JP2002292741A - 車両用灯具のレーザ溶着方法 - Google Patents
車両用灯具のレーザ溶着方法Info
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Abstract
場合に、ボディにおけるストレスクラックの発生を抑制
する。 【解決手段】加熱源としてのレーザ光に対して透過性の
ある透過性樹脂材からなるとともにPC材からなるレン
ズ1と、レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材か
らなるとともにPC系材からなるボディ2との当接端部
10、20同士を当接させる。この状態で、ボディ2の
当接端部20の溶着面に対して、レンズ1側からレーザ
光を斜め照射することにより、レンズ1の当接端部10
及びボディ2の当接端部20の各溶着面同士を加熱溶融
させて溶着し、レンズ1とボディ2とを一体的に接合す
る。
Description
溶着方法に関し、詳しくはレーザ溶着を利用してレンズ
とボディとを一体的に接合する車両用灯具のレーザ溶着
方法に関する。
は、一般に、レンズと、ランプ及びリフレクタ(反射
鏡)を保持するボディとが一体的に接合された構造とな
っている。このレンズとボディとの接合方法として、特
開2000−294012号公報には、レーザ溶着を利
用する方法が開示されている。
では、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透
過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対して吸収
性のある吸収性樹脂材からなるボディとの当接端部同士
を重ね合わせ、ボディの当接端部に向けてレンズ側から
レーザ光を照射する。これにより、レンズを透過したレ
ーザ光がボディの当接端部に到達して吸収され、この当
接端部に吸収されたレーザ光がエネルギーとして蓄積さ
れる。その結果、ボディの当接端部が加熱溶融されると
ともに、このボディの当接端部からの熱伝達によりレン
ズの当接端部が加熱溶融される。この状態で、レンズ及
びボディの当接端部同士を圧着させれば、両者を一体的
に接合することができる。
号公報に開示された車両用灯具では、上記レンズの材質
として、透明性、耐熱性や強度等の観点から、PC(ポ
リカーボネート)やPMMA(ポリメタクリル酸メチ
ル)等が用いられており、また上記ボディの材質とし
て、耐熱性や強度等の観点から、PCを含むポリマーア
ロイ、具体的にはPCとAAS(アクリル・アクリロニ
トリル・スチレンポリマー)、PCとABS(アリクロ
ニトリル・ブタジエン・スチレンポリマー)、PCとP
ET(ポリエチレンテレフタレート)又はPCとPBT
(ポリブチレンテレフタレート)等のポリマーアロイ等
が用いられている。
ボディに用いられるPC自体は、一般に、レーザ光の透
過率が80〜95%程度あり、また衝撃強さ、耐熱性及
び寸法安定性等に優れている。しかし、このPCは、あ
る一定のストレスレベルを超えるとクラック(ストレス
クラック)が発生し易いという特性を有する。そして、
このストレスクラックは、熱影響部(溶融はしていない
が、組織や機械的性質が変化した部分)や熱劣化した部
分等で特に発生し易い。
含むポリマーアロイからなるボディをレーザ溶着する場
合、以下に示すようにボディ側にストレスクラックが発
生し易く、またこのストレスクラックの発生を抑制する
ことが困難であるため、ボディの強度面における信頼性
が低下するという問題がある。
ザ溶着時、PCの高透過性によりレーザ透過中における
レーザ吸収による内部発熱がほとんどなく、レーザ吸収
側のボディからの熱伝達のみで加熱溶融され、しかもボ
ディとの界面のみが溶融して溶着する。このため、レー
ザ透過側のレンズにおいては、熱影響部がほとんどなく
(勿論、熱劣化もしていない)、ストレスクラックがほ
とんど発生しない。
レーザ光の吸収により直接加熱溶融されるとともに、P
C製レンズにおける高透過性によりレーザ照射による熱
的影響を大きく、かつ、敏感に受けることから、急激な
温度上昇や入熱過大が発生し易く、熱影響部の形成や熱
劣化の発生を抑えることが困難となる。このため、ボデ
ィにPCが含まれていると、ストレスクラックが発生し
易くなる。
な温度上昇や入熱過大は、レーザの照射条件、例えばレ
ーザの出力、照射密度や加工速度(移動速度)等を適宜
設定することにより、ある程度は回避することができ
