(57)【要約】【課題】信頼性の高い溶着を実現する一方で、設備費の増大を抑制した溶着方法および溶着装置を提供する。【解決手段】被溶着部（ランプボディ１，前面カバー２）の帯状に延長された溶着部３にレーザ光を投射して溶着を行う溶着装置１００であって、溶着部３の延長方向に沿って配設された第１のレーザ投射手段１０４と、被溶着物１，２の溶着部３を密接状態とするための透明治具１０２と、第１のレーザ投射手段１０４からのレーザ光の光束形状を整形する光整形部１１０とを備える。光整形部１１０はレーザ光の光束形状を溶着部３の延長方向（Ｌ方向）に拡大し、幅方向（Ｗ方向）には幅寸法に一致させるレンズで構成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状に延長された被溶着物の溶着部にレーザ光を投射して溶着を行う溶着方法であって、前記溶着部に対向して第１のレーザ投射手段を配設し、当該第１のレーザ投射手段から出射されたレーザ光を透明治具を透過させて前記溶着部に投射する際に、当該透明治具に設けた光整形部により前記レーザ光の光束形状を前記溶着部の延長方向に拡大し、前記溶着部の幅方向には幅寸法に一致させるように整形して前記溶着部に投射することを特徴とする溶着方法。
【請求項２】
前記第１のレーザ投射手段は前記溶着部の延長方向の一部領域にレーザ光を投射し、前記溶着部の他の領域はレーザ光を偏向制御する第２のレーザ投射手段によりレーザ光を投射することを特徴とする請求項１に記載の溶着方法。
【請求項３】
帯状に延長された被溶着物の溶着部にレーザ光を投射して溶着を行う溶着装置であって、前記溶着部に対向して配設された第１のレーザ投射手段と、前記被溶着物の溶着部を密接状態とするための透明治具と、前記透明治具に設けられて各レーザ投射手段から出射されたレーザ光を当該透明治具を透過させる際にレーザ光の光束形状を整形する光整形部とを備えており、前記光整形部は前記レーザ光の光束形状を前記溶着部の延長方向に拡大し、前記溶着部の幅方向には幅寸法に一致させる光屈折手段または光反射手段で構成されることを特徴とする溶着装置。
【請求項４】
前記光整形部は、溶着部の延長方向に光を発散させ、溶着部の幅方向に光を集光するレンズまたは光反射器で構成されることを特徴とする請求項３に記載の溶着装置。
【請求項５】
前記溶着部の他の領域にレーザ光を偏向しながら投射する第２のレーザ投射手段を備え、前記複数の第１のレーザ投射手段は前記第２のレーザ投射手段でレーザ光が投射されない前記溶着部の延長方向の一部領域に沿って配設される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】
前記第１のレーザ投射手段はフラッシュ式レーザ投射装置であり、前記第２のレーザ投射手段はガルバノ式レーザ投射装置であることを特徴とする請求項３ないし５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】
本発明は溶着部にレーザ光等の光を投射して信頼性の高い溶着を実現する溶着方法及び溶着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用ランプを製造する工程の一つに容器状をしたランプボディに透明な前面カバーを一体的に固着する工程があり、この固着する工程としてランプボディと前面カバーを溶着する方法が用いられている。例えば、図１のように前面を開口した容器状のランプボディ１と、このランプボディ１の当該前面開口に固着する透明な樹脂製の前面カバー２とでランプハウジングを構成する場合に、ランプボディ１の前面開口の周縁部１ａと、前面カバー２の周縁部２ａを密接させ、これらの密接した部位において両者を溶着している。この例では前面カバー２の周縁部に内面側（図１の下側）にシール脚２１を壁状に突出形成し、このシール脚２１の端面２１ａと周縁部１ａとを溶着部３として溶着している。
