(57)【要約】【課題】マシンタイムを短縮でき、溶着部全域において均一な溶着強度が得られる溶着方法および装置を提供する。【解決手段】灯具ボディ1にレンズ2を重ね合わせ、レンズ2側から、灯具ボディ1のレンズ2と重なる所定の溶着予定領域Aに近赤外光を照射して、灯具ボディ1とレンズ2を溶着する。光照射ユニットUを下降し、ユニットUのケース20下面側に保持したレンズ2を、ワーク受治具30に保持した灯具ボディ1に加圧した形態で、ケース下面側に設けた光通過孔26，２８からレンズ2を隔てて正対かつ接近する溶着予定領域Aに向けて、ケース内面21a，22aで反射を繰り返すことでその強さが均一化、平準化された光を照射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
灯具ボディにレンズを重ね合わせ、前記レンズ側から、前記灯具ボディの前記レンズと重なる所定の溶着予定領域に近赤外光を照射して、灯具ボディとレンズを溶着する方法であって、
近赤外光源を配置したケースの下面側に、前記レンズを保持するレンズ保持部と、前記溶着予定領域に前記レンズを隔てて正対かつ接近し該溶着予定領域全域に向けて前記近赤外光を照射する光通過孔とが設けられた、昇降可能な光照射ユニットと、
前記光照射ユニットの下方に離間して配置され、前記灯具ボディを保持するワーク受治具と、を備え、
前記レンズを保持した前記光照射ユニットを下降し、前記ワーク受治具に保持された灯具ボディに前記レンズを重ね合わせて、前記溶着予定領域を加圧した形態に保持しつつ、該溶着予定領域に近赤外光を照射することを特徴とする溶着方法。
【請求項２】
前記ケースは、前記近赤外光源を配置し下方に開口する上ケースと、前記上ケースに取り外し可能に接続された、前記レンズ保持部および前記光通過孔を設けた上方に開口する下ケースで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の溶着方法。
【請求項３】
灯具ボディにレンズを重ね合わせ、前記レンズ側から、前記灯具ボディの前記レンズと重なる所定の溶着予定領域に近赤外光を照射して、灯具ボディとレンズを溶着する装置であって、
近赤外光源を配置したケースの下面側に、前記レンズを保持するレンズ保持部と、前記溶着予定領域に前記レンズを隔てて正対かつ接近し該溶着予定領域全域に向けて前記近赤外光を照射する光通過孔とが設けられた、昇降可能な光照射ユニットと、
前記光照射ユニットの下方に離間して配置され、前記灯具ボディを保持するワーク受治具と、を備え、
前記レンズを保持した前記光照射ユニットを下降し、前記ワーク受治具に保持された灯具ボディに前記レンズを重ね合わせて、前記溶着予定領域を加圧した形態に保持しつつ、該溶着予定領域に近赤外光を照射することを特徴とする溶着装置。
【請求項４】
前記ケースは、前記近赤外光源を配置し下方に開口する上ケースと、前記上ケースに取り外し可能に接続された、前記レンズ保持部および前記光通過孔を設けた上方に開口する下ケースで構成されたことを特徴とする請求項３に記載の溶着装置。
【請求項５】
前記光照射ユニットのケースの内側には、反射率を上げる表面処理が施されたことを特徴とする請求項３または４に記載の溶着装置。
【請求項６】
前記ケースの内側には、前記レンズでの吸収率の高い波長域の近赤外光を吸収するフィルタが前記光通過孔を覆うように設けられたことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の溶着装置。
【請求項７】
前記光通過孔は、前記溶着予定領域に沿って略等ピッチに設けた円孔で構成されるとともに、前記円孔の光出射側には、前記円孔の直径よりも幅広の溝が前記溶着予定領域に沿って設けられたことを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の溶着装置。
【請求項８】
前記光通過孔は、前記溶着予定領域に沿って略等ピッチに設けた円孔であって、前記円孔は、前記溶着予定領域に沿った長孔で構成されるとともに、該長孔の前記溶着予定領域に沿った方向（長径方向）に対向する内周面が光通過方向に拡径するテーパ形状に形成されて、隣接する前記長孔に対応する拡散長円形照射領域同士が前記溶着予定領域において互いに一部重なるように構成されたことを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の溶着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂製部材同士を溶着する方法および溶着装置に係り、特に、車両用灯具の製作に有効な溶着方法および溶着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用灯具を構成するレンズと灯具ボディを溶着する方法としては、熱板溶着やレーザ溶着などが知られている。熱板溶着では、ワークであるレンズおよび灯具ボディをそれぞれ保持する受治具の他に、レンズ加熱用の熱板および灯具ボディ加熱用の熱板をそれぞれ保持する受治具の、合計４台の治具が必要で、それだけ溶着装置の構造が複雑となる。
【０００３】
また、上下に対向配置したレンズ受治具とボディ受治具間に、熱板をそれぞれ保持する受治具２台を搬入・搬出する工程、ワーク加熱工程、ワーク圧着工程など、工程数が多いため、ワークを装置にセットしてから、溶着された製品を装置から取り出すまでに要す時間(以下、マシンタイムという）が長い。
【０００４】
一方、レーザ溶着では、溶着装置、特に、レーザ発信機が非常に高価である。また、ワーク間の当接部（溶着予定部）に沿ってレーザ光を走査（スキャン）して溶着するため、溶着強度が場所によって異なる。即ち、時間差をもった溶着であるため、ワーク間の当接部（溶着予定部）全体を均一に溶着できない。