る。しかし、上述のとおりボディの溶着面はレーザ照射
による熱的影響を大きく、かつ、敏感に受けることか
ら、照射条件の小さな調整ミスや操作ミス等の影響を諸
に受け、かかる調整ミス等があるとボディの溶着面温度
が大きく変化してしまう。このため、単純な照射条件の
調整によっては、ボディ溶着面における急激な温度上昇
や入熱過大を確実に回避することが困難となり、したが
ってボディのストレスクラック発生を効果的に抑制する
ことが困難となる。
あり、PC製レンズに対してボディをレーザ溶着する場
合に、ボディにおけるストレスクラックの発生を抑制し
うる車両用灯具のレーザ溶着方法を提供することを解決
すべき技術課題とするものである。
項1記載の車両用灯具のレーザ溶着方法は、加熱源とし
てのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材からな
るレンズと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹
脂材からなるボディとの当接端部同士を当接させる当接
工程と、上記レンズ側からの上記レーザ光の照射によ
り、上記レンズの当接端部及び上記ボディの当接端部の
各溶着面同士を加熱溶融させて溶着し、該レンズと該ボ
ディとを一体的に接合する照射工程とからなる車両用灯
具のレーザ溶着方法であって、上記レンズはPC材から
なるとともに上記ボディはPC系材からなり、上記照射
工程では、該ボディの当接端部の溶着面に対して上記レ
ーザ光を斜め照射することを特徴とするものである。
ーザ光の入射角が0度を超え、かつ、90度未満である
ことを意味する。
部は嵌合凸部により構成されるとともに、前記ボディの
当接端部は該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部により構成
され、前記当接工程では、該嵌合凸部と該嵌合凹部とを
嵌合させ、前記照射工程では、該嵌合凹部の内面のうち
の少なくとも一部に対して前記レーザ光を斜め照射す
る。
灯具のレーザ溶着方法は、加熱源としてのレーザ光に対
して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レ
ーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボデ
ィとの当接端部同士を当接させる当接工程と、上記レン
ズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レンズの当
接端部及び上記ボディの当接端部の各溶着面同士を加熱
溶融させて溶着し、該レンズと該ボディとを一体的に接
合する照射工程とからなる車両用灯具のレーザ溶着方法
であって、上記レンズはPC材からなるとともに、上記
ボディは、PET材若しくはPETとABSとのアロイ
材、又はPBT材若しくはPBTとABSとのアロイ材
からなることを特徴とするものである。
灯具のレーザ溶着方法は、加熱源としてのレーザ光に対
して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レ
ーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボデ
ィと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材か
らなるリフレクタとの当接端部同士を当接させる当接工
程と、上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、
上記レンズの当接端部、上記ボディの当接端部及び上記
リフレクタの当接端部の各溶着面を加熱溶融させて溶着
し、該レンズ、該ボディ及び該リフレクタを一体的に接
合する照射工程とからなる車両用灯具のレーザ溶着方法
であって、上記レンズはPC材からなり、上記ボディは
ABS系材からなり、上記リフレクタはPET系材又は
PBT系材からなり、上記照射工程では、上記レンズ側
から上記リフレクタの上記当接端部の溶着面に向けて上
記レーザ光を照射するとともに、該溶着面で反射したレ
ーザ光を上記レンズの上記当接端部内を透過させて上記
ボディの上記当接端部の溶着面に到達させることによ
り、該レンズ及び該リフレクタ同士並びに該レンズ及び
該ボディ同士を溶着することを特徴とするものである。
のレーザ溶着方法は、加熱源としてのレーザ光に対して
透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ
光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディと
の当接端部同士を当接させる当接工程と、該レンズ側か
らのレーザ光の照射により、該レンズの当接端部及び該
ボディの当接端部の各溶着面同士を加熱溶融させて溶着
し、該レンズと該ボディとを一体的に接合する照射工程
とからなる。この照射工程において、レンズ側から照射
されたレーザ光は該レンズ内を透過してボディの当接端
部の溶着面に到達し、吸収される。このボディの溶着面
に吸収されたレーザ光がエネルギーとして蓄積される結
果、ボディの溶着面が加熱溶融されるとともに、このボ
ディの溶着面からの熱伝達によりレンズの当接端部の溶
着面が加熱溶融される。この状態で、レンズ及びボディ
の溶着面同士を圧着させれば、両者を一体的に接合する
ことができる。
が溶融されて接合されており、該溶着面同士の間では両
部材を構成する両樹脂が溶融して互いに入り込み絡まっ
た状態が形成されているため、強固な接合状態を構成し
て高い接合強度及び耐圧強度を有している。
ザ溶着方法では、上記レンズがPC材からなるとともに
上記ボディがPC系材からなり、上記照射工程では、該
ボディの当接端部の溶着面に対して上記レーザ光を斜め
照射することを特徴とする。
単独からなるPC材(レーザ光に対する所定の吸収性を
付与すべく着色材が添加されたもの)、又はPCを含む
アロイ材を意味する。アロイ材におけるPCの相手材と
しては、AAS、ABS、PBT、PET、PMMA、
PA(ポリアミド)、PE(ポリエチレン)、PP(ポ
リプロピレン)やエラストマー等を挙げることができ
る。なお、PC系材からなるボディには、レーザ光に対
して所定の吸収性を有する吸収性樹脂材とすべく、必要
に応じて、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着
色材を混入することができ、また必要に応じて、ガラス
繊維やカーボン繊維等の補強繊維を添加してもよい。
照射することにより、ボディにおけるストレスクラック
の発生を容易、かつ、効果的に抑制することが可能とな
る。
光を斜め照射(以下、単に「斜め照射」という)する場
合は、該溶着面に対して垂直方向から照射(以下、単に
「垂直照射」という)する場合と比較して、該溶着面で
反射するレーザ光が多くなる分だけ、該溶着面に吸収さ
れるレーザ光のエネルギが小さくなる。このため、斜め
照射の場合は、ボディの溶着面においてレーザ照射によ
り受ける熱的影響が垂直照射の場合と比較して小さくな
る。したがって、斜め照射によれば、前述したようにレ
ーザの照射条件を適宜設定することによりボディの溶着
面における急激な温度上昇や入熱過大を回避しようとす
る場合に、たとえ照射条件の小さな調整ミス等が多少あ
ったとしても、垂直照射の場合のようにボディの溶着面
温度が大きく変化するようなことはなく、急激な温度上
昇や入熱過大を回避することが容易となる。したがっ
て、斜め照射によれば、単純な照射条件の調整によって
も、ボディのストレスクラック発生を容易、かつ、効果
的に抑制することが可能となる。
前述のとおり、PCの高透過性によりレーザ透過中の内
部発熱がほとんどなく、レーザ吸収側のボディからの熱
伝達のみで加熱溶融され、しかもボディとの界面のみが
溶融して溶着することから、前記熱影響部がほとんどな
く、ストレスクラックがほとんど発生しない。
のレーザ溶着方法によれば、レンズ及びボディの双方に
おいて、ストレスクラックの発生を効果的に抑えること
ができ、該ストレスクラック発生による強度低下の問題
を効果的に抑制することが可能となる。
もに、ボディがPC系材から構成されていることから、
レンズ及びボディの双方に含まれるPCの存在により、
両者の溶着強度を向上させる上で有利となる。
ーザ溶着方法では、照射工程で、ボディの溶着面に対し
てレーザ光を斜め照射することから、溶着面で反射する
レーザ光が垂直照射の場合と比べて多くなる分だけ、レ
ーザ溶着に使われないレーザ光のエネルギロスが大きく
なり、コスト面及び生産性の面では不利となる。
端部を嵌合凸部により構成するとともに、吸収性樹脂よ
りなるボディの当接端部を該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合
凹部により構成し、前記当接工程では、該嵌合凸部と該
嵌合凹部とを嵌合させ、前記照射工程では、該嵌合凹部
の内面のうちの少なくとも一部に対してレーザ光を斜め