【０００３】
この溶着方法としてレーザ光を溶着部３に投射して溶着部を溶融させるレーザ溶着技術が提案されている。このレーザ溶着技術において、前記したようなランプハウジングの周縁をレーザ溶着する場合には、特許文献１に記載されているような、スキャン式、ガルバノ式、フラッシュ式がある。スキャン式はレーザ光を出射するレーザヘッドを溶着部に沿って移動させながら溶着する技術である。ガルバノ式は固定設置されているレーザヘッドからの光を可動ミラー等によって偏向（照射方向を変化）させながら溶着部に投射して溶着する技術である。フラッシュ式は溶着面に沿って複数のレーザヘッドを配列し、各レーザヘッドからそれぞれレーザ光を溶着部に投射して溶着する技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３３９８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スキャン式は、溶着部の全領域にわたってレーザヘッドを移動するのに時間がかかるため、溶着部の面積や長さが大きいときには、当該溶着部を同時に溶融状態とすることが難しい。そのため、ランプハウジングの溶着には好ましいものではない。ガルバノ式は、溶着部を高速かつ同時に溶融させることは可能であるが、溶着部の立体形状によってはレーザ光を小さい入射角で投射することができない部位が存在するため、この部位で信頼性の高い溶着を行うことが難しい。フラッシュ式はスキャン式やガルバノ式のような問題は生じないが、溶着部の長さ方向に沿って複数個ないしは多数個のレーザヘッドを配設することが必要であり、溶着装置の設備費が高いものになる。
【０００６】
本発明の目的は、信頼性の高い溶着を実現する一方で、設備費の増大を抑制した溶着方法および溶着装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の溶着方法は、帯状に延長された被溶着物の溶着部にレーザ光を投射して溶着を行う溶着方法であって、溶着部に対向して第１のレーザ投射手段を配設し、当該第１のレーザ投射手段から出射されたレーザ光を透明治具を透過させて溶着部に投射する際に、当該透明治具に設けた光整形部によりレーザ光の光束形状を、溶着部の延長方向に拡大し、溶着部の幅方向には幅寸法に一致させるよう整形して溶着部に投射することを特徴とする。ここで、本発明においては、第１のレーザ投射手段は溶着部の延長方向の一部領域にレーザ光を投射し、溶着部の他の領域はレーザ光を偏向制御する第２のレーザ投射手段によりレーザ光を投射するようにしてもよい。
【０００８】
本発明の溶着装置は、被溶着部の帯状に延長された溶着部にレーザ光を投射して溶着を行う溶着装置であって、溶着部に対向して配設された第１のレーザ投射手段と、被溶着物の溶着部を密接状態とするための透明治具と、透明治具に設けられて各レーザ投射手段から出射されたレーザ光を当該透明治具を透過させる際にレーザ光の光束形状を整形する光整形部とを備えており、光整形部はレーザ光の光束形状を溶着部の延長方向に拡大し、溶着部の幅方向には幅寸法に一致させる光屈折手段または光反射手段で構成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、光整形部は、溶着部の延長方向に光を発散させ、溶着部の幅方向に光を集光するレンズまたは光反射器で構成される。また、本発明においては、溶着部の他の領域にレーザ光を偏向しながら投射する第２のレーザ投射手段を備え、第１のレーザ投射手段は第２のレーザ投射手段でレーザ光が投射されない溶着部の延長方向の一部領域に沿って配設される。