【０００５】
そこで、下記特許文献１が提案されている。ここには、近赤外光を照射する光源（ハロゲンランプ）と、前記光源光を点状または線状に集光反射させる多重反射面を有するリフレクターとを備えたランプユニットを用いて、ハウジング(灯具ボディ）の透明カバー(レンズ)と重なった領域に光源光を集光させて、ハウジングと透明カバーとを溶着する方法および装置が記載されている。ハウジング(灯具ボディ）の透明カバー(レンズ)と重なった領域全体を同時に溶融させて溶着できるし、光源として安価なハロゲンランプを使用できる、という効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４７０７１８５号公報（特開２００６−１８８０４１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の溶着方法および装置では、溶着予定領域（光源光を集光させて溶融させる領域）が長いため、複数のランプユニットを必要とし、それだけ設備や装置構造が大型かつ複雑となる。
【０００８】
また、溶着予定領域は、三次元的に複雑な形状であるため、この溶着予定領域全域に光源光を正確に集光させることが難しい。このため、溶着予定領域全域に導かれる近赤外光の強さは一定ではなく、ハウジングと透明カバーの溶着部の溶着強度が場所によって異なる。
【０００９】
また、ワーク（ハウジングおよび透明カバー）の形状は様々で、したがって溶着予定領域も三次元的に相違し、特許文献１に記載の溶着方法および装置は、特定のワークの溶着にしか使用できず、汎用性が全くない。
【００１０】
本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、マシンタイムを短縮できるともに、溶着部全域において均一な溶着強度が得られる溶着方法および装置を提供することである。また、本発明の第２の目的は、溶着予定領域の形状が異なるワークに対しても適用できる、即ち汎用性に優れた溶着方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記した第１の目的を達成するために、本発明に係る溶着方法または装置においては、
灯具ボディにレンズを重ね合わせ、前記レンズ側から、前記灯具ボディの前記レンズと重なる所定の溶着予定領域に近赤外光を照射して、灯具ボディとレンズを溶着する方法または装置であって、
近赤外光源を配置したケースの下面側に、前記レンズを保持するレンズ保持部と、前記溶着予定領域に前記レンズを隔てて正対かつ接近し該溶着予定領域全域に向けて前記近赤外光を照射する光通過孔とが設けられた、昇降可能な光照射ユニットと、
前記光照射ユニットの下方に離間して配置され、前記灯具ボディを保持するワーク受治具と、を備え、
前記レンズを保持した前記光照射ユニットを下降し、前記ワーク受治具に保持された灯具ボディに前記レンズを重ね合わせて、前記溶着予定領域を加圧した形態に保持しつつ、該溶着予定領域に近赤外光を照射することを特徴とする。
（請求項１，３の作用）光照射ユニットを下降させ、レンズ保持部に保持されているレンズを、ワーク受治具に保持されている灯具ボディを加圧した状態、即ち、灯具ボディのレンズと重なった所定の溶着予定領域（以下、単に溶着予定領域という）を加圧した状態で、ケース下面側の光通過孔から該溶着予定領域に近赤外光を照射する。
【００１２】
光照射ユニット内において、光源から出射した近赤外光は、ケース内面で反射を繰り返すことで散乱し、その強さが均一化、平準化されて、光通過孔から溶着予定領域全域に向けて照射される。
【００１３】
そして、光通過孔から照射された近赤外光が最初に入射するレンズ（例えば、１〜２μｍの波長域の光の吸収率の高いアクリル樹脂）では、光の一部が吸収されるが光の大半が透過し、灯具ボディ(例えば、すべての波長域の光の吸収率の高いＡＡＳ樹脂)の溶着予定領域において、レンズを透過した近赤外光の大半が吸収される。そして、灯具ボディに吸収された光エネルギーが灯具ボディを構成する素材分子を振動させて摩擦熱を発生させる。このため、灯具ボディの溶着予定領域全域が同時に溶融し、その溶融熱でレンズも溶融するが、レンズが灯具ボディに加圧されているので、溶融部が互いに融合し、灯具ボディとレンズが溶着予定領域全域において同時に溶着される。
【００１４】
特に、光源から出射した近赤外光は、ケース内面で反射を繰り返すことでケース内に隈なく散乱し、その強さが均一化、平準化されて、ケース内のどの場所においても同じ強さに調整されている。このため、ケース下面側の光通過孔から出射する近赤外光の強さは、光通過孔のどの位置(例えば、光通過孔が帯状の溶着予定領域に沿って略等ピッチに設けられた多数の円孔で構成されている場合は、どの円孔)から出射する近赤外光も、その強さは全て同じである。
【００１５】
さらに、溶着予定領域が加圧された状態では、ケース下面側の光通過孔と溶着予定領域が、レンズを隔てて正対かつ接近して、光通過孔と溶着予定領域間の距離が溶着予定領域に沿ってほぼ一定となる。
【００１６】
このため、溶着予定領域のいずれの場所にも、ほぼ同じ強さの近赤外光が導かれ、溶着予定領域において吸収される光エネルギーは、どの場所においてもほぼ一定で、発生する摩擦熱もほぼ一定となる。したがって、溶着予定領域全域が同時に均一に溶着される。
【００１７】
また、前記した第２の目的を達成するために、請求項２に記載の溶着方法または請求項４に記載の装置においては、請求項１記載の溶着方法または請求項３に記載の装置において、