照射することが好ましい。
ちの少なくとも一部に斜め照射されたレーザ光を該面で
反射させて嵌合凹部の内面の他の部分に到達させること
ができる。なお、反射光はレンズ側の嵌合凸部内を透過
することになるが、PC材よりなるレンズの高透過性に
より、反射光の多くを他の部分に到達させることができ
る。このように、嵌合凹部の内面同士におけるレーザ光
の反射の繰り返しを利用することにより、上記エネルギ
ロスを低減させつつ、ボディの溶着面において分散した
入熱状態として急激な温度上昇を効果的に抑えることが
できる。
溶着方法では、上記レンズがPC材からなるとともに、
上記ボディが、PET材若しくはPETとABSとのア
ロイ材、又はPBT材若しくはPBTとABSとのアロ
イ材からなることを特徴とする。
ETとABSとのアロイ材、又はPBT材若しくはPB
TとABSとのアロイ材は、ストレスクラックの発生し
にくい材料である。このため、かかる材料をボディに採
用することにより、PC材よりなるレンズに対して該ボ
ディをレーザ溶着しても、ボディにストレスクラックが
ほとんど発生しない。したがって、レンズ及びボディの
双方において、ストレスクラックの発生を効果的に抑え
ることができ、該ストレスクラック発生による強度低下
の問題を効果的に抑制することが可能となる。
上記ボディを構成するPET材若しくはPETとABS
とのアロイ材又はPBT材若しくはPBTとABSとの
アロイ材とは、異種材ではあるが互いに相溶性のある相
溶系の材料であるため、レーザ溶着が可能となる。な
お、PBTはPCと同様の融点(225℃)をもつのに
対し、PETはPCよりも高い融点(270℃)をもつ
ことから、熱板溶着、振動溶着や超音波溶着法によって
はPETとPCとを溶着することが不可能であるが、請
求項3に記載の発明のように、レーザ照射により発熱し
て加熱溶融されるレーザ吸収側のボディに高融点材料た
るPET系材を用いるとともに、該ボディからの熱伝達
により加熱溶融されるレーザ透過側のレンズに低融点材
料たるPCを用いてレーザ溶着することにより、高融点
材料及び低融点材料同士の良好な溶着が可能となる。
性も高いことから、PET材又はPETとABSとのア
ロイ材からなるボディとした場合、かかるボディの形状
を反射指向機能を備えた形状に設計して、耐熱性が要求
されるリフレクタの反射機能を兼ね備えたボディとする
ことにより、リフレクタの省略化が可能となる。
ザ溶着方法は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性
のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対
して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディと、該レ
ーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるリフ
レクタとの当接端部同士を当接させる当接工程と、上記
レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レンズ
の当接端部、上記ボディの当接端部及び上記リフレクタ
の当接端部の各溶着面を加熱溶融させて溶着し、該レン
ズ、該ボディ及び該リフレクタを一体的に接合する照射
工程とからなる。
はABS系材からなり、上記リフレクタはPET系材又
はPBT系材からなり、上記照射工程では、上記レンズ
側から上記リフレクタの上記当接端部の溶着面に向けて
上記レーザ光を照射するとともに、該溶着面で反射した
レーザ光を上記ボディの上記当接端部の溶着面に到達さ
せることにより、該レンズ及び該リフレクタ同士並びに
該レンズ及び該ボディ同士を溶着することを特徴とす
る。
BS単独からなるABS材(必要に応じてレーザ光に対
する所定の吸収性を付与すべく着色材が添加されたも
の)、又はABSを含むアロイ材を意味する。アロイ材
におけるABSの相手材としては、AAS、PBT、P
ET、PMMA、PA(ポリアミド)、PE(ポリエチ
レン)、PP(ポリプロピレン)やエラストマー等を挙
げることができる。なお、ABS系材からなるボディに
は、レーザ光に対して所定の吸収性を有する吸収性樹脂
材とすべく、必要に応じて、カーボンブラック、染料や
顔料等の所定の着色材を混入することができ、また必要
に応じて、ガラス繊維やカーボン繊維等の補強繊維を添
加してもよい。
は、PET単独からなるPET材(必要に応じてレーザ
