーザー溶着することができるように構成されている。レーザー溶着装置１００は、主に、レーザー光発振部１０１と、レーザー光発振部１０１側から、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２を順に重ね、内部の所定の位置に固定（支持）するワーク固定治具１０２と、第一ワークＷ１および第二ワークＷ２（ワークＷ）を駆動させるワーク駆動治具１０３と、を備えている。
【００２３】
レーザー光発振部１０１は、第一ワークＷ１を、高い透過率で透過するレーザー光を発振できるものとする。発振するレーザー光の種類については、第一ワークＷ１の材質等に応じて適宜変更されるものとする。
【００２４】
図２は、図１のレーザー溶着装置１００のうち、レーザー光発振部１０１周辺領域Ｒの構成を拡大した図である。レーザー光発振部１０１は、主に、光源（不図示）と接続された円柱状の光学ヘッド１０４と、光学ヘッド１０４を支持する板状の光学ヘッド支持部１０５と、で構成されている。光学ヘッド支持部１０５は、光学ヘッド１０４を挿通させる開口部１０５ａを有している。光学ヘッド１０４は、その長手方向において一箇所のみを、開口部１０５ａの内壁で支持されており、この一箇所を中心として回転できるように構成されている。開口部１０５ａの近傍には、回転角度、鉛直方向における上下の位置を変えることにより、レーザー光の発振方向を調整し、レーザー光の照射位置を調整する方向調整部１０６が設けられている。
【００２５】
方向調整部１０６の構成について限定されることはないが、例えば、図２に示すように、調整ねじ１１９ａを用いて光学ヘッド１０４の回転角度、鉛直方向における上下の位置を調整する構成が挙げられる。ここでは、光学ヘッド支持部１０５は、光学ヘッド１０４を直接支持する第一光学ヘッド支持部１０５Ａと、第一光学ヘッド支持部１０５Ａと調整ねじ１１９ａを介して連結され、光学ヘッド１０４を間接的に支持する第二光学ヘッド支持部１０５Ｂと、で構成されている。調整ねじ１１９ａは、第二光学ヘッド支持部１０５Ｂを貫通する溝部１０５ｂに挿通され、一端が、第一光学ヘッド支持部１０５Ａに固定されている。調整ねじ１１９ａの他端は、溝部１０５ｂを通らない大きさを有しており、これを回転させることによって、調整ねじ１１９ａに固定された第一光学ヘッド支持部１０５Ａとともに、光学ヘッド１０４を回転させることができる。溝部１０５ｂは、鉛直方向に延びる形状を有しており、調整ねじ１１９ａを溝部１０５ｂに沿って動かすことによって、第一光学ヘッド支持部１０５Ａとともに、光学ヘッド１０４を鉛直方向に動かすことができる。
【００２６】
図３は、図１のレーザー溶着装置１００を構成するワーク固定治具１０２の斜視図である。図４は、図３の固定治具１０２を、２つの主要な部品である第一ワーク固定治具１０７と、第二ワーク固定治具１０８とに分解した図である。
【００２７】
第一ワーク固定治具１０７は、主に、柱状部１０９と、その一方の底面１０９ａにおいて、中央に取り付けられた第一板状部１１０と、外周に取り付けられた複数の第二板状部１１１と、で構成されている。
【００２８】
柱状部の側面１０９ｂには、ワーク駆動治具１０３を構成する回転体を、柱状部１０９の周方向に沿って回転するように導く、溝１０９ｃが形成されている。第一ワーク固定治具１０７がワーク駆動治具１０３に取り付けられている場合、柱状部１０９は、駆動治具１０３の回転体に連動して回転する。
【００２９】