前記ケースは、前記近赤外光源を収容し下方に開口する上ケースと、前記上ケースに取り外し可能に接続された、前記レンズ保持部および前記光通過孔を設けた上方に開口する下ケースで構成されたことを特徴とする。
【００１８】
（請求項２，４の作用）
ワークである灯具ボディおよびレンズは多種多様で、したがって溶着予定領域も三次元的に形状が様々である。このため、仕様の異なるワークを溶着するには、ワーク受治具は勿論、光照射ユニットもワークの仕様に合わせて交換する必要があるが、請求項２，４では、光照射ユニットについては、下ケースだけを交換することで、仕様の異なるワークの溶着に対応できる。
【００１９】
また、請求項５においては、請求項３または４に記載の溶着装置において、前記光照射ユニットのケースの内側には、反射率を上げる表面処理が施されたことを特徴とする。
【００２０】
（作用）光源から出射した近赤外光は、光照射ユニットのケース内面で反射を繰り返すことで、ケース内に隈なく散乱し、均一化、平準化されて、ケース内のどの場所においても同じ強さとなるように調整されるが、ケース内面における反射率が上がる分、調整された光の強さ自体が増加する（上がる）。そして、ケース内面に反射率を上げる表面処理を施さない場合と比べて、ケース下面側の光通過孔から出射する近赤外光の強さが増加する分、溶着予定領域に導かれる近赤外光の強さも増加し、溶着予定領域において吸収される光エネルギーも増え、発生する摩擦熱も増える。したがって、灯具ボディのレンズと重なった溶着予定領域全域が同時にしかも強固に溶着される。
【００２１】
また、請求項６においては、請求項３〜５のいずれかに記載の溶着装置において、前記ケースの内側には、前記レンズでの吸収率の高い波長域の近赤外光を吸収するフィルタが前記光通過孔を覆うように設けられたことを特徴とする。
【００２２】
（作用）ケース下面側に設けた光通過孔から出射した近赤外光が最初に入射するレンズ（例えば、１〜２μｍの波長域の光の吸収率の高いアクリル樹脂）では、光の一部（１〜２μｍの波長域の光）が吸収されるが光の大半が透過するので、レンズが近赤外光によって直接溶融することはない。しかし、光の一部がレンズに吸収されることで、吸収された光エネルギーがレンズを構成する素材分子を振動させて摩擦熱を発生させ、この摩擦熱でレンズが軟化し、灯具ボディに対し加圧されているレンズが熱変形するおそれがある。
【００２３】
然るに、請求項６では、ケース内で均一化、平準化されて同じ強さに調整された近赤外光が光通過孔を通過する際、レンズでの吸収率の高い波長域の近赤外光がフィルタ(例えば、１〜２μｍの波長域の光の吸収率の高いアクリル樹脂)によって吸収（カット）されて、光通過孔から出射する近赤外光、即ち、レンズに照射される近赤外光は、主に、レンズでの吸収率の低い波長域の近赤外光となるため、レンズにはほとんど吸収されず、レンズの発熱による熱変形が抑制される。
【００２４】
また、請求項７においては、請求項３〜６のいずれかに記載の溶着装置において、前記光通過孔は、前記溶着予定領域に沿って略等ピッチに設けた円孔で構成されるとともに、前記円孔の光出射側には、前記円孔の直径よりも幅広の溝が前記溶着予定領域に沿って設けられたことを特徴とする。
【００２５】
（請求項７の作用）
灯具ボディの溶着予定領域では、レンズを透過した近赤外光が入射することで、灯具ボディに吸収された光エネルギーが摩擦熱を発生させ、灯具ボディが溶融し、その溶融熱でレンズも溶融し、溶融部が互いに融合して、灯具ボディとレンズが溶着される。そして、溶着予定領域全体が溶着されるためには、灯具ボディの溶着予定領域全体に近赤外光が均等に入射して、灯具ボディの溶着予定領域全体が均等に溶融することが必要である。
【００２６】
そして、灯具ボディの溶着予定領域全体に近赤外光を均等に導く一般的な方法としては、図８に示すように、ケースの下面側に設ける光通過孔を、溶着予定領域に沿って略等ピッチに設けた円孔５で構成することが考えられる。
【００２７】
そして、図９（ａ），（ｂ）に示すように、灯具ボディ１のレンズ２（のシール脚２ａ）との当接面が所定の溶着予定領域Ａとすると、円孔５から出射した近赤外光は、レンズ２（のシール脚２ａ）を透過して灯具ボディ１の溶着予定領域Ａに照射されるが、光の照射領域Ｐ５は、図９（ｃ）に示すように、円孔５に対応する円形となる。このため、略等ピッチに設けた円孔５で構成した光通過孔によって形成される照射パターンは、溶着予定領域Ａに沿って円形照射領域Ｐ５が略等ピッチに連続するパターンとなる。しかし、隣接する円孔５間の共通の周縁部５ａ（図８，図９（ｂ）参照）によって光が遮光されるため、隣接する円形照射領域Ｐ５間には、光が照射されない非照射領域Ｐ６が顕れる。この近赤外光が照射されない非照射領域Ｐ６では、灯具ボディ１が十分に溶融されないため、たとえ溶着予定領域Ａで溶着できるにせよ、溶着強度が不足する。
【００２８】
また、非照射領域Ｐ６を小さくして、溶着予定領域Ａ全体を溶融・溶着するには、円孔５のピッチP（図８参照）をできる限り小さくすればよいが、光通過孔(円孔５)を設けた光照射ユニットのケース下面側の強度が不足するため、非照射領域Ｐ６をなくすことはできない。
【００２９】
即ち、溶着工程では、レンズ２を灯具ボディ１側に加圧した形態に保持しつつ、灯具ボディ１のレンズ２と重なる溶着予定領域Ａに近赤外光を照射するため、光照射ユニットのケース下面側には、レンズ２を介して上向きの加圧力が作用する。一方、ケース下面側を構成する、略等ピッチPで連続する円孔５に囲まれた内側領域（光通過孔の内側領域）Ｓ１（図８参照）とその外側領域（光通過孔の外側領域）Ｓ２（図８参照）とは、隣接する円孔５間の共通の周縁部５ａで接続されており、ケース下面側の強度は、隣接する円孔５間の共通の周縁部５ａの横断面積に比例する。したがって、円孔５のピッチPを小さくして、非照射領域Ｐ６の影響をなくしたいが、隣接する円孔５間の共通の周縁部５ａの横断面積が小さくなることで、周縁部５ａが折損し易く、ケース下面側の強度が不足する。