例えば、第１のレーザ投射手段はフラッシュ式レーザ投射装置であり、第２のレーザ投射手段はガルバノ式レーザ投射装置で構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の溶着方法および溶着装置によれば、光整形部において、第１のレーザ投射手段から出射されるレーザ光の光束形状を溶着部の延長方向に拡大し、溶着部の幅方向には幅寸法に一致させることにより、レーザ光を必要かつ十分なスポット光として溶着部に投射することができる。これにより、溶着部における高品質の溶着が実現できるとともに、溶着部以外の部位に対するレーザ光の損傷が防止でき、さらに第１のレーザ投射手段の配設数を低減して設備費の削減が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明を適用するランプハウジングの一例の斜視図。
【図２】溶着装置の全体構成を示す概念構成図。
【図３】溶着装置の一部の模式的な側面図と、溶着部に投射されるスポット光の形状を比較して示す図。
【図４】光整形部とその作用を説明する概略斜視図。
【図５】一部を変更した光整形部とその作用を説明するための概略斜視図。
【図６】光整形部の高さを説明するための溶着装置の模式的な側面図。
【図７】光整形部を光反射器で構成した実施形態の要部の断面図。
【図８】光整形部を光反射器で構成した他の実施形態の要部の断面図。
【図９】光整形部を第２のレーザ投射手段にも対応可能とした実施形態の要部の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図２は本発明にかかる溶着装置１００の実施形態の全体構成を示す概念構成図である。被溶着物として、ここでは図１に示したように、自動車のヘッドランプのランプハウジングを例示している。黒色樹脂からなるランプボディ１の開口した周縁部１ａと前面カバー２の周縁部２ａのシール脚２１の端面２１ａとを密接させ、この密接させた部位を溶着部３として両者を溶着してランプハウジングを構成している。ここでは、ランプボディ１と前面カバー２は全周縁に沿って溶着されており、したがってこの全周縁に沿って所要の幅寸法で帯状に延長される部分、すなわち前記周縁部１ａとシール脚２１の端面２１ａが溶着部３となる。
【００１３】
前記ランプボディ１では、溶着部３となる周縁部１ａは光吸収性があってレーザ光によって加熱溶融される樹脂で構成されている。例えばカーボン等の光吸収性のある材料を含んだ樹脂で構成される。前記前面カバー２は光を透過する透明樹脂で構成されているが、ランプボディ１が溶融されたときに、その熱によって溶融可能な樹脂で構成される。この例では図１に示したように、前面カバー２の内面の周縁部２ａにはシール脚２１が突設されているので、溶着部３となるこのシール脚２１がそのような樹脂で構成される。
【００１４】
前記溶着装置１００は基台１０１を有しており、この基台１０１上に前記ランプボディ１が開口部を上向きにした状態で載置され、さらにその上に前記前面カバー１が位置決めされて載置される。また、前記溶着装置１００は概略形状が厚い板状をした透明治具１０２を備えており、図示および説明は省略する押圧機構によって当該透明治具１０２を前記前面カバー２の上方から下動させて前面カバー２の外面（図２の上側の面）に当接させ、かつ所要の押圧力を加えることで前面カバー２の周縁部ないしはシール脚２１の端面２１ａをランプボディ１の周縁部１ａに密接させる。すなわち、前記ランプボディ１と前面カバー２の溶着部３を密接状態とする。
【００１５】
前記溶着装置１００は、前記基台１０１の上方位置に１つのガルバノ式レーザ投射部１０３が配設され、また、前記基台１０１の一側位置にはフラッシュ式レーザ投射部１０４が配設されている。このフラッシュ式レーザ投射部１０４は本発明における第１のレーザ投射手段であり、前記ガルバノ式レーザ投射部１０３は本発明における第２のレーザ投射手段となる。
【００１６】