第一板状部１１０上には、第二ワークＷ２、第一ワークＷ１が、それぞれの主面同士が重なるように、順に積層される。第一板状部１１０には、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２を固定するワーク固定部１１０ａが付設されている。ワーク固定部１１０ａの構成について、特に制限されることはないが、本実施形態では、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２の両方に対し、それぞれの主面の中央の位置同士を、固定ねじ１１０ｂで固定する場合について例示している。すなわち、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２の両方に対し、主面の中央の位置において、積層方向に貫通し、第一板状部１１０の所定の位置に設けられた固定ねじ孔１１０ｃと重なる貫通孔が設けられている。第一ワークＷ１、第二ワークＷ２の貫通孔に固定ねじ１１０ｂを挿入し、貫通して反対側から突出した固定ねじ１１０ｂの先端を、固定ねじ孔１１０ｃに嵌合させることにより、第一板状部１１０に対する第一ワークＷ１、第二ワークＷ２の位置、向き等が固定されることになる。
【００３０】
固定ねじ孔１１０ｃは、内側に固定ねじ１１０ｂに嵌合（螺号）可能なねじ山が設けられていてもよい。また、固定ねじ孔１１０ｃは貫通孔としてもよく、この場合は、固定ねじ１１０ｂを固定ねじ孔１１０ｃに挿通させた後、その先端をナット等の固定部材を用いて固定してもよい。
【００３１】
複数の第二板状部１１１は、それぞれの側面が柱状部の底面１０９ａに接するように、底面１０９ａの外周に沿って、所定の隙間１１１ａを空けて並んで立設されている。隙間１１１ａの大きさについての制限はないが、外部から第一ワークＷ１と第二ワークＷ２との溶着状態を確認できる程度に空いていることが好ましい。また、複数の隙間のうち少なくとも一つが、第一ワーク固定治具１０７と、第二ワーク固定治具１０８とが合体している状態であっても、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２の取り付け、取り外しを行える程度に空いていることが好ましい。
【００３２】
これらのことを踏まえ、ワーク固定治具１０２としての操作性と安定性を考慮した好適な構成として、第二板状部１１１の数を三つとした場合について例示しているが、第二板状部１１１の数が制限されることはない。
【００３３】
第二ワーク固定治具１０８は、主に、筒状部１１２と、その一方の開口端１１２ａにおいて、外周に取り付けられた複数の第三板状部１１３と、で構成されている。筒状部１１２の中空部分は、第一ワークＷ１および第二ワークＷ２を、レーザー光が照射されるように露出させるための開口部１１２ｂとして機能する。
【００３４】
筒状部の側面１１２ｃには、ワーク駆動治具１０３を構成する回転体１１４を、筒状部１１２の周方向に沿って回転するように導く、溝１１２ｄが形成されている。第二ワーク固定治具１０８が駆動治具１０３に取り付けられている場合、筒状部１１２は、駆動治具１０３の回転体１１４に連動して回転する。
【００３５】
複数の第三板状部１１３は、それぞれの側面が筒状部の開口端１１２ａに接するように、開口端１１２ａに沿って、所定の隙間１１３ａを空けて並んで立設されている。隙間１１３ａの大きさについての制限はないが、第二板状部１１１同士の隙間と同様に、外部からの第一ワークＷ１と第二ワークＷ２との溶着状態の確認、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２の取り付け、取り外しをできる程度に空いていることが好ましい。
【００３６】
ワーク固定治具１０２には、レーザー光の照射方向からの平面視において、ワーク固定治具１０２の開口部１１２ｂに対し、第一ワークＷ１および第二ワークＷ２の一部が重なる（接触する）ように、二つのワークの位置調整を行う第一位置調整部（不図示）が設けられていることが好ましい。特に、レーザー溶着の対象領域を円とする場合、対象領域の中心に対して、第一ワークＷ１および第二ワークＷ２の重ねあわせた中心部を配置させることがより好ましい。
【００３７】
ただし、第二ワーク固定治具１０８を第一ワーク固定治具１０７と合体させた際に、複数の第三板状部１１３のそれぞれが、複数の第二板状部１１１のそれぞれと一対一で対応する位置に立設されている。一対一で対応する第二板状部１１１と第三板状部１１３のうち、一方が、固定治具１０２の側壁の外側（外壁面）に凸部を有しており、他方が、固定治具１０２の側壁の内側（内壁面）に凹部を有している。ここでは、第二板状部１１１が凸部１１１ｂを有し、第三板状部１１３が凹部１１３ｂを有している場合について例示している。