【００３０】
然るに、請求項７では、図３，５（ａ），（ｂ）に示すように、ケースの下面側に設ける光通過孔５Ａを、溶着予定領域Ａに沿って略等ピッチP1に設けた円孔２６で構成するが、円孔２６の光出射側の開口周縁部に、円孔２６の直径よりも幅広の溝２７を溶着予定領域Ａに沿って設けるように構成した。
【００３１】
このため、円孔２６を通過した近赤外光は、溝２７の幅一杯にかつ隣接する円孔２６側にまで拡散して、溝２７全体から灯具ボディ１のレンズ２と重なった溶着予定領域全域Ａに向かう。特に、溝２７の幅を、溶着予定領域Ａの幅（レンズ２のシール脚２ａの板厚）に略一致させることで、光通過孔５Ａによって溶着予定領域Ａに形成される照射パターンＰ27は、図５（ｃ）の斜線で示すように、溶着予定領域Ａ全体を照射する帯状のパターンＰＡとなって、溶着予定領域Ａ全域にほぼ同じ強さの近赤外光が均等に導かれて、溶着予定領域Ａ全域が同時にしかも均一に溶着される。
【００３２】
また、ケース下面側を構成する、光通過孔である円孔２６に囲まれた内側領域Ｓ１とその外側領域Ｓ２とは、隣接する円孔２６間の共通の周縁部２６ａで接続されているので、溶着工程においてケース下面側に上向きに作用する加圧力に対し、ケース下面側は十分な強度を持つ。
【００３３】
特に、円孔２６を通過した近赤外光は、溝２７の幅一杯にかつ隣接する円孔２６側にまで拡散して、溝２７全体から溶着予定領域Ａの全域に向かうので、円孔２６の内径を溶着予定領域Ａの幅（レンズ２のシール脚２ａの幅）よりもある程度小さく、かつピッチP1を図８（光通過孔を円孔５だけで構成する場合）の円孔５のピッチPよりもある程度大きく設定することで、隣接する円孔２６間の共通の周縁部２６ａの横断面積が増え、ケース下面側の強度を確保できる。
【００３４】
また、光照射ユニットのケース下面側に円孔２６および溝２７を設けるには、ケース下面側に溝２７加工を施した後、溝２７の底面に円孔２６加工を施すことで、簡単に加工できる。
【００３５】
また、請求項８においては、請求項３〜６のいずれかに記載の溶着装置において、前記光通過孔は、前記溶着予定領域に沿って略等ピッチに設けた円孔であって、前記円孔は、前記溶着予定領域に沿った長孔で構成されるとともに、該長孔の前記溶着予定領域に沿った方向（長径方向）に対向する内周面が光通過方向に拡径するテーパ形状に形成されて、隣接する前記長孔に対応する拡散長円形照射領域同士が前記溶着予定領域において互いに一部重なるように構成されたことを特徴とする。
【００３６】
（作用）また、ケースの下面側に設ける光通過孔を、溶着予定領域に沿って略等ピッチPに設けた円孔５で構成するという、一般的な方法（図８，図９参照）に対し、請求項８では、図６，図７（ａ），（ｂ）に示すように、ケースの下面側に設ける光通過孔５Ｂを、溶着予定領域Ａに沿って略等ピッチP2に設けた円孔であって、溶着予定領域Ａに沿った長孔２８で構成するとともに、該長孔２８の溶着予定領域Ａに沿った方向（長径方向）に対向する内周面２８ａを光通過方向に拡径するテーパ形状に形成することで、長孔２８から出射した光が溶着予定領域Ａに沿った方向（長径方向）に拡散されて、隣接する長孔２８に対応する拡散長円形照射領域Ｐ２８同士が溶着予定領域Ａにおいて互いに重なるように構成した。
【００３７】
特に、長孔２８の短径の長さを溶着予定領域Ａの幅に一致させることで、光通過孔（長孔２８）によって溶着予定領域Ａに形成される照射パターンは、図７（ｃ）に示すように、長孔２８に対応する拡散長円形照射領域Ｐ２８が互いに一部重なって、溶着予定領域Ａに沿って略等ピッチP2（図６参照）に連続する、溶着予定領域Ａ全体を照射するパターンＰＢとなる。このため、溶着予定領域Ａ全域に、ほぼ同じ強さの近赤外光線が均等に導かれて、溶着予定領域Ａ全域が同時にしかも均一に溶着される。
【００３８】
なお、図７（ｃ）に示す照射パターンＰＢは、斜線で示すように、溶着予定領域Ａ全体を照射するパターンではあるが、長孔２８に対応する拡散長円形照射領域Ｐ２８同士の重なる位置の幅方向外側に、隣接する長孔２８間の共通の周縁部２８ｂで光が遮光されることに起因した、微小な三角形状の非照射領域Ｐ２８bが顕れる。
【００３９】
しかし、拡散長円形照射領域Ｐ２８同士の重なる位置では、隣接する長孔２８の両方から近赤外光が照射される分、それだけ灯具ボディに吸収される光エネルギーも大きく、溶融熱が高い。このため、灯具ボディ１の拡散長円形照射領域Ｐ２８が溶融する際、その溶融熱で非照射領域P２８bも溶融するため、溶着予定領域Ａ全域が同時にしかも均一に溶着されることに、非照射領域P２８bが影響することはない。
【００４０】
また、図６に示すように、ケース下面側を構成する、略等ピッチで連続する長孔２８に囲まれた内側領域（光通過孔の内側領域）Ｓ１とその外側領域（光通過孔の外側領域）Ｓ２とは、隣接する長孔２８間の共通の周縁部２８ｂで接続されているが、隣接する長孔２８間の共通の周縁部２８ｂの断面積は、溶着工程においてケース下面側に作用する加圧力に対し十分な強度を確保できる所定値に設定されている。
【００４１】
また、光照射ユニットのケース下面側に光通過孔を構成する長孔２８を略等ピッチに設ける加工は、例えば、テーパ形状に加工した刃物を用いて、ケースの下面壁２４の下側方から略等間隔に下面壁２４を打ち抜くことで、非常に簡単に加工できる。
【発明の効果】
