(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光透過性を有する第１の樹脂部材とレーザ光を吸収して加熱される第２の樹脂部材とを重ね、これらをレーザ光透過性を有するシートで覆い、シートと樹脂部材との間の空気を抜くことで第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを固定し、次いで前記シート及び第１の樹脂部材を通して接合部にレーザ光を照射し、該接合部を溶融せしめて第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを接合することを特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項２】
少なくとも一方がレーザ光透過性を有する第１の部材と第２の部材とをレーザ光を吸収して加熱されることで接着作用を発揮する接着剤を介して重ね、これらをレーザ光透過性を有するシートで覆い、シートと前記部材との間の空気を抜くことで第１の部材と第２の部材とを固定し、次いで前記シート及びレーザ光透過性を有する部材を通して接合部にレーザ光を照射し、接着剤を加熱して第１の部材と第２の部材とを接合することを特徴とするレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光を利用して樹脂部材同士、或いは樹脂部材以外の部材を接合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂にはレーザ光透過率の高い樹脂と、レーザ光吸収率の高い樹脂があり、レーザ光吸収率の高い樹脂にレーザ光を照射すると当該樹脂は加熱され溶融する。
この現象を利用して本出願人は、レーザ光を透過する（透過率が高い）樹脂とレーザ光を吸収する（吸収率が高い）樹脂とを重ね、レーザ光を透過する樹脂の側から樹脂を重ねた部分にレーザ光を照射し、レーザ光を吸収する樹脂の一部を溶融せしめることで、樹脂部材同士を接合する方法を提案した（特公平５−４２３３６号公報）。また、同公報では、樹脂部材を加熱する代わりに樹脂部材間に介在せしめた接着剤をレーザ光で加熱することで樹脂部材同士を接合する方法も提案した。
【０００３】
上記提案は原理的なものであり、実際に樹脂部材同士を接合する場合には、互いの樹脂をレーザ光の照射中に動かないように固定する必要がある。この固定方法としては、特開平１１−３４８１３２号公報に開示されるように、一方の樹脂部材の上に他方の樹脂部材を重ね、この上から冶具で押さえ付ける方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
レーザ光を利用した接合方法の利点の１つは、レーザ光を照射するレーザヘッドをＮＣ制御により３次元空間で自由に移動せしめることにより、複雑形状部であっても短時間のうちに確実に接合できることである。
【０００５】
しかしながら、上記したように、レーザ光を照射する際に樹脂部材同士を何らかの手段で固定する必要がある。特開平１１−３４８１３２号公報に開示されるような冶具を用いた場合には、レーザヘッドが移動する際に冶具に干渉することを避けなければならず、その結果、レーザヘッドの移動に制約が課せられてしまう。特に、大型樹脂部品あるいは複雑な形状の樹脂同士を接合する場合にはその傾向が顕著になる。
【０００６】
また、固定冶具が押さえている箇所は固定冶具自身が邪魔することになって接合することができず、更に機種変更があった場合には、新たな固定冶具を用意しなければならないなどコスト的な不利もある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明にかかるレーザ溶接方法は、レーザ光透過性を有する第１の樹脂部材とレーザ光を吸収して加熱される第２の樹脂部材とを重ね、これらをレーザ光透過性を有するシートで覆い、シートと樹脂部材との間の空気を抜くことで第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを固定し、次いで前記シート及び第１の樹脂部材を通して接合部にレーザ光を照射し、該接合部を溶融せしめて第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを接合する。
【０００８】
