(57)【要約】【課題】レーザ透過性あるいはレーザ非透過性樹脂部品同士の溶着を可能にするとともに樹脂部品の形状によってレーザ照射ヘッドの取付位置が制約されないようにする。【解決手段】レーザ透過性樹脂部品と、レーザ非透過性樹脂部品を上下にサンドイッチ状に積層し、その材質の異なる樹脂部品間の接合面部分の側方位置にレーザ照射装置のレーザ照射ヘッドを配置し、このレーザ照射ヘッドより前記接合面の端部に向けてレーザ光を照射する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ透過性樹脂部品と、レーザ非透過性樹脂部品の一方を中心に配置しかつ他方の樹脂部品をその上下にサンドイッチ状に積層し、その材質の異なる樹脂部品間の接合面部分に対してレーザ光線が照射可能な接合面の側方位置にレーザ照射装置の照射ヘッドを配置し、このレーザ照射ヘッドより前記接合面の端部に向けてレーザ光を照射して前記材質の異なる樹脂部品の複数の接合面部分を溶着するようにしたことを特徴とする樹脂部品のレーザ溶着方法。
【請求項２】
前記材質の異なる樹脂部品間の複数の接合面部分に対してレーザ光が同時に照射可能な側方位置にレーザ照射装置の照射ヘッドを配置し、このレーザ照射ヘッドより照射されるレーザ光の光軸が前記接合面とほぼ平行な方向なるようにレーザ光を照射して前記材質の異なる樹脂部品の複数の接合面部分を同時溶着するようにしたことを特徴とする請求項１記載の樹脂部品のレーザ溶着方法。
【請求項３】
前記材質の異なる樹脂部品の積層構造は、レーザ非透過性樹脂部品を中心に配置し、レーザ透過性樹脂部品をその上下にサンドイッチ状に配置してレーザ光による溶着を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の樹脂部品のレーザ溶着方法。
【請求項４】
前記材質の異なる樹脂部品間の複数の接合面部分に対してレーザ光が照射可能な接合面の側方位置にレーザ照射装置のレーザ照射ヘッドを配置し、このレーザ照射ヘッドより前記接合面の一方に角度を持ってレーザ光を照射後、レーザ照射ヘッドの角度を変更した後、他方の接合面にレーザ光を照射して前記材質の異なる樹脂部品の複数の接合面部分を順次溶着するようにしたことを特徴とする請求項１記載の樹脂部品のレーザ溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、樹脂部品を積層するとともにその樹脂部品の接合面部分にレーザ光を照射して樹脂部品を溶着接合する樹脂部品のレーザ溶着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、軽量化及び低コスト化などの観点から、自動車部品など、各種分野の部品を樹脂化して樹脂成形品で構成するようになってきている。またその樹脂成形品は、生産性の観点からかかる樹脂成形品を予め複数の成形品に分割して成形し、これら成形品を互いに溶着接合する方法が採用されている。
【０００３】
かかる成形品の接合方法としては、図５に示すようにレーザ透過性の第１樹脂部品１に対してレーザ非透過性の第２樹脂部品２を用意し、その各樹脂部品１、２を積層するとともに、レーザ透過性の第１樹脂部品１側上方にレーザ照射装置のレーザ照射ヘッド３を配置し、このレーザ照射ヘッド３から第１樹脂部品１めがけてレーザ光を照射し、その第１樹脂部品１を透過しかつその接合面５部分に到達したレーザ光にてその接合面５部分の樹脂を溶かして両者を溶着するようにしている。
【０００４】
特開２００２−２９２７４１号公報には、上記した従来方法と同様の接合方法が開示されている。すなわち、レーザ透過性材料のレンズならびにレーザ非透過性材料のランプボディの嵌合凸部と嵌合凹部を嵌めて一体化するに際し、そのレーザ透過性材料のレンズ側に配置されたレーザ照射ヘッドからレーザ非透過性材料のランプボディに向けてレーザ光を照射し、その接合面部分を溶着接合する接合方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２００２−２９２７４１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来の溶着方法において、両樹脂部品１、２の接合面５部分にレーザ照射ヘッド３からのレーザ光を照射するためには、両樹脂部品１、２の少なくとも一方がレーザ透過性の樹脂部品１であることが必須であり、このような理由から、かかる従来の溶着方法では、接合される樹脂部品としてレーザ透過性樹脂部品とレーザ非透過性樹脂部品の組合せのみに適応できるが、レーザ透過性樹脂部品同士あるいはレーザ非透過樹脂部品同士といった同材質の樹脂部品の溶着接合には適応できないという問題があった。