【００４２】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る溶着方法または装置によれば、光照射ユニットを下降させ、レンズを灯具ボディを加圧した状態、即ち、溶着予定領域を加圧した状態で、該溶着予定領域に近赤外光を照射することで、ワークの溶融工程とワークの圧着工程とが同時に行われるので、マシンタイムを短縮できる。
また、近赤外光源を配置したケース下面側にレンズ保持部と光通過孔とを設けた、昇降可能な光照射ユニットと、光照射ユニットの下方に離間して配置されたワーク受治具と、を備えた非常にコンパクトかつ簡潔な構造で、取り扱いも簡単である。
【００４３】
また、光照射ユニットのケース内で均一化、平準化されて同じ強さに調整された近赤外光が光通過孔から灯具ボディのレンズと重なった溶着予定領域全域に同時に照射されて、溶着予定領域全域が同時に均一に溶着されるので、灯具ボディとレンズの溶着強度に優れた灯具を提供できる。
【００４４】
請求項２の溶着方法または請求項４の装置によれば、昇降可能な光照射ユニットについては、光源を収容する上ケースに対し、レンズ保持部および光通過孔を設けた下ケースだけを交換することで、仕様の異なるレンズや灯具ボディの溶着にも使用できる、即ち、汎用性に優れている。
【００４５】
請求項５によれば、灯具ボディのレンズと重なった溶着予定領域全域に、その強さの増加した近赤外光が同時に導かれて、溶着予定領域全域が同時にしかも強固に溶着されるので、灯具ボディとレンズの溶着強度にいっそう優れた灯具を提供できる。
【００４６】
請求項６によれば、レンズでの吸収率の高い波長域の光がフィルタによってカットされて、レンズには、主に、レンズでの吸収率の低い波長域の光が導かれるため、レンズが発熱し熱変形するという不具合が発生しない。
【００４７】
請求項７によれば、ケース下面側に設ける光通過孔を、溶着予定領域に沿って略等ピッチに設けた円孔および該円孔の光出射側に設けた該円孔の直径よりも幅広の溝で構成することで、ケース下面側の耐久性を低下させることなく、灯具ボディのレンズと重なった溶着予定領域全体を均一に溶着できる。
【００４８】
請求項８によれば、ケース下面側に設ける光通過孔を、溶着予定領域に沿って略等ピッチに設けた円形の長孔であって、該円形の長孔の溶着予定領域に沿った方向（長径方向）に対向する内周面を光通過方向に拡径するテーパ形状に形成することで、ケース下面側の耐久性を低下させることなく、灯具ボディのレンズと重なった溶着予定領域全体を均一に溶着できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施例に係る溶着装置の縦断面図である。
【図２】図１中の円Ｘで囲む領域を拡大して示す図で、光透過孔から出射した近赤外光が灯具ボディのレンズと重なる所定の溶着予定領域に導かれる様子を示す断面図である。
【図３】下ケースの下面壁を展開して示す平面図である。
【図４】ハロゲンランプの放射波長と、アクリル樹脂およびＡＡＳ樹脂それぞれの吸収波長・吸収率特性を示す図である。
【図５】（ａ）は図３に示す線Va-Vaに沿う溶着装置の要部断面図、（ｂ）は図３に示す線Vb-Vbに沿う溶着装置の要部断面図、（ｃ）は灯具ボディのレンズとの溶着予定領域における近赤外光の照射パターンを示す図（図３（ｂ）に示す線Vc-Vcに沿う断面図）である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る溶着装置の要部である下ケースの下面壁を展開して示す平面図（図３に対応する図）である。
【図７】（ａ）は図６に示す線VIIa-VIIaに沿う溶着装置の要部断面図、（ｂ）は図６に示す線VIIb-VIIbに沿う溶着装置の要部断面図、（ｃ）は灯具ボディのレンズとの溶着予定領域における近赤外光の照射パターンを示す図（図６（ｂ）に示す線VIIc-VIIcに沿う断面図）である。
【図８】光通過孔として円孔を溶着予定領域に沿って略等ピッチに設けたケース下面壁を展開して示す平面図である。
【図９】（ａ）は図８に示す線IXa-IXaに沿う溶着装置の要部断面図、（ｂ）は図８に示す線IXb-IXbに沿う溶着装置の要部断面図、（ｃ）は灯具ボディのレンズとの溶着予定領域における近赤外光の照射パターンを示す図（図９（ｂ）に示す線IXc-IXcに沿う断面図）である。
【図１０】シール脚を設けないレンズと灯具ボディを溶着する方法に適用した、第１の実施例に示す溶着装置の要部断面図で、図５（ａ）に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
以下、図面（図１〜５）を用いて、本願発明の第１の実施の形態について説明する。
【００５１】
図１は、本発明の第１の実施例に係る溶着装置１０の断面を示し、図２は、図１中の円Ｘで囲む領域を拡大して示す図で、光透過孔から出射した近赤外光が灯具ボディのレンズと重なる所定の溶着予定領域に導かれる様子を示し、図３は、下ケースの下面壁を展開した平面図で、図４は、近赤外光源であるハロゲンランプの放射波長と、アクリル樹脂およびＡＡＳ樹脂それぞれの吸収波長・吸収率特性を示し、図５は、下ケースの下面壁に設けた光通過孔の構造と、灯具ボディのレンズとの溶着予定領域に照射される近赤外光の照射パターンとを示す。
【００５２】
これらの図において、溶着装置１０は、自動車用灯具構成部品であるＡＡＳ樹脂製灯具ボディ１にアクリル樹脂製レンズ２を重ね合わせ、レンズ２側から、灯具ボディ１におけるレンズ２のシール脚２ａと重なる所定の溶着予定領域Ａに近赤外光を照射することで、溶着予定領域Ａに摩擦熱を発生させ、この摩擦熱により溶着予定領域Ａを溶融して、灯具ボディ１と前面レンズ２を溶着一体化する装置である。
【００５３】