例えば、受け台上に第２の樹脂部材をセットし、この上に第１の樹脂部材を重ね、更にこの上をシートで覆い、シートと樹脂部材との間の空気を抜くことでシートは受け台に密着し、樹脂部材同士がシートによって固定される。尚、本発明にあっては受け台については必ずしも用いる必要はない。更に、本発明におけるシートで覆う態様にはシートで袋を形成し、この袋の中に樹脂部材を入れて減圧して固定する態様も含む。
【０００９】
また、部材同士の接合部にレーザ光の吸収率が高い接着剤を介在させて接合する場合には、請求項２に記載したように、互いに接合される第１及び第２の部材は樹脂以外、例えばガラスなどでもよく、少なくとも一方がレーザ光を透過する部材であればよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は受け冶具に樹脂部材をセットした状態を示す斜視図、図２は樹脂部材をレーザ溶接している状態の断面図、図３は図２の要部拡大断面図である。
【００１１】
図中１は受け台であり、この受け台1上にインストルメントパネル２とダクト３が重ねてセットされている。本実施例の場合、インストルメントパネル２はレーザ光の吸収率が高い材料からなり第２の樹脂部材に相当する。またダクト３はレーザ光の透過率が高い材料からなり第１の樹脂材料に相当する。
【００１２】
受け台１の上面の周囲には気密シール４が設けられ、この気密シール４に周縁部が重なるように柔軟性のあるシート５がインストルメントパネル２とダクト３を覆っている。このシート５は熱可塑性樹脂や天然ゴムからなりレーザ光を透過する特性を持つ。尚、シート５はレーザ光を透過する特性があればよく必ずしも透明である必要はない。
【００１３】
シート５の一部には吸引口６が設けられ、この吸引口６を真空ポンプにつなげている。尚、図示例では吸引口６を２つ設けているがその数は任意である。
【００１４】
また、受け台１の上方にはＹＡＧレーザなどの赤外レーザ光を照射するレーザヘッド７を配置している。このレーザヘッド７はＮＣ制御により３次元空間で移動する。
【００１５】
以上において、押さえプレート８などによってシート５の周囲を気密シール４に押し付けた状態で、吸引口６から吸引すると、シート５がインストルメントパネル２とダクト３に密着し、図２に示すように大気圧によってインストルメントパネル２とダクト３を受け台１に押え付ける。
【００１６】
そして、図３に示すように、レーザヘッド７からレーザ光を接合部に向けて照射する。すると、レーザ光の殆んどはシート５及びダクト３を透過し、インストルメントパネル２に吸収され、その結果インストルメントパネル２が加熱され、この加熱によってインストルメントパネル２及びダクト３の一部が溶融し、互いに接合する。
【００１７】
図４はインストルメントパネル２もレーザ光を透過する場合の接合方法を説明した図であり、この場合にはダクト３とインストルメントパネル２との間にレーザ光の吸収率が高い接着剤９を介在せしめ、この接着剤をレーザ照射によって溶融せしめる。
【００１８】
図示例にあっては、インストルメントパネル２とダクト３とを接合する例をしめしたが、本発明はこれ以外の樹脂製品は勿論のこと、レーザ光を透過する部材であれば樹脂部材でなくとも接合することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、レーザ光を利用して２つの部材を接合する際に、レーザ光を透過するシートによって互いに接合される部材を覆い、部材とシートとの間の空気を抜いてシートを部材に密着せしめることで部材同士を固定するようにしたので、従来のような固定冶具を用いる必要がなくなり、レーザヘッドの移動と干渉する部材をなくすことができる。
【００２０】
その結果、レーザヘッドは３次元空間において自由に移動できるので、大型樹脂製品或いは複雑形状品であっても短時間のうちに任意の箇所を接合することができる。
【００２１】
また、製品ごとに固定冶具を用意する必要がなくなり、更にシートは何回でも繰り返し使用することができるので、コスト的にきわめて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】受け冶具に樹脂部材をセットした状態を示す斜視図
【図２】樹脂部材をレーザ溶接している状態の断面図
【図３】図２の要部拡大断面図
【図４】別実施例を示す図３と同様の断面図
【符号の説明】
１…受け台、２…インストルメントパネル、３…ダクト、４…気密シール、５…シート、６…吸引口、７…レーザヘッド、８…押さえプレート、９…接着剤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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