光に対する所定の吸収性を付与すべく着色材が添加され
たもの)又はPETを含むアロイ材を意味する。アロイ
材におけるPETの相手材としては、AAS、ABS、
PBT、PMMA、PA(ポリアミド)、PE(ポリエ
チレン)、PP(ポリプロピレン)やエラストマー等を
挙げることができる。同様に、上記リフレクタを構成す
るPBT材とは、PBT単独からなるPBT材(必要に
応じてレーザ光に対する所定の吸収性を付与すべく着色
材が添加されたもの)又はPBTを含むアロイ材を意味
する。アロイ材におけるPBTの相手材としては、AA
S、ABS、PET、PMMA、PA(ポリアミド)、
PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)やエラ
ストマー等を挙げることができる。なお、PET系材又
はPBT系材からなるリフレクタには、レーザ光に対し
て所定の吸収性を有する吸収性樹脂材とすべく、必要に
応じて、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色
材を混入することができ、また必要に応じて、ガラス繊
維やカーボン繊維等の補強繊維を添加してもよい。
フレクタの当接端部の溶着面に向けてレーザ光を照射す
るとともに、該溶着面で反射したレーザ光をレンズの当
接端部内を透過させてボディの当接端部の溶着面に到達
させることにより、ボディにおけるストレスクラックの
発生を抑制しつつ、該レンズ及び該リフレクタ同士並び
に該レンズ及び該ボディ同士を溶着することが可能とな
る。
面に照射されたレーザ光は、その一部が該リフレクタの
溶着面に吸収されるとともに、残りが該溶着面で反射し
てボディの溶着面に到達する。このため、リフレクタの
溶着面が加熱溶融されるとともに、該溶着面と当接する
レンズの溶着面がリフレクタの溶着面からの熱伝達によ
り加熱溶融され、レンズ及びリフレクタの溶着面同士の
溶着が可能となる。また、リフレクタの溶着面で反射し
たレーザ光がボディの溶着面に到達し、吸収されること
により、該ボディの溶着面が加熱溶融されるとともに、
該溶着面と当接するレンズの溶着面がボディの溶着面か
らの熱伝達により加熱溶融され、レンズ及びボディの溶
着面同士の溶着が可能となる。
記ボディを構成するABS系材とは、異種材ではある
が、互いに相溶性のある相溶系の材料であるため、レー
ザ溶着が可能となる。
含まれるABSは、ストレスクラックの発生しにくい材
料である反面、PCと比較して、低融点(約170℃)
で耐熱性の低い材料である。このため、ABS系材より
なるボディはストレスクラック発生の問題を効果的に解
消しうる反面、仮にレンズ側から直接ABS系材よりな
るボディにレーザ光を照射すると、熱劣化が発生し易く
なるという問題がある。なお、レンズ側から直接ABS
系材よりなるボディにレーザ光を照射する場合であって
も、レーザの照射条件を適宜調整すれば、ボディにおけ
る熱劣化の発生自体は抑えることができる。しかし、こ
の場合はボディの溶着面における入熱不足及び該溶着面
からレンズの溶着面への熱伝達不足により、溶着界面に
おけるボディ及びレンズの溶融不足が起こり、十分な溶
着強度を確保することが不可能又は困難となる。
とおりレンズ側からのレーザ光をまずリフレクタに照射
し、その反射光をレンズの当接端部内を透過させてボデ
ィに照射している。このため、ボディの溶接面に到達す
るレーザ光は、レンズ側から直接照射される場合と比較
して、リフレクタの溶着面で吸収される分及び反射光が
レンズの当接端部内を透過する間に該レンズ内で吸収さ
れる分だけ、エネルギが低いものとなる。したがって、
耐熱性の低いABS系材からなるボディであっても、ボ
ディの溶着面における熱劣化を効果的に抑えることがで
きる。
らリフレクタの溶着面に向かって照射されたレーザ光が
該溶着面に向かう際、及び該溶着面で反射した反射光が
ボディの溶着面に向かう際の少なくとも2回にわたって
レーザ光が透過しており、反射光が透過する回数が多い
分だけより大きく内部発熱している。すなわち、レンズ
の当接端部は、反射光の透過により予熱された状態とな
っている。このため、かかる予熱分だけ、ボディ及びレ
ンズ間の十分な溶着強度を確保するめに必要なボディの
溶着面からレンズの溶着面への熱伝達量、ひいてはボデ
ィの溶着面における入熱量を少なくすることができる。
したがって、ボディの溶着面における入熱量が、ABS
の熱劣化を防止しうる程度に低減された場合であって
も、ボディ及びレンズ間における溶着強度を十分に確保