同装置１０は、近赤外光源である細長いハロゲンランプ２３を並行に配置した矩形箱型ケース２０の下面側に、レンズ２を保持するレンズ保持部２５と、溶着予定領域Ａにレンズ２を隔てて正対かつ接近し該溶着予定領域Ａ全域に向けて光源光を照射する光通過孔５Ａとが設けられた、昇降可能な光照射ユニットＵと、光照射ユニットＵの下方に離間して配置され、灯具ボディ１を保持するワーク受治具３０と、を備え、レンズ２を保持した光源ユニットＵを下降し、ワーク受治具３０に保持された灯具ボディ１にレンズ２を重ね合わせて、レンズ２を灯具ボディ１側に加圧した形態に保持しつつ、溶着予定領域Ａに近赤外光を照射するように構成されている。
【００５４】
光照射ユニットＵは、例えば、空気圧シリンダまたは油圧シリンダを備えた昇降機構（図示せず）で支持されるとともに、該昇降機構によって、灯具ボディ１とレンズ２間の重ね合わせ部に作用する加圧力を調整できるように構成されている。
【００５５】
詳しくは、光照射ユニットＵのケース２０は、ハロゲンランプ２３を収容した下方の開口する上ケース２１と、上ケース２１に接続一体化された上方の開口する下ケース２２で構成され、下ケース２２の下面壁２４は、レンズ２前面に整合する形状に形成されて、レンズ２を保持できるように構成されるとともに、必要に応じて、昇降機構（図示せず）によって支持されている上ケース２１から下ケース２２を分離できる。即ち、上ケース２１と下ケース２２は、例えば、それぞれのフランジ部２１ｂ，２２ｂ同士がボルト・ナット２５ａ，２５ｂで締結されており、両者を接続一体化することも分離することも容易である。
【００５６】
レンズ２を保持するレンズ保持部２５は、例えば、下ケース２２の下面壁２４に設けた負圧吸着孔(図示せず)で構成されている。即ち、下面壁２４には、下方に開口する多数の負圧吸着孔(図示せず)が設けられて、レンズ２を吸着保持できるように構成されている。
【００５７】
また、レンズ２を保持するレンズ保持部２５は、下ケース２２下端部を貫通して下面壁２４の下方に突出動作可能な、摺動ピストンを備えたエアシリンダ(図示せず)で構成してもよい。即ち、下ケース２２下端部外周に略直交するように複数のエアシリンダが配設されて、下ケース２２内側に突出した摺動ピストンがレンズ２の外周縁部を抜け止めすることで、下面壁２４にレンズ２を保持できるように構成してもよい。
【００５８】
また、下ケース２２の下面壁２４には、図３に示すように、光通過孔５Ａを構成する円孔２６が溶着予定領域Ａに沿って略等ピッチP1に設けられるとともに、図５（ａ），（ｂ）に示すように、下面壁２４の下側には、円孔２６の内径よりも幅広で、レンズ２のシール脚２ａの板厚に略一致する幅の溝２７が溶着予定領域Ａに沿って設けられている。したがって、円孔２６は、下ケース２２の下面壁２４に設けられた、円孔２６の内径よりも幅広の溝２７を介して下方に開口している。
【００５９】
このため、円孔２６を通過した近赤外光は、図２,５（ａ），（ｂ）に示すように、溝２７の幅一杯にかつ隣接する円孔２６側にまで拡散して、溝２７全体から溶着予定領域Ａ全域に向かう。この結果、光通過孔５Ａから照射された近赤外光によって、溶着予定領域Ａには、図５（ｃ）の斜線で示すように、溶着予定領域Ａ全体を照射する帯状の溝２７に対応する照射領域Ｐ27（照射パターンＰＡ）が形成される。即ち、溶着予定領域Ａ全域に、ほぼ同じ強さの近赤外光が均等に導かれて、溶着予定領域Ａ全域が同時にしかも均一に溶着される。
【００６０】
詳しくは、光通過孔５Ａから照射された近赤外光が最初に入射するレンズ２（１〜２μｍの波長域の光の吸収率の高いアクリル樹脂）では、図４に示すように、光の一部が吸収されるが光の大半が透過し、灯具ボディ(すべての波長域の光の吸収率の高いＡＡＳ樹脂)２の溶着予定領域Ａにおいて、レンズ１を透過した近赤外光の大半が吸収される。そして、灯具ボディ２に吸収された光エネルギーが灯具ボディ２を構成する素材分子を振動させて摩擦熱を発生させる。
【００６１】
そして、光通過孔５Ａによって溶着予定領域Ａに形成される近赤外光の照射パターンは、図５（ｃ）の斜線で示すように、溶着予定領域Ａ全体を照射する帯状のパターンＰ27となって、溶着予定領域Ａ全域に、ほぼ同じ強さの近赤外光が均等に導かれる。このため、灯具ボディ２の溶着予定領域Ａ全域が同時に溶融し、その溶融熱でレンズ１のシール脚２ａも溶融するが、レンズ１が灯具ボディ２に加圧されているので、溶融部が互いに融合し、灯具ボディ１とレンズ２が溶着予定領域Ａ全域において同時に溶着される。
【００６２】
また、ランプ２３から出射した近赤外光は、ケース２０内面で反射を繰り返すことでケース２０内に隈なく散乱し、その強さが均一化、平準化されて、ケース２０内のどの場所においても同じ強さに調整されている。このため、ケース下面壁２４の光通過孔５Ａから出射する近赤外光の強さは、帯状の光通過孔５Ａのどの位置から出射する近赤外光も、その強さは全て同じである。
【００６３】
特に、光照射ユニットＵのケース２０（上ケース２１および下ケース２２）内側には、反射率を上げるアルミ蒸着処理面２１ａ，２２ａが設けられて、ケース２０の内面における反射率が上がる分、均一化、平準化調整された光の強さ自体が増加する（上がる）。そして、下ケース２２の下面壁２４の光通過孔５Ａから出射する近赤外光の強さが増加する分、灯具ボディ１のレンズ２と重なった溶着予定領域Ａ全域に導かれる近赤外光の強さも増加し、灯具ボディ１の溶着予定領域Ａにおいて吸収される光エネルギーも増え、発生する摩擦熱も増える。
【００６４】
さらに、灯具ボディ１のレンズ２と重なった領域が加圧された状態では、ケース下面壁２４の光通過孔５Ａと灯具ボディ１の溶着予定領域Ａが、レンズ２を隔てて正対かつ接近して、光通過孔５Ａと溶着予定領域Ａ間の距離が溶着予定領域Ａに沿ってほぼ一定となる。
【００６５】