前記ガルバノ式レーザ投射部１０３は、既に知られているレーザ投射装置をそのまま利用しているので、ここでは図示および詳細な説明は省略するが、レーザ光源（レーザ発振器）と、このレーザ光源から出射されたレーザ光の投射方向を偏向制御するガルバノミラーを備えており、被溶着物である前記ランプボディ１と前面カバー２の溶着部３に沿ってビーム状のレーザ光を高速で走査しながら投射するように構成されている。
【００１７】
前記フラッシュ式レーザ投射部１０４は、レーザ光源１０５と、このレーザ光源１０５にそれぞれ一端が光学結合された複数本の光ファイバ１０６と、各光ファイバ１０６の他端にそれぞれ接続された投射ヘッド１０７を備えている。このフラッシュ式レーザ投射部１０４は、レーザ光源１０５から出射された光を光ファイバ１０６の一端に入射させ、当該光ファイバ１０６内を導光されて他端から出射される光を投射ヘッド１０７で集光または発散させて前記溶着部３に投射する構成である。投射ヘッド１０７には光ファイバ１０６から出射させる光を光束形状の円形を保ったまま集光または発散させるためのレンズ等の光学系が内蔵されているが、その説明は省略する。
【００１８】
前記フラッシュ式レーザ投射部１０４は、１つあるいは複数個の投射ヘッド１０７を備えて構成されるが、ここでは、説明を簡略化するために４つの投射ヘッド１０７で構成された例を示している。このフラッシュ式レーザ投射部１０４の４つの投射ヘッド１０７はそれぞれ独立したレーザ光源を備えたて４つのフラッシュ式レーザ投射部として構成されていてもよいが、ここでは４つの投射ヘッド１０７で１つのレーザ光源１０５を共通に構成した１つのフラッシュ式レーザ投射部１０４として構成している。
【００１９】
そして、このフラッシュ式レーザ投射部１０４は前記溶着部３のうち、周方向の一部領域３ａに沿って配設されている。すなわち、溶着部３はランプボディ１および前面カバー２の全周縁に沿って延長されているが、この溶着部３のうち前記ガルバノ式レーザ投射部１０３から投射されるレーザ光が透明治具１０２の表面に入射する際の入射角、あるいは透明治具１０２を透過して溶着部３に入射する際の入射角が大きくなる領域を前記一部領域３ａとし、この一部領域に前記フラッシュ式レーザ投射部１０４を配設している。
【００２０】
具体的に説明すると、前記前面カバー２は搭載する自動車の車体形状に倣って三次元曲面に形成されているので、ランプボディ１に溶着される溶着部３も三次元方向に向けられることが多い。そのため、図２のように、ランプボディ１と前面カバー２を溶着装置１００の基台１０１に載置し、ガルバノ式レーザ投射部１０３から投射されたレーザ光を溶着部３に沿って走査したときに、溶着部３の一部領域３ａではレーザ光の入射角が他の領域よりも著しく大きくなってしまう。このような入射角が大きい領域では、入射角が小さい他の領域３ｂに比較して溶着部３に投射される際のレーザ光のエネルギ効率が低下され、溶着品質が低下してしまう。
【００２１】
そこで、実施形態はガルバノ式レーザ投射部１０３から投射されたレーザ光の入射角が大きくなって溶着品質が低下されるおそれのある溶着部３の一部領域３ａに沿ってフラッシュ式レーザ投射部１０４を配設し、この一部領域３ａに当該フラッシュ式レーザ投射部１０４からレーザ光を投射するように構成している。また、これに伴い、前記ガルバノ式レーザ投射部１０３では、この一部領域３ａにはレーザ光を投射しないように、他の領域３ｂに対してのみレーザ光を投射するように構成している。
【００２２】
この溶着装置１００によれば、基台１０１に載置したランプボディ１上に前面カバー２を位置決めして上載せし、その上に透明治具１０２を載置する。説明を省略した押圧機構により透明治具１０２を前面カバー２に対して押圧することにより、前面カバー２とランプボディ１の溶着部３が密接状態とされる。しかる上で、ガルバノ式レーザ投射部１０３により所要の入射角以下の溶着部領域３ｂに対してレーザ光を走査しながら投射する。投射されたレーザ光は透明治具１０２を透過され、さらに前面カバー２を透過されてランプボディ１との溶着部３に投射され、当該領域３ｂでの溶着が実行される。