【００３８】
二つのワーク治具の合体時には、当該凸部と当該凹部とが嵌合されることにより、第三板状部１１３が第二板状部１１１に固定され、ひいては、第二ワーク固定治具１０８が第一ワーク固定治具１０７に固定される。
【００３９】
ここでは、第二板状部の凸部１１１ｂが筒状部１１２側に延在し、第三板状部の凹部１１３ｂが柱状部１０９側に延在している。そのため、凸部１１１ｂと凹部１１３ｂとは、互いに平行な方向に延在しており、それらを互いに嵌合させることにより、共通する延在方向において互いに摺動させることができる。この摺動により、凸部１１１ｂと凹部１１３ｂとの嵌合部分の長さを変えることができるため、二つのワーク固定治具同士の距離を変えることができ、また、ワーク固定部１１０ａと開口部１１２ｂとの距離を調整することができる。つまり、摺動可能な第二板状部の凸部１１１ｂと第三板状部の凹部１１３ｂとが、二つのワーク固定治具同士の相対的な位置関係を調整する、第二位置調整部として機能することになる。
【００４０】
なお、凸部１１１ｂの所定の位置に突起部を設け、凹部１１３ｂの所定の位置に深さ方向に貫通する貫通孔を設けておけば、突起部と貫通孔の位置が重なったときに両者を嵌合させることができ、摺動のストッパーとしての機能を有することになる。
【００４１】
ここでは、レーザー照射手段１０１に近い方に配置された第二固定治具１０８の位置が固定されている。そのため、嵌合部分の長さを変化させた場合には、第一ワーク固定治具１０７の位置が変化することになり、第一ワーク固定治具１０７とレーザー照射手段１０１との距離が変化する。つまり、第一ワーク固定治具１０７は、嵌合部分を長くすれば（領域を小さくする）、レーザー照射手段１０１から遠ざけることができ、嵌合部分を短くすれば（領域を大きくする）、レーザー照射手段１０１に近づけることができる。
【００４２】
図５は、図１のレーザー溶着装置１００を構成するワーク駆動治具１０３の斜視図である。ワーク駆動治具１０３は、第一ワークＷ１および第二ワークＷ２におけるレーザー光の被照射領域が所定の形態（例えば円形）になるように、ワーク固定治具１０２を回転させるものである。ワーク駆動治具１０３は、ワーク固定治具１０２のうち、第一ワーク固定治具１０７を回転可能に支持する第一ワーク駆動治具１０３Ａと、第二ワーク固定治具１０８を回転可能に支持する第二ワーク駆動治具１０３Ｂと、からなる。
【００４３】
第一駆動治具１０３Ａと第二駆動治具１０３Ｂとの相対的な位置関係を調整する第三位置調整部（不図示）をさらに有していてもよい。この場合には、第一回転治具１０３Ａと第二駆動治具１０３Ｂとの位置関係を調節することにより、第一ワーク固定治具１０７と第二ワーク固定治具１０８との位置関係を間接的に調整することができる。
【００４４】
第一ワーク駆動治具１０３Ａ、第二ワーク駆動治具１０３Ｂは、それぞれ、回転体１１４と、回転体１１４を支持する複数の回転体支持部１１５と、複数の回転体支持部１１５を固定する固定部１１６と、で構成されている。ここでは、第一ワーク固定治具１０７、第二ワーク固定治具１０８が、それぞれ四つの回転体１１４を用いて回転させられるように構成されている場合について、例示している。いずれの回転体１１４も、回転軸方向が平行に揃うように支持されている。
【００４５】
第一ワーク固定治具１０７を回転させる四つの回転体１１４のうち二つが、固定部１１６の一方の側（図５では上側）に固定された回転体支持部１１５Ａに支持され、他の二つが固定部１１６の他方の側（図５では下側）に固定された回転体支持部１１５Ｂに支持されている。また、第二ワーク固定治具１０８を回転させる四つの回転体１１４のうち二つが、固定部１１６の一方の側に固定された回転体支持部１１５Ｃに支持され、他の二つが固定部１１６の他方の側に固定された回転体支持部１１５Ｄに支持されている。
【００４６】