このため、灯具ボディ１の溶着予定領域Ａのいずれの場所にも、ほぼ同じ強さの近赤外光が導かれ、灯具ボディ１の溶着予定領域Ａにおいて吸収される光エネルギーは、どの場所においてもほぼ一定で、発生する摩擦熱もほぼ一定となる。したがって、灯具ボディ１のレンズ２と重なった溶着予定領域Ａ全域が同時に均一に溶着される。
【００６６】
また、下ケース２２の内側には、レンズ２での吸収率の高い波長域の近赤外光を吸収するフィルタ２９が光通過孔５Ａを覆うように設けられて、溶着工程においてレンズ２が近赤外光を吸収して熱変形することがないようになっている。
【００６７】
即ち、ケース下面壁２４に設けた光通過孔５Ａから出射した近赤外光が最初に入射するレンズ２（１〜２μｍの波長域の光の吸収率の高いアクリル樹脂）では、光の一部（１〜２μｍの波長域の光）が吸収されるが光の大半が透過するので、レンズ２が近赤外光によって直接溶融することはない。しかし、レンズ２に吸収された光エネルギーが、レンズ２を構成する素材分子を振動させて摩擦熱を発生させ、この摩擦熱でレンズ２が軟化し、灯具ボディ１に対し加圧されているレンズ２が熱変形するおそれがある。
【００６８】
然るに、本実施例では、ケース２０内で均一化、平準化されて同じ強さに調整された近赤外光が光通過孔５Ａを通過する際、レンズ２での吸収率の高い波長域の近赤外光（図４の斜線で示す１〜２μｍの波長域の光）がフィルタ(１〜２μｍの波長域の光の吸収率の高いアクリル樹脂製フィルタ)２９によって吸収（カット）されるので、光通過孔５Ａから照射される近赤外光、即ち、レンズ２に入射する近赤外光は、レンズ２での吸収率の低い波長域の光となって、レンズ２にはほとんど吸収されず、レンズ２の発熱による熱変形が抑制される。
【００６９】
また、ケース下面壁２４を構成する、光通過孔である円孔２６に囲まれた内側領域（円孔２６の内側領域）Ｓ１とその外側領域（円孔２６の外側領域）Ｓ２とは、隣接する円孔２６間の共通の周縁部２６ａで接続されているので、溶着工程においてケース下面壁２４にレンズ２を介して上向きに作用する加圧力に対し、ケース下面壁２４は十分な強度を持つ。
【００７０】
特に、円孔２６を通過した近赤外光は、溝２７の幅一杯にかつ隣接する円孔２６側にまで拡散して、溝２７全体から溶着予定領域Ａの全域に向かうので、円孔２６の内径を溶着予定領域Ａの幅（レンズ２のシール脚２ａの幅）よりもある程度小さく、かつピッチP1を、図８（光通過孔を円孔５だけで構成する場合）の円孔５のピッチPよりもある程度大きく設定することで、隣接する円孔２６間の共通の周縁部２６ａの横断面積が増え、ケース下面壁２４の強度を確保できる。
【００７１】
また、光照射ユニットのケース下面壁２４に円孔２６および溝２７を設けるには、ケース下面壁２４に溝２７加工を施した後、溝２７の底面に円孔２６加工を施すことで、簡単に加工できる。
【００７２】
次に、図６，７に基づいて、本発明の第２の実施例に係る溶着装置を説明する。図６は、第２の実施例に係る溶着装置１０Ａの要部である下ケース２２の下面壁２４を展開して示す平面図（図３に対応する図）、図７（ａ），（ｂ）は、下ケース２２の下面壁２４に設ける光透過孔５Ｂの構造を示し、（ｃ）は、灯具ボディのレンズとの溶着予定領域に照射される近赤外光の照射パターンを示す。
【００７３】
この第２の実施例では、下ケース２２の下面壁２４に設けた光通過孔５Ｂの構造が、第１の実施例における光通過孔５Ａと相違するが、その他の構成は、前記第１の実施例と同一であるため、光通過孔５Ｂの構造について詳しく説明し、その他の構成についての説明は省略する。
【００７４】
図６，７において、下ケース２２の下面壁２４には、灯具ボディ２の溶着予定領域Ａに沿って略等ピッチP2に設けた円形の長孔２８で構成された光通過孔５Ｂが設けられている。
【００７５】
長孔２８の溶着予定領域Ａに沿った方向（長径方向）に対向する内周面２８ａは、光通過方向に拡径するテーパ形状に形成されて、隣接する長孔２８に対応する拡散長円形照射領域Ｐ２８同士が溶着予定領Ａにおいて互いに一部重なるように構成されている。なお、拡散長円形照射領域Ｐ２８同士が一部重なる領域は、図７（ｂ），（ｃ）において、符号Ｐ２８ａで示す。
【００７６】
特に、長孔２８の短径の長さを溶着予定領域Ａの幅（レンズ２のシール脚２ａの板厚）に一致させることで、光通過孔５Ｂ（長孔２８）によって溶着予定領域Ａに形成される照射パターンは、図７（ｃ）に示すように、長孔２８に対応する拡散長円形照射領域Ｐ２８が互いに一部重なって、溶着予定領域Ａに沿って等ピッチに連続する、溶着予定領域Ａ全体を照射するパターンＰＢとなる。このため、溶着予定領域Ａ全域に、ほぼ同じ強さの近赤外光線が均等に導かれて、溶着予定領域Ａ全域が同時にしかも均一に溶着される。
【００７７】
なお、図７（ｃ）に示す照射パターンＰＢは、斜線で示すように、溶着予定領域Ａ全体を照射するパターンではあるが、長孔２８に対応する拡散長円形照射領域Ｐ２８同士の重なる領域Ｐ２８aの幅方向外側に、隣接する長孔２８間の共通の周縁部２８ｂで光が遮光されることに起因した微小な三角形状の非照射領域Ｐ２８bが顕れる。
【００７８】
しかし、非照射領域Ｐ２８bが顕れる位置は、隣接する長孔２８の拡散長円形照射領域Ｐ２８同士が重なることで、灯具ボディ１に吸収される光エネルギーも大きく、それだけ溶融熱も高い。このため、灯具ボディ１の拡散長円形照射領域Ｐ２８が溶融する際、その溶融熱で非照射領域Ｐ２８bも同時に溶融するため、溶着予定領域Ａ全域が同時にしかも均一に溶着されることに、非照射領域Ｐ２８bの存在が影響することはない。
【００７９】