【００２３】
このガルバノ式レーザ投射部１０３によるレーザ光の投射と並行して、フラッシュ式レーザ投射部１０４の４つの投射ヘッド１０７からそれぞれレーザ光を投射する。これら４つの投射ヘッド１０７からの各レーザ光は透明治具１０２を透過され、ランプボディ１と前面カバー２の溶着部３に投射される。各レーザ光は溶着部３の延長方向に沿って所要の間隔で投射されるので、これらレーザ光を合成した投射領域は溶着部３の一部領域３ａのほぼ全域にわたることになり、当該一部領域３ａでの溶着が実行される。
【００２４】
このように、溶着が実行される溶着部３のうち、ガルバノ式レーザ投射部１０３から出射されたレーザ光が小さい入射角で入射される領域３ｂは当該ガルバノ式レーザ投射部１０３からのレーザ光によって溶着されるので、レーザ光のエネルギ低下が生じることがなく、迅速かつ高品質の溶着が可能になる。一方、ガルバノ式レーザ投射部１０３からのレーザ光の入射角が大きくなる溶着部３の一部領域３ａは、フラッシュ式レーザ投射部１０４の４つの投射ヘッド１０７から直線的に投射されるレーザ光によって溶着されるので、当該レーザ光の減衰が少ないエネルギによって高品質の溶着が実現される。
【００２５】
したがって、この溶着装置１００では、ガルバノ式レーザ投射部１０３で溶着部３の多くの部分を溶着し、その一方でガルバノ式レーザ投射部１０３では溶着が好ましくない領域はフラッシュ式レーザ投射部１０４による溶着を実現することになる。これにより、ガルバノ式レーザ投射部１０３の迅速性を活かし、かつフラッシュ式レーザ投射部１０４の高品質性を活かした溶着が実現できる。また、溶着部３を全てフラッシュ式レーザ投射部１０４で溶着する場合に比較して、フラッシュ式レーザ投射部１０４ないしは投射ヘッド１０７を必要最小限の数に制限でき、溶着装置の設備費を抑制することができる。
【００２６】
次に、前記フラッシュ式レーザ投射部１０４によるレーザ光の投射の詳細を説明する。前記したようにフラッシュ式レーザ投射部１０４は光ファイバ１０６の他端から出射されるレーザ光を投射ヘッド１０７により集光あるいは発散させて溶着部に投射しているが、この投射されるレーザ光は円形をした光束形状のスポット光として溶着部に投射される。
【００２７】
そのため、図３（ｃ）に溶着部３に投射されるレーザ光の投射パターンを示すように、投射ヘッド１０７から投射されるスポット光ＳＰ２の円形の径寸法Ｒ２が溶着部３の溶着幅Ｗ（溶着部の延長方向に直交する方向の幅寸法）と同程度の寸法であると、隣接して投射されたスポット光ＳＰ２の間に非投射領域が生じ、この領域での溶着ができなくなる。この非投射領域を小さくするためには、スポット光ＳＰ２の間隔Ｌ２を小さくする必要があり、これでは溶着部３を所要の長さ領域にわたって溶着するのに必要とされる投射ヘッド１０７ないしはフラッシュ式レーザ投射部１０４の数が多くなり、設備費用が高額になる。
【００２８】
非投射領域を小さくし、あるいは無くすために、図３（ｄ）のように、スポット光ＳＰ３の径寸法Ｒ３を大きくすると、隣接して投射されたスポット光ＳＰ３の間隔Ｌ３も大きくなり、溶着部３の確実な溶着を可能とし、かつ投射ヘッド１０７の配設数を低減することでは有効である。しかし、この場合には、投射されたスポット光ＳＰ３の一部が溶着部３の外側にはみ出して溶着部３以外の領域に投射され、このはみ出した領域に存在する部位を焦がしてしまうという問題が生じることがある。
【００２９】