することが可能となる。
ンズ及びボディ間における溶着強度を十分に確保しつ
つ、ボディの熱劣化の発生を抑えることができ、しかも
レンズ及びボディの双方におけるストレスクラックの発
生を効果的に抑えて、該ストレスクラック発生による強
度低下の問題を効果的に抑制することが可能となる。
れるリフレクタはPET系材又はPBT系材からなり、
前述のとおりPET系材又はPBT系材はストレスクラ
ックが発生しにくい材料であることから、リフレクタに
おいてはレーザ光が直接照射されてもストレスクラック
の問題は発生しない。
PC、PETやPBT等と比べて低価格であるため、コ
スト面でも有利となる。
溶着面でのレーザ光の反射を利用して、レンズ及びリフ
レクタ同士並びにレンズ及びボディ同士を同時にレーザ
溶着することができる。すなわち、一度のレーザ溶着に
より、レンズ、ボディ及びリフレクタの三者を一体的に
接合することができるので、車両用灯具の生産性を向上
させる上で有利となる。
としては、レーザ光を透過させる透過性樹脂材の吸収ス
ペクトルや板厚(透過長)等との関係で、透過性樹脂材
内での透過率が所定値以上となるような波長を有するも
のが適宜選定される。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:500〜1000nm)を用いることが
できる。
(移動速度)等の照射条件は、樹脂の種類等に応じて適
宜設定可能である。
いて説明する。
は、請求項1又は2記載の車両用灯具のレーザ溶着方法
を具現化したもので、車両用灯具としての自動車用ヘッ
ドライトの製造に請求項1又は2記載の発明を適用した
ものである。
斜視図であり、図2は接合構造を示す要部断面図であ
る。
レンズ1と、ランプボディ2と、リフレクタ(反射鏡)
3と、ランプ4と、カバー5とから構成された中空体で
ある。
して透過性のある透過樹脂材からなり、具体的にはPC
材よりなる。
光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなり、具体的
にはガラス繊維が30wt%、着色剤としてのカーボン
ブラックが適宜量添加されたPC系材(PCとPETと
のアロイ材)よりなる。
ィ2の当接端部20とが当接された状態で、レーザ溶着
により一体的に接合されている。
MC)よりなるリフレクタ3が接着剤等により配設、固
定されており、ボディ2及びリフレクタ3の後方壁にそ
れぞれ貫設された貫孔2a及び3aにはランプ4が配設
されるとともに、ボディ2の貫孔2aがカバー5で塞が
れている。
0には、基端側(図2の左端側)に段部を残しつつ中空
体の内側(図2の下側、以下同様)及び中空体の外側
(図2の上側、以下同様)がテーパ状に切り欠かれると
とものその先端部が切り落とされ、先端側へ漸次縮小し
て突出する形状に形成された嵌合凸部11が設けられて
いる。この嵌合凸部11は、先端面11aと、中空体の
内側及び外側の各テーパ外面11b及び11cと、各テ
ーパ外面11b及び11cの基端に交差する内側及び外
側の段状面11d及び11eとを有している。
側(図2の左端側)へ漸次拡開して突出する形状に形成
され、上記嵌合凸部11と嵌合可能な嵌合凹部21が設
けられている。この嵌合凹部21は、上記先端面11a
と互いに整合する底面21aと、各上記テーパ外面11
b及び11cとそれぞれ互いに整合する中空体の内側及
び外側の各テーパ内面21b及び21cと、各テーパ内
面21b及び21cの先端に交差し、各上記段状面11
d及び11eとそれぞれ互いに整合する中空体の内側及
び外側の先端面21d及び21eとを有している。な
お、底面21a並びに内側及び外側のテーパ内面21b
及び21cにより、嵌合凹部21の内面が構成される。
ィ2の嵌合凹部21同士が嵌合されるとともに、先端面
11a及び底面21a同士と、内側のテーパ外面11b
及びテーパ内面21b同士と、外側のテーパ外面11c
及びテーパ内面21c同士と、内側の段状面11d及び
先端面21d同士と、外側の段状面11e及び先端面2
1e同士が、それぞれレーザ溶着により一体的に接合さ
れている。
先端面11a、各テーパ外面11b、11c及び各段状
面11d、11e、並びに上記嵌合凹部21の底面21
a、各テーパ内面21b、21c及び各先端面21d、
21eがレーザ溶着により溶着される溶着面となる。
は、以下のようにして製造した。
を射出成形によりそれぞれ所定形状に形成した後、ボデ
ィ2の内面にリフレクターを配設、固定した。そして、