【０００７】
またレーザ照射ヘッド３をレーザ透過性の第１樹脂部品１側にその接合面５と対向して配置しているため、樹脂部品１の形状によっては照射ヘッド３と樹脂部品とが干渉したり、またその干渉回避のためレーザ照射ヘッド３の取付けに制約を受けたり、さらにはレーザ光が樹脂部品に遮られてレーザ光を最適角度で照射できなくなるなどの問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために発明されたもので、請求項１に記載の発明は、レーザ透過性樹脂部品と、レーザ非透過性樹脂部品の一方を中心に配置しかつ他方の樹脂部品をその上下にサンドイッチ状に積層し、その材質の異なる樹脂部品間の接合面部分に対してレーザ光線が照射可能な接合面の側方位置にレーザ照射装置のレーザ照射ヘッドを配置し、このレーザ照射ヘッドより前記接合面の端部に向けてレーザ光を照射して前記材質の異なる樹脂部品の複数の接合面部分を溶着するようにした樹脂部品のレーザ溶着方法である。
【０００９】
上記のように構成した請求項１にかかる発明では、レーザ非透過性樹脂部品同士あるいはレーザ透過性樹脂部品同士など溶着できる対象物の制約がなくなり、樹脂部品の構成材料をその機能に応じた最適な材料選択が可能となる効果を有する。
【００１０】
しかも溶着する各樹脂部品の接合面の側方より接合面端部に向けてレーザ光を照射することで、レーザ照射ヘッドを樹脂部品より離れて設置可能となり、樹脂部品の形状によってレーザ照射ヘッドの取付位置が制約されたり、またレーザ光の照射角度が制約されたりすることがなくなるという効果を有する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記材質の異なる樹脂部品間の複数の接合面部分に対してレーザ光が同時に照射可能な側方位置にレーザ照射装置のレーザ照射ヘッドを配置し、このレーザ照射ヘッドより照射されるレーザ光の光軸が前記接合面とほぼ平行な方向なるようにレーザ光を照射して前記材質の異なる樹脂部品の複数の接合面部分を同時溶着するようにした樹脂部品のレーザ溶着方法である。
【００１２】
上記請求項２にかかる発明では、請求項１の効果に加えて、溶着する各樹脂部品の接合面の側方すなわち接合面に平行に近い角度でレーザ光を照射することで、複数の接合面の溶着を同時に行うことが可能になり、短時間に溶着作業を行うことができるという効果を有する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、前記材質の異なる樹脂部品の積層構造は、レーザ非透過性樹脂部品を中心に配置し、レーザ透過性樹脂部品をその上下にサンドイッチ状に配置してレーザ光による溶着を行うようにした樹脂部品のレーザ溶着方法である。
【００１４】
上記請求項３にかかる発明では、請求項１の効果に加えて、レーザ透過性樹脂部品同士の溶着が可能になるという効果を有する。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１において、前記材質の異なる樹脂部品間の複数の接合面部分に対してレーザ光線が照射可能な接合面の側方位置にレーザ照射装置のレーザ照射ヘッドを配置し、このレーザ照射ヘッドより前記接合面の一方に角度を持ってレーザ光を照射後、レーザ照射ヘッドの角度を変更した後、他方の接合面にレーザ光を照射して前記材質の異なる樹脂部品の複数の接合面部分を順次溶着するようにした樹脂部品のレーザ溶着方法である。
【００１６】