ワーク固定治具１０２は、第一ワーク固定治具１０７、第二ワーク固定治具１０８に形成された溝１０９ｃ、１１２ｄに、それぞれの回転体１１４が嵌るように、ワーク駆動治具１０３に対して取り付けられる。ワーク駆動治具１０３を用いて、取り付けたワーク固定治具１０２を回転させることにより、ワーク固定治具１０２の内部に固定された第一ワークＷ１および第二ワークＷ２も回転させることができる。この状態で、第一ワークＷ１および第二ワークＷ２に対してレーザー光を照射することにより、レーザー光は、第一ワークＷ１を透過し、第二ワークＷ２の円環状の領域に吸収され、発熱を起こすことによって、同領域を介して第一ワークＷ１と第二ワークＷ２を溶着させることができる。
【００４７】
（レーザー光の照射方法）
本実施形態のレーザー溶着装置１００を用いた、レーザー光の照射は、主に、次の工程を経て行うことができる。
【００４８】
まず、ワークＷを、レーザー光発振部１０１側から、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２の順に重ねた状態で、ワーク固定治具１０２に取り付ける（ワーク取り付け工程）。
【００４９】
次に、ワークＷが取り付けられたワーク固定治具１０２を、第一ワーク回転治具１０３の回転体１１４が、第一ワーク固定治具１０の溝１０９ｃに嵌るように、ワーク駆動治具１０３に取り付ける（ワーク固定治具取り付け工程）。
【００５０】
次に、光源（不図示）から、レーザー光と同一の光路を進むガイド用の可視光を、レーザー光発振部１０１を介して、第二ワークＷ２に対して照射する。この時、照射光を目視により確認して、その照射光が被照射領域の一端から外れていた場合に、方向調整部を用いてその光路を調整する。（光路調整工程）なお、可視領域の波長を備えるレーザー光であれば、第二ワークＷ２の融点未満の温度（非溶着温度）でレーザー光を仮照射しながら、レーザー光の光路を調整することもできる。また、非可視光領域の波長を有するレーザー光を用いる場合、融点未満の温度で仮照射しながら、その仮照射状態をデジタル処理でモニターすることにより、そのレーザー光の位置を捉えることができる。そのため、非可視光領域のレーザー光を用いる場合は、デジタル処理を用いることで、上記可視光を用いたときと同様に、レーザー光の光路を調整することができる。
【００５１】
次に、第二ワークＷ２に対し、方向調整部を用いて調整した光路に沿って、第二ワークＷ２の融点以上の温度（溶着温度）でレーザー光を本照射する（レーザー光本照射工程）。これにより、第二ワークＷ２の本照射された部分が、発熱して溶融することにより、第一ワークＷ１に対してレーザー溶着されることになる。
【００５２】
（レーザー溶着部材の製造方法）
本実施形態のレーザー溶着装置１００を用いることにより、レーザー溶着部材の製造を、主に、次の工程を経て行うことができる。
【００５３】
まず、レーザー溶着装置１００を用いて、第二ワークＷ２に対するレーザー照射時間、レーザー照射強度、およびレーザー回転速度、から第二ワークＷ２の適切な溶着条件を求める。次に、求めた溶着条件を参照して、レーザー光の透過性を有する第一部材と、レーザー光の吸収性を有する第二部材とのレーザー溶着を行うことにより、レーザー溶着部材を製造することができる。
【００５４】
以上により、本実施形態に係るレーザー溶着装置１００は、装置構成として、レーザー光発振部１０１、ワーク固定治具１０２、およびワーク駆動治具１０３を備えており、それらの具体的な構成が確定しているため、ワークの適切な溶着条件を確定させることができる。したがって、本実施形態に係るレーザー溶着装置１００では、新規の樹脂材からなるワーク同士の適切な溶着条件について、容易に確定させることができる。
【００５５】
本実施形態のレーザー溶着装置１００では、固体状の樹脂材同士の溶着以外にも、例えば、第一ワークＷ１と第二ワークＷ２との間に、例えば、半固体状／液状の滑材や樹脂材料等を塗布した状態でのレーザー溶着試験を行うことが可能である。これにより、ワーク上に塗布したものと、ワークとの間でレーザー溶着の適否の評価といった試験を行うことも可能である。