また、ケース下面壁２４を構成する、略等ピッチP2で連続する長孔２８に囲まれた内側領域（光通過孔５Ｂの内側領域）Ｓ１とその外側領域（光通過孔５Ｂの外側領域）Ｓ２とは、隣接する長孔２８間の共通の周縁部２８ｂで接続されているが、隣接する長孔２８間の共通の周縁部２８ｂの横断面積は、溶着工程においてケース下面側に作用する加圧力に対し十分な強度を確保できる所定値に設定されている。
【００８０】
また、光照射ユニットＵのケース下面壁２４に、光通過孔５Ｂである長孔２８を略等ピッチに設ける加工は、例えば、テーパ形状に加工した刃物を用いて、ケース下面壁２４の下側方から略等間隔に下面壁２４を打ち抜くことで、非常に簡単に加工できる。
【００８１】
なお、前記した第１，第２の実施例では、ケース下面壁２４の光通過孔５Ａ，５Ｂから出射した近赤外光は、レンズ２のシール脚２ａを透過して灯具ボディ１の溶着予定領域Ａに導かれるため、シール脚２ａが長いとそれだけシール脚２ａに吸収される光量が増えて、灯具ボディ１の溶着予定領域Ａに導かれる光量が減少し、灯具ボディ１が吸収する光エネルギーも減少する。このため、溶着工程において、灯具ボディ１およびレンズ２（シール脚２ａ）が溶融し、両者が溶着されるまでの時間もそれだけ延びる。
【００８２】
したがって、溶着工程に要す時間を短縮するためには、レンズ２のシール脚２ａの長さを短くすることが望ましい。
【００８３】
また、前記した第１，第２の実施例では、灯具ボディ１とレンズ２のシール脚２ａとを溶着するように構成されているが、シール脚２ａが設けられていないレンズ２と灯具ボディ１を溶着することもできる。
【００８４】
例えば、図１０は、第１の実施例に示す溶着装置１０を適用して、シール脚２ａが設けられていないレンズ２と灯具ボディ１を溶着する方法を示している。
即ち、ワークである灯具ボディ１には周壁１ａが設けられており、レンズ２には、シール脚２ａが設けられていない。
【００８５】
このため、この図１０に示す溶着方法では、灯具ボディ１にレンズ２を重ね合わせ、灯具ボディ１の周壁１ａのレンズ２と重なる所定の溶着予定領域Ｂを加圧した形態に保持しつつ、該溶着予定領域Ｂに近赤外光を照射するが、レンズ２にシール脚２ａが設けられていない分、前記した図１〜５に示す溶着方法と比べて、以下の２点が相違する。
【００８６】
第１には、溶着予定領域Ｂが光通過孔５Ａにいっそう接近した形態となるため、光通過孔５Ａから照射された近赤外光がその強さをほとんど低下させることなく、溶着予定領域Ｂに導かれて、灯具ボディ１の周壁１ａが吸収する光エネルギーが増加する。
【００８７】
第２には、光通過孔５Ａから照射された近赤外光のシール脚２ａ透過に伴う光量の低下がない分、溶着予定領域Ｂに導かれる光量が増え、灯具ボディ１（の周壁１ａ）が吸収する光エネルギーも増加する。
【００８８】
また、前記した第１の実施例方法における溶着予定領域Ａは、灯具ボディ１におけるレンズ２のシール脚２ａが当接する部分であるのに対し、この図１０に示す溶着方法における溶着予定領域Ｂは、灯具ボディ１の周壁１ａのレンズ２と当接する部分である。
【００８９】
即ち、溶着予定領域Ａは、灯具ボディ１の連続面における、シール脚２ａが当接する部分で、吸収した光エネルギーにより溶着予定領域Ａに摩擦熱が発生したとしても、溶着予定領域Ａ内外の広範囲に熱が伝達されてしまうため、溶着予定領域Ａが溶融温度になるまで時間がかかる。即ち、溶着予定領域Ａの熱容量が大きいため、溶着予定領域Ａが溶融するまで時間がかかる。
【００９０】
一方、溶着予定領域Ｂは、灯具ボディ１の周壁１ａのレンズ２と当接する部分であるため、吸収した光エネルギーにより溶着予定領域Ｂに発生した摩擦熱は、周壁１ａに伝達されるに過ぎず、溶着予定領域Ｂが溶融温度になるまでの時間がそれだけ短い。即ち、溶着予定領域Ｂは、溶着予定領域Ａよりも熱容量が小さいため、溶着予定領域Ａが溶融する時間よりも短時間で溶融する。
【００９１】
したがって、この図１０に示す溶着方法によれば、灯具ボディ１の周壁１ａおよびレンズ２が溶融し、両者が溶着されるまでの時間が短くなる分、マシンタイムがさらに短縮されるとともに、溶着工程時間も短縮される。
【符号の説明】
【００９２】
１  ワークである灯具ボディ
２  ワークであるレンズ
２ａ  シール脚
５Ａ，５Ｂ  光通過孔
Ａ，Ｂ  灯具ボディのレンズと重なる所定の溶着予定領域
１０，１０Ａ  溶着装置
Ｕ  光照射ユニット
２０  光照射ユニットのケース
２１  上ケース
２１ａ，２２ａ  アルミ蒸着面
２２  下ケース
２３  近赤外光源であるハロゲンランプ
２４  下ケースの下面壁
Ｓ１  ケース下面壁の光通過孔に囲まれた内側領域
Ｓ２  ケース下面壁の光通過孔に囲まれた外側領域
２５  レンズ保持部
２５ａ，２５ｂ  上下のケースを接続するボルト・ナット
２６  光通過孔を構成する円孔
２７  光通過孔を構成する溝
Ｐ１  円孔のピッチ
２８  光通過孔を構成する長孔
２８ａ  長孔のテーパ形状内周面
Ｐ２  長孔のピッチ
ＰＡ，ＰＢ  溶着予定領域に形成される照射パターン
Ｐ27  溝に対応する照射領域
Ｐ２８  長孔に対応する拡散長円形照射領域
Ｐ２８b  非照射領域
２９  フィルタ
３０  ワーク受治具
【図１】
2018052055.tif 000003
【図２】
2018052055.tif 000004
【図３】
2018052055.tif 000005
【図４】
2018052055.tif 000006
【図５】
2018052055.tif 000007
【図６】
2018052055.tif 000008
【図７】
2018052055.tif 000009
【図８】
2018052055.tif 000010
【図９】
2018052055.tif 000011
【図１０】
2018052055.tif 000012