このような事情に対し、この実施形態では、図４に１つの投射ヘッド１０７における溶着状態を概略図示するように、前記透明治具１０２には、フラッシュ式レーザ投射部１０４の各投射ヘッド１０７に対応する領域にレーザ光の光束形状を整形する光整形部１１０が設けられている。この光整形部１１０は、透明治具の表面のうち、レーザ光が入射される表面部位を加工した整形レンズとして構成されている。ここでは、透明治具１０２のレーザ光入射面にスポット径よりも大きな正方形の凹部１１１が設けられ、この凹部１１１の内底面をレンズ面１１２とした整形レンズとして形成されている。この光整形部、すなわち整形レンズ１１０は、溶着部３の延長方向（以下、Ｌ方向）には光発散性を有し、溶着部３の幅方向（以下、Ｗ方向）には集光性を有するレンズである。ここでは、この整形レンズ１１０のレンズ面１１２は、溶着部３のＬ方向の断面形状は凹曲面であり、溶着部３のＷ方向の断面形状は凸曲面である。
【００３０】
この整形レンズ１１０を備えることにより、図４のように、投射ヘッド１０７から投射されるスポット光は、透明治具１０２を透光される際に、整形レンズ１１０において溶着部３のＬ方向には発散されてＬ方向の径寸法が拡大され、Ｗ方向には集光されてＷ方向の径寸法が縮小される。結果としてＬ方向に長径Ｒ１ｌを有し、Ｗ方向に短径Ｒ１ｗを有する楕円形ないしは長円形のスポット光に整形されて溶着部３に投射される。
【００３１】
そして、図３（ａ）に示すように、隣接する投射ヘッド１０７のＬ方向の間隔Ｌ１を調整し、あるいは整形レンズ１１０のレンズ面１１２の凹曲面と凸曲面の各曲率を調整する。図３（ｂ）に示すように、隣接するスポット光ＳＰ１が互いにＬ方向に適切に重畳されるようにすることにより、隣接するスポット光ＳＰ１の間に非投射領域が生じることがなくなり、レーザ光の非投射による溶着不良が防止できる。また、スポット光ＳＰ１が溶着部のＷ方向の外側に大きくはみ出すことが抑制でき、溶着部以外の領域を焦がしてしまうようなことが防止できる。この結果、溶着に際してのレーザ光の有効効率を高め、低エネルギでのレーザ光による溶着も実現できる。
【００３２】
さらに、隣接するスポット光ＳＰ１の長径Ｒ１ｌがＬ方向に拡大されたことにより、隣接するスポット光ＳＰ１をＬ方向に離すことが可能になり、結果として隣接する投射ヘッド１０７の間隔寸法Ｌ１を隣接するスポット光ＳＰ１の間隔Ｌ１と同じに大きくすることができる。このことは、フラッシュ式レーザ投射部１０４により溶着する溶着部３、ここでは一部領域３ａのＬ方向の長さが等しい場合に、配設するフラッシュ式レーザ投射部１０４あるいは投射ヘッド１０７の数を低減することが可能になり、設備費の低減が可能になる。
【００３３】
なお、この実施形態のように光整形部１１０においてレーザ光のスポット形状を楕円形あるいは長円形に整形しても、隣接するスポット光の重畳する領域を適切に調整し、当該重畳した領域の光エネルギが、重畳しない領域の光エネルギと大差ないように調整することが容易でないこともある。このような場合には、図５のように、光整形部１１０の形状を一部変更してもよい。
【００３４】
図５は図４と同様の図であり、この構成では光整形部１１０の凹部１１１Ａの四辺が内側に円弧状ないしはこれに近い曲面となるように内側に湾曲した形状としている。凹部１１１Ａをこのように構成することにより、レンズ面１１２もこれに伴った形状になる。したがって、レンズ面１１２に入射されるスポット光は、凹部１１１Ａの四辺に対応する領域での光の発散が抑制され、かつ集光が促進されることになり、結果として、溶着部３に投射されるスポット光ＳＰ１ａはＬ方向に長辺を有する長方形ないしは細長い帯状に整形される。したがって、隣接するスポット光ＳＰ１ａの短辺を一致させる調整を行えばよく、両スポット光をＬ方向に重畳させる必要はなくなり、隣接するスポット光ＳＰ１ａの間隔の調整は容易になる。また、溶着部３のＷ方向にスポット光の一部がはみ出す領域をさらに低減できる。
【００３５】
ここで、４つの投射ヘッド１０７にそれぞれ対応する光整形部１１０の各レンズ面１１２の曲率、あるいは焦点距離を同一に設計したときには、図６に示すように、各光整形部１１０は溶着部３からの高さＨが等しくなるようにすることが肝要である。すなわち、投射ヘッド１０７から出射されるレーザ光はほぼ平行光束であり、光整形部１１０のレンズ面１１２で集光、発散された後の光路長により溶着部３に投射されたときのスポット光の寸法が決定されるからである。したがって、図６のように、溶着部３が水平方向に対して波状をしている場合には、その波形状にしたがって透明治具１０２に形成する光整形部１１０の高さ位置を設定することが必要である。