【００５６】
＜第二実施形態＞
図６は、本発明の第二実施形態に係るワーク固定治具１０２の斜視図である。本実施形態のワーク固定治具１０２では、第一板状部１１０上に、第二ワークＷ２を介して固定された第一ワークＷ１の上に、平坦な透明基板１１７が重ねられている。その他の構成については、第一実施形態のレーザー溶着装置１００と同様であり、対応する箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。
【００５７】
透明基板１１７の主面の面積は、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２の主面の面積に比べて十分大きい。そのため、本実施形態では、透明基板１１７の主面の中央ではなく、外周付近の位置において、固定ねじ１１０ｂを貫通させ、固定ねじ１１０ｂの先端を第一板状部１１０上の外周付近の固定ねじ孔１１０ｃに嵌合させ、固定されている。この場合、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２については、第一板状部１１０に対し、固定ねじ１１０ｂを貫通させずに固定することができる。
【００５８】
＜第三実施形態＞
図７は、本発明の第三実施形態に係るワーク固定治具１０２の斜視図である。本実施形態のワーク固定治具１０２では、第一板状部１１０上に、パイプ状（筒状）部材１１８を挟んで第二ワークＷ２、第一ワークＷ１が順に重ねられている。第一実施形態と同様に、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２の両方に対し、それぞれの主面の中央の位置において固定ねじ１１０ｂが貫通し、パイプ状部材１１８の内部を経由して突出した固定ねじ１１０ｂの先端が、第一板状部１１０上の固定ねじ孔１１０ｃに固定されている。その他の構成については、第一実施形態のレーザー溶着装置１００と同様であり、対応する箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。
【００５９】
パイプ状部材１１８の長手方向と直交する断面の面積は、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２の主面の面積に比べて十分小さい。そのため、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２の主面の第一板状部１１０との接触面積が小さくなり、その分、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２から第一板状部１１０への放熱を抑えることができる。そのため、本実施形態では、レーザー照射による第二ワークＷ２の加熱を効率よく行うことができる。
【００６０】
＜第三実施形態の変形例＞
図８は、図７のワーク固定治具１０２の変形例を示す図である。パイプ状（筒状）部材１１８を吸収性樹脂材、または透過性樹脂材により成形しても良い。例えば、図８に示すように、第二ワークＷ２の代わりに、パイプ状（筒状）部材１１８を吸収性樹脂材で成形し、パイプ状部材１１８の一端側に第一ワークＷ１を配置する。この状態のワークに対して、レーザー光を照射しながら、ワーク駆動治具が回転させることにより、パイプ状部材１１８が加熱され、所定の溶着条件に到達した段階で、第一ワークＷ１とパイプ状部材１１８との溶着が開始される。その後、冷却等の過程を経て、第一ワークＷ１とパイプ状部材１１８とが溶着されたワークを得ることができる。
【００６１】
＜第四実施形態＞
図９は、本発明の第四実施形態に係るワーク固定治具１０２の斜視図である。本実施形態のワーク固定治具１０２では、第三実施形態と同様に、第一板状部１１０上に、パイプ状部材１１８を挟んで第二ワークＷ２、第一ワークＷ１が重ねられている。さらに、第二実施形態と同様に、第一ワークＷ１の上に、平坦な透明基板１１７が重ねられている。その他の構成については、第一実施形態のレーザー溶着装置１００と同様であり、対応する箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。