上記請求項４にかかる発明では、請求項１の効果に加えて、レーザ照射ヘッドの角度を２つの角度位置に設定するのみで、より大きな照射角度で複数の接合面の夫々に対して照射することができ、より確実に異種の樹脂部品同士を溶着できるという効果を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。図１において、１０は対象工作物としてのガソリンタンクで、第１樹脂部品１１、第２樹脂部品１２、第３樹脂部品１３より構成され、その材質としては、ＭＥＰＥ（強化ポリエチレン）が用いられている。これら樹脂部品において第１、第２樹脂部品１１，１２は、耐候性を高めるための添加剤が加えられているため、レーザ非透過性樹脂として機能するが、第３樹脂部品１３は特別な添加剤は加えられておらず、レーザ透過性樹脂として機能するようになっている。
【００１８】
かかる樹脂部品はガソリンタンクを構成するため、その第１、第２樹脂部品１１、１２はその周縁部を断面Ｌ字形状に折曲げた折曲接合部１１ａ、１２ａを有し、その一対の折曲接合部１１ａ、１２ａの間に板状の第３樹脂部品１３をサンドイッチ状に積層した構造となっている。
【００１９】
これら樹脂部品１１、１２、１３の溶着には、例えばＹＡＧ：Ｎｄ３＋レーザ（レーザ光の波長：１０６０ｎｍ）や、半導体レーザ（レーザ光の波長：５００〜１０６０ｎｍ）などのレーザ光を用いることができる。レーザ照射装置はレンズなどからなるレーザ照射ヘッド５０を有し、このレーザ照射ヘッド５０を前記第１、第２、第３樹脂部品１１、１２、１３の側方位置、すなわちサンドイッチ状に積層された折曲接合部１１ａ、１２ａの端部１１ｂ、１２ｂ側に設置され、かかるレーザ照射ヘッド５０から照射されるレーザ光にて第１、第２、第３樹脂部品１１、１２、１３を接合面１５、１６において一体的に溶着接合できるようになっている。
【００２０】
なお、かかるレーザ照射ヘッド５０は、ロボットのハンドに取付けられ、ロボットに所定の動作を指令することで、レーザ照射ヘッド５０を上記対象工作物であるガソリンタンク１０に対して移動させたり、あるいは位置決めするようになっている。
【００２１】
上記したように、前記レーザ照射ヘッド５０を前記第１、第２、第３樹脂部品１１、１２、１３の側方位置、すなわちサンドイッチ状に積層された折曲接合部１１ａ，１２ａの端部１１ｂ、１２ｂ側に設置されているため、前記レーザ照射ヘッド５０からのレーザ光はその光軸Ｌが接合面１５、１６とほぼ平行になるよう照射され、その結果、レーザ光は、折曲接合部１１ａ、１２ａの端部１１ｂ、１２ｂ側から接合面１５、１６端部に向かって照射され、さらにレーザ光はレーザ透過性の第３樹脂部品１３の端部１３ｂを透過して接合面１５、１６部分に到達する。
【００２２】
しかる状態においてロボットによりレーザ照射ヘッド５０を折曲接合部１１ａ、１２ａの外縁に沿って、すなわち図２に示す矢印Ｋ方向に移動させることで、その接合面１５、１６部分はレーザ光の照射エネルギにて幅Ｓの範囲内において第３樹脂部品１３が帯状に溶融し、その結果これらレーザ非透過性樹脂からなる第１、第２樹脂部品１１、１２と、レーザ透過性樹脂からなる第３樹脂部品１３とがその全周に亘ってサンドイッチ状態で一体的に溶着結合される。
【００２３】
なお、この種レーザ溶着では、レーザ光のエネルギが接合面１５、１６に有効に機能するためには、レーザ光を接合面１５、１６に対して一定角度以上の照射角度θをもって照射する必要がある。しかるにこの第１実施態様の場合、第１、第２、第３樹脂部品１１、１２、１３の端部、すなわち折曲接合部１１ａ、１２ａの端面１１ｂ、１２ｂ側口元近傍において所定角度θ以上となるため、その口元近傍すなわち幅Ｓ部分において樹脂が確実に溶着接合される。
【００２４】
本発明は、上記実施態様に何ら限定されるものではなく、当業者の知識に基いて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる
例えば、第１実施態様ではレーザ非透過性の第１、第２樹脂部品１１、１２間にレーザ透過性の第３樹脂部品１３をサンドイッチ状にはさみこんで溶着接合する工作物１０を対象として説明したが、本発明のレーザ溶着方法は、このような対象工作物１０の溶着方法に限定されるものではなく、図３に示す第２実施形態、すなわちレーザ透過性の第１、第２樹脂部品３１、３２を上下に配し、かつその第１、第２樹脂部品３１、３２間にレーザ非透過性の第３樹脂部品３３をサンドイッチ状に挟み込みこんで溶着結合するような対象工作物３０の溶着にも適応できる。