レンズ1の当接端部10とボディ2の当接端部20とを
当接させるとともに、レンズ1の嵌合凸部11とボディ
2の嵌合凹部21とを嵌合した。
凹部21の底面21aの一部(中空体の内側で図2の下
側部分)、内側のテーパ内面21bの全体並びに内側及
び外側の先端面21d及び21eの各面に対してそれぞ
れレーザ光が斜め方向から入射するように、透過性樹脂
材としてのレンズ1側で中空体の外側から上記各面に向
けてレーザ光6を斜め照射した(図2参照)。この斜め
照射する際のレーザ光の入射角(θ)は、嵌合凹部21
の底面21a及び各先端面21d、21eに対しては3
0度とし、嵌合凹部21の内側のテーパ内面21bに対
しては45度とした(図3参照)。なお、嵌合凹部21
の底面21aの一部(中空体の外側で図2の上側部分)
及び外側のテーパ内面21cには、レーザ光を直接照射
せずに、嵌合凹部21の底面21aの他の部分や内側の
テーパ内面21b等で反射した反射光を照射した。ま
た、レーザ光としてはYAG−ネオジウムレーザ光(波
長1060nm)を用いた。照射条件は、出力:200
〜400W、加工速度:5m/minとした。
面における反射の繰り返しを利用しつつ、嵌合凹部21
の内面全体、すなわち底面21a及び各テーパ内面21
b、21cの全体にレーザ光を照射して、レンズ1の嵌
合凸部11の各溶着面及びボディ2の嵌合凹部21の各
溶着面同士を加熱溶融して溶着し、一体的に接合した。
士が溶融されて接合されており、該溶着面同士の間では
両部材を構成する両樹脂が溶融して互いに入り込み絡ま
った状態が形成されているため、強固な接合状態を構成
して高い接合強度及び耐圧強度を有している。
着面及び嵌合凹部21の各溶着面同士のレーザ溶着によ
る接合に加えて、レンズ1の嵌合凸部11とボディ2の
嵌合凹部21との嵌合、及びレンズ1の各段状面11
d、11eとボディ2の各先端面21d、21eとの係
合により構造的にも強固な接合部となっているので、よ
り高い接合強度及び耐圧強度を有している。
からなり、ボディ2がPC系材、すなわちPCを含むア
ロイ材からなる。このため、レンズ1及びボディ2の双
方に含まれるPCの存在により、両者の溶着強度を向上
させる上で有利となる。
は、PCの高透過性によりレーザ透過中の内部発熱がほ
とんどなく、レーザ吸収側のボディ2からの熱伝達のみ
で加熱溶融され、しかもボディとの界面のみが溶融して
溶着することから、熱影響部がほとんどなく、ストレス
クラックがほとんど発生しない。
て、従来行われている一般的な垂直照射によるレーザ溶
着をすれば、ストレスクラックの発生が問題となる。
ボディ2の各溶着面(嵌合凹部21の底面21a、内側
のテーパ内面21b並びに内側及び外側の先端面21d
及び21eの各面)に対してレーザ光を斜め照射してい
る。このため、垂直照射する場合と比較して、各該溶着
面で反射するレーザ光が多くなる分だけ、各該溶着面に
吸収されるレーザ光のエネルギが小さくなり、各該溶着
面においてレーザ照射により受ける熱的影響が小さくな
る。したがって、レーザの照射条件を適宜設定すること
によりボディの各溶着面における急激な温度上昇や入熱
過大を回避しようとする場合に、たとえ照射条件の小さ
な調整ミス等が多少あったとしても、垂直照射の場合の
ようにボディ2の溶着面温度が大きく変化するようなこ
とはなく、急激な温度上昇や入熱過大を回避することが
容易となる。よって、単純な照射条件の調整によって
も、ボディ2のストレスクラック発生を容易、かつ、効
果的に抑制することが可能となる。
レンズ1の当接端部10を嵌合凸部11により構成する
とともに、吸収性樹脂よりなるボディ2の当接端部20
を嵌合凸部11と嵌合可能な嵌合凹部21により構成
し、嵌合凹部21の内面のうちの一部に対してレーザ光
を斜め照射し、該嵌合凹部21の内面における反射の繰
り返しを利用して、該内面全体にレーザ光を照射してい
る。このため、エネルギロスを低減させつつ、ボディ2
の溶着面において分散した入熱状態として急激な温度上
昇を効果的に抑えることができる。
るPC系材として、PCとPETとのアロイ材を採用し
たが、この他に、PC単独からなるPC材(レーザ光に
対する所定の吸収性を付与すべく着色材が添加されたも
の)や、AAS、ABS、PBT、PMMA、PA、P
E、PP又はエラストマーとPCとのアロイ材を採用し
ても、同様の作用効果を達成することができる。
車両用灯具のレーザ溶着方法を具現化したもので、ボデ
ィ2の樹脂材料を変更したこと以外は、前記実施例1と