【００３６】
なお、この高さ位置については、透明治具１０２の光屈折率と前面カバー２の光屈折率がほぼ等しいことを前提として説明しているが、両者の光屈折率が相違している場合には、これら光屈折率の違いにより生じる実効的な光路長の差を勘案して光整形部１１０の高さ位置を設計することが好ましい。
【００３７】
以上の実施形態では、光整形部が整形レンズで構成されているが、光反射器で構成されてもよい。図７は本発明にかかる光整形部を光反射器１２０で構成した実施形態の要部の断面図である。この光整形部１２０は投射ヘッド１０７の直下で、かつ溶着部３のほぼ直上位置の透明治具１０２のレーザ光入射面に、互いに対向して一対の光反射壁１２１が立設されている。この光反射壁１２１は、各光反射壁１２１の対向面がそれぞれ光反射面として形成されており、各光反射面は溶着部３をＷ方向に挟んで、しかも溶着部３の幅寸法とほぼ同じ対向間隔で略平行に、あるいは上方に向けて逆ハ字状に開いた状態で対峙されている。
【００３８】
この光反射壁１２１で構成される光整形部１２０によれば、投射ヘッド１０７から出射されるレーザ光は、対をなす光反射壁１２１の間に入射される。投射ヘッド１０７から出射されるレーザ光が幾分発散状態で出射されるように構成しておくことにより、投射ヘッド１０７から出射されたレーザ光は各光反射壁１２１の光反射面で反射される。反射されたレーザ光は対向する光反射壁１２１に向けられ、ここで再度反射される。この両光反射壁１２１での繰り返しの光反射は、溶着部３のＷ方向についてはレーザ光を集光させ、溶着部３のＬ方向についてはレーザ光を発散させる。そして、レーザ光はこれら光反射壁１２１での光反射を繰り返しながら透明治具１０２を透過され、最終的に溶着部３に投射される。
【００３９】
この光整形部１２０でのレーザ光の繰り返しの光反射により、投射ヘッド１０７から出射されたレーザ光は、溶着部３のＷ方向に集光され、Ｌ方向には発散された長方形ないしは帯状のスポット光に整形される。溶着部３に沿って配設された４つの投射ヘッド１０７の間隔を適切に調整することで、４つの投射ヘッド１０７から出射されて溶着部３に投射されたスポット光はＬ方向に連結された帯状をした一体のレーザ光となり、溶着部３の幅方向にはみ出されることなく、溶着部３の対応する一部領域の全領域に投射される。
【００４０】
前記実施形態では、光整形部として一対の光反射壁１２１を透明治具１０２に立設した構成であるが、図８のように、透明治具１０２の一部あるいは別部材で表面に突出する透明壁１３１を形成し、この透明壁１３１の両側面を光反射面１３２として構成した光整形部１３０として構成してもよい。この光反射面１３２は透明壁１３１の両面にアルミニウム膜等の被膜を形成することにより容易に構成できる。ここで、前記透明壁１３１は、投射ヘッド１０７の直下で、かつ溶着部３の上方に配置されることは言うまでもない。
【００４１】
この光整形部１３０では、投射ヘッド１０７から出射された光は透明壁１３１の頂面に入射され、両側面の光反射面１３２で反射されながら透明壁１３１の内部を透過され、溶着部に投射される。この透明壁１３１の内部を透光する際に光反射面１３２での反射によってレーザ光が溶着部３のＷ方向に集光され、Ｌ方向に発散される。したがって、溶着部３に投射されるスポット光は、Ｗ方向には溶着部３の幅寸法にほぼ等しくされ、Ｌ方向には４つの投射ヘッド１０７の各レーザ光が連結され、溶着部３に対応した帯状のレーザ光に整形されることは前記実施形態と同じである。
【００４２】