【００２５】
かかる対象工作物３０の場合、レーザ照射ヘッド５０からのレーザ光は第１、第２樹脂部品３１、３２の各折曲接合部３１ａ、３２ａの端面３１ｂ、３２ｂから浸入して、第１、第２、第３樹脂部品３１、３２、３３の各接合面３５、３６に照射される。このレーザ光の照射エネルギによって第１、第２樹脂部品３１、３２はその接合面３５、３６部分において第３樹脂部品３３に一体的に溶着される。
【００２６】
なお、この第２実施態様においても第１実施態様と同様にレーザ光のエネルギが接合面３５、３６に有効に機能するためには、レーザ光を接合面３５、３６に対して一定角度以上の照射角度θをもって照射する必要がある。しかるにこの第２実施態様の場合、第１、第２、第３樹脂部品３１、３２、３３の端面側口元部分において所定角度θ以上となるため、その口元部分すなわち幅Ｓ部分において樹脂部品が確実に溶着接合される。
【００２７】
さらに、第１実施態様では、レーザ照射ヘッド５０から照射されるレーザ光の光軸Ｌが接合面３５、３６にほぼ平行になるよう設置するとともに複数の接合面３５、３６を同時に溶着する溶着方法を採用しているが、本発明の溶着方法は、このような対象工作物の溶着方法に限定されるものではなく、図４に示す第３実施形態のようにレーザ照射ヘッド５０から照射されるレーザ光の光軸Ｌを接合面１５，１６に対して若干の傾きを持って照射するようにしても良い。
【００２８】
かかるレーザ照射ヘッド５０の設置形態によると図４（Ａ）に示すように、接合面１５に対して照射角度θ１（θ１＞θ）となって第１実施形態のレーザ光の照射角度θより大きくとることができるので、レーザ光のエネルギがより有効に接合面１５に作用し、より確実な溶着が期待できる。
【００２９】
なお、かかる第３実施形態によると反対側の接合面１６部分への照射角度が小さくなったり、またさらに大きくレーザ照射ヘッド５０を傾けるとレーザ照射光がもう反対側の接合面１６に照射されなくなったりするが、この第３実施形態の溶着方法によると、一方の接合面１５を溶着後、レーザ照射光が他方の接合面１６に向かって照射されるようにレーザ照射ヘッド５０の向きを図４（Ｂ）に示すように下向きに角度変更することで、他方の接合面１６に対しても大きな照射角度θ１を持たせて溶着作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる樹脂部品のレーザ溶着方法の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明にかかる樹脂部品のレーザ溶着方法を示す図１のＡ矢視図である。
【図３】本発明にかかる樹脂部品のレーザ溶着方法の第２実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明にかかる樹脂部品のレーザ溶着方法の第３実施形態を示す説明図である。
【図５】従来の樹脂部品のレーザ溶着方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０、３０      ガソリンタンク（工作物）
１１、３１      第１樹脂部品
１２、３２      第２樹脂部品
１３、３３      第３樹脂部品
１１ａ、１２ａ、３１ａ、３２ａ    折曲接合部
１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ            端部
３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ            端部
１５、１６、３５、３６            接合面
５０            レーザ照射ヘッド
Ｌ              光軸
θ、θ１        照射角度
【図１】
2004223935.tif 000003
【図２】
2004223935.tif 000004
【図３】
2004223935.tif 000005
【図４】
2004223935.tif 000006
【図５】
2004223935.tif 000007