【００６２】
本実施形態では、第三実施形態と同様に、第一ワークＷ１、第二ワークＷ２を、第一板状部１１０に対して、ねじを貫通させずに固定することができる。さらに、本実施形態では、第三実施形態と同様に、第一板状部１１０への放熱を抑えることができるため、レーザー照射による第二ワークＷ２の加熱を効率よく行うことができる。
【００６３】
＜第五実施形態＞
図１０（ａ）は、本発明の第五実施形態に係るワーク固定治具１０２の斜視図である。図１０（ｂ）〜（ｄ）は、ワーク固定治具１０２を分解した場合の斜視図、平面図である。以下に挙げる構成以外の構成については、第一実施形態のレーザー溶着装置１００と同様であり、対応する箇所については、形状の違いによらず、同じ符号で示している。
【００６４】
図１０（ｂ）〜（ｄ）に示すように、例えば、第二ワーク固定治具１０８から延出する延出部１０８Ａは、第一ワーク固定治具１０７の挿通部１０７Ｂに差し込まれるようにして用いることができる。この場合、第一ワーク固定治具１０７と第二ワーク固定治具１０８との嵌合は、第一実施形態のように、凸部と凹部とを嵌合させる場合に比べて容易に行うことができる。
【００６５】
さらに、嵌合部分が必要ないため、第一ワーク固定治具１０７と第二ワーク固定治具１０８との距離を、第一実施形態よりも狭めることができる。また、第一ワーク固定治具１０７および第二ワーク固定治具１０８には、それぞれ、溝が形成されているため、第一実施形態と同じように、ワーク駆動治具に設置することができる。
【００６６】
また、嵌合部分が必要ないため、例えば、ワーク駆動治具で、第一ワーク固定治具１０７と第二ワーク固定治具１０８との距離を、一定に保つようにすることができる。この場合の構造的はシンプルであるため、第一実施形態のワーク固定治具よりも生産コストを低減させることができる。
【００６７】
また、第二ワーク固定治具１０８には、多数の固定ねじ穴１１０ｃが設けられている。これにより、ワークを固定する位置の選択度が増加する。
【００６８】
また、本実施形態の第一ワーク固定治具１０７においては、第一実施形態の第二板状部１１１に対応するものが存在していない。このことから、第一ワーク固定治具１０７のワーク取り付け面側に突出するものがなく、ワークの取り付け時において、障害となるものが存在せず、取り付けの操作性が向上する。
【符号の説明】
【００６９】
１００・・・レーザー溶着装置、１０１・・・レーザー光発振部
１０２・・・ワーク固定治具、１０３・・・ワーク駆動治具
１０３Ａ・・・第一ワーク駆動治具、１０３Ｂ・・・第二ワーク駆動治具
１０４・・・光学ヘッド、１０５・・・光学ヘッド支持部
１０５Ａ・・・第一光学ヘッド支持部、１０５Ｂ・・・第二光学ヘッド支持部
１０５ａ・・・開口部、１０５ｂ・・・溝部
１０６・・・方向調整部、１０７・・・第一ワーク固定治具
１０８・・・第二ワーク固定治具、１０９・・・柱状部
１０９ａ・・・柱状部の底面、１０９ｂ・・・柱状部の側面
１０９ｃ・・・柱状部の溝、１１０・・・第一板状部、１１０ａ・・・ワーク固定部
１１０ｂ・・・固定ねじ、１１０ｃ・・・固定ねじ孔
１１１・・・第二板状部、１１１ａ・・・隙間、１１１ｂ・・・第二板状部の凸部
１１２・・・筒状部、１１２ａ・・・筒状部の開口端
１１２ｂ・・・筒状部の開口部、１１２ｃ・・・筒状部の側面
１１２ｄ・・・筒状部の溝、１１３・・・第三板状部、１１３ａ・・・隙間
１１３ｂ・・・第三板状部の凹部、１１４・・・回転体
１１５、１１５Ａ、１１５Ｂ、１１５Ｃ、１１５Ｄ・・・回転体支持部
１１６・・・固定部、１１７・・・透明基板、１１８・・・パイプ状部材
１１９ａ・・・調整ねじ
Ｗ・・・ワーク、Ｗ１・・・第一ワーク、Ｗ２・・・第二ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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