なお、これら図７，８の構成の光整形部、すなわち光反射器として構成された光整形部は、フラッシュ式レーザ光投射部１０４の投射ヘッド１０７を配設していない領域、すなわちガルバノ式レーザ光投射部１０３でのレーザ光の走査により溶着を行う領域の一部に配設してもよい。図９は図７の光整形部１２０を利用した光整形部１２０Ａを備えた実施形態であり、対をなす光反射壁１２１のうち、外周側の光反射壁１２１ａを、内周側の光反射壁１２１ｂよりも上方に突出するように構成されている。当該光整形部１２０Ａのその他の構成は図７の構成とほぼ同じである。
【００４３】
この光整形部１２０Ａは、図２に示した溶着部３の一部領域３ａを除く領域３ｂにおいて、ガルバノ式レーザ投射部１０３からのレーザ光が入射される際の入射角が前記一部領域３ａでの入射角ほど大きくないにしても、レーザ光の入射角が相対的に大きくなる領域に配設することが好ましい。勿論、図７のように一部領域３ａに配設してもよく、さらには溶着部３の全領域にわたって配設してもよい。
【００４４】
この光整形部１２０Ａにガルバノ式レーザ投射部１０３からのレーザ光が入射されるように構成すれば、入射されたレーザ光はまず、外側の光反射壁１２１ａで反射されて対向する光反射壁１２１ｂに向けられる。これら光反射壁１２１での光反射を繰り返すことにより、ガルバノ式レーザ投射部１０３からのレーザ光を、溶着部のＷ方向に集光し、Ｌ方向に発散させて溶着部３に投射させる。これにより、溶着部３での好適な溶着が実現できることは前記実施形態と同じである。
【００４５】
本発明のフラッシュ式レーザ投射部は、実施形態に記載のように４つの投射ヘッドを備えた構成に限定されるものではなく、溶着部のＬ長方向の長さと、１つの投射ヘッドで投射可能なレーザ光のＬ方向の長さとの関係から、溶着部を適切に溶着することが可能な個数の投射ヘッドに設計にすればよい。また、１つのフラッシュ式レーザ投射部が１つの投射ヘッドを備える構成の場合には、フラッシュ式レーザ投射部の個数を前記した投射ヘッドの個数に置き換えればよい。
【００４６】
本発明の溶着装置は、必ずしもガルバノ式レーザ投射部とフラッシュ式レーザ投射部を併設する構成に限られるものではなく、フラッシュ式レーザ投射部のみで構成される溶着装置に適用することで、フラッシュ式レーザ投射部による溶着の信頼性を高め、かつフラッシュ式レーザ投射部の数を低減して設備費を削減する上で有効である。また、フラッシュ式レーザ投射部の投射ヘッドの数は任意であり、溶着部の形態に応じて１つあるいは複数の投射ヘッドで構成することが可能である。
【００４７】
本発明にかかるレーザ光の光束形状を整形する光整形部は、実施形態に記載の構成に限られるものではなく、溶着部の形状やサイズの違いに応じて整形レンズの形状、または光反射壁や透明壁の形状を適宜に変更することは可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明はレーザ光を投射して被溶着物を帯状に延長された溶着部において溶着する溶着方法及び溶着装置に採用することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ランプボディ（被溶着物）
２  前面カバー（被溶着物）
３  溶着部
３ａ  一部領域
１００  溶着装置
１０１  基台
１０２  透明治具
１０３  ガルバノ式レーザ投射部（第２のレーザ投射手段）
１０４  フラッシュ式レーザ投射部（第１のレーザ投射手段）
１０５  レーザ光源
１０６  光ファイバ
１０７  投射ヘッド
１１０  光整形部（整形レンズ）
１１１  凹部
１１２  レンズ面
１２０  光整形部（光反射器）
１２１  光反射壁
ＳＰ１〜ＳＰ３  スポット光（レーザ光）
【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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