同様の構成を有する。
は、吸収性樹脂としてのボディ2がPET材からなる。
クラックの発生しにくい材料である。このため、かかる
材料をボディ2に採用することにより、PC材よりなる
レンズ1に対してボディ2をレーザ溶着しても、ボディ
2にストレスクラックがほとんど発生しない。したがっ
て、ボディ2におけるストレスクラックの発生をより効
果的に抑えることができる。
ある。
料としてPET材を採用したが、これの代わりに、PE
TとABSとのアロイ材、又はPBT材若しくはPBT
とABSとのアロイ材を採用しても、PET材を採用し
た場合と同様の作用効果を達成することができる。
材若しくはPETとABSとのアロイ材、又はPBT材
若しくはPBTとABSとのアロイ材を採用した場合
は、こら等の材料特性によりストレスクラックの発生を
抑制することができることから、レーザ光を斜め照射し
ない場合であっても、ボディ2におけるストレスクラッ
クの発生を効果的に抑制することが可能となる。
は、請求項4記載の車両用灯具のレーザ溶着方法を具現
化したものである。
源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂か
らなり、具体的にはPC材よりなる。
して吸収性のある透過樹脂材からなり、具体的にはガラ
ス繊維が30wt%、着色剤としてのカーボンブラック
が適宜量添加されたABS材よりなる。
ーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなり、具
体的にはガラス繊維が30wt%、着色剤としてのカー
ボンブラックが適宜量添加されたPET材よりなる。
ィ2の当接端部20と、リフレクタ3の当接端部30が
当接された状態で、こらら三者の当接端部10、20及
び30がレーザ溶着により一体的に接合されている。
の当接端部10は、前記実施例1と同様の嵌合凸部11
が形成されている。
施例1で示した嵌合凹部21の内側(図5の下側)の壁
部を切り欠いた形状をなしている。すなわち、このボデ
ィ2の嵌合凹部21は、先端側(図5の左端側)へ漸次
拡開して突出する形状に形成されるとともに、一方側
(中空体の内側、図5の下側)の壁部が切り欠かれた形
状をなし、嵌合凸部11の先端面11a及びリフレクタ
3の当接端部30の第2側端面(図5の右側の端面)3
0cが整合して当接する段状底面21fと、嵌合凸部1
1の外側(図5の上側)のテーパ外面11cと互いに整
合して当接する外側のテーパ内面21cと、該テーパ内
面21cの先端に交差し、嵌合凸部11の外側の段状面
11eと互いに整合して当接する外側の先端面21eと
を有している。
合凸部11の内側のテーパ外面11bと互いに整合して
当接する傾斜先端面30aと、嵌合凸部11の内側の段
状面11dと互いに整合して当接する第1側端面(図5
の左側の端面)30bと、上記第2側端面30cとを有
している。
ィ2の嵌合凹部21同士が嵌合されるとともに、嵌合さ
れた嵌合凸部11及び嵌合凹部21間に形成される凹部
内にリフレクタ3の当接端部30の嵌合先端部が嵌合さ
れ、嵌合凸部11の内側の段状面11d及びリフレクタ
3の第1側端面30b同士と、嵌合凸部11の内側のテ
ーパ外面11b及びリフレクタ3の傾斜先端面30a同
士と、嵌合凸部11の先端面11a及び嵌合凹部21の
段状底面21f同士と、嵌合凸部11の外側のテーパ外
面11c及び嵌合凹部21の外側のテーパ内面21c同
士とが、それぞれレーザ溶着により一体的に接合されて
いる。
先端面11a、各テーパ外面11b、11c及び内側の
段状面11d、並びに上記嵌合凹部21の段状底面21
eの一部(段状底面21eのうち嵌合凸部11の先端面
11aが当接する部分)及び外側のテーパ内面21c、
並びにリフレクタ3の第1側端面30b及び傾斜先端面
30aがレーザ溶着により溶着される溶着面となる。
は、以下のようにして製造した。
びリフレクタ3を射出成形によりそれぞれ所定形状に形
成した後、ボディ2の内側にリフレクターを配設しつ
つ、レンズ1の当接端部10、ボディ2の当接端部20
及びリフレクタ3の当接端部30を当接させるととも
に、レンズ1の嵌合凸部11とボディ2の嵌合凹部21
とを嵌合し、さらに嵌合凸部11及び嵌合凹部21間に
リフレクタ3の当接端部30の嵌合先端部を嵌合した。
傾斜先端面30a及び第1側端面30bの各面に対して
それぞれレーザ光が斜め方向から入射するように、透過
性樹脂材としてのレンズ1側で中空体の外側から上記各
面に向けてレーザ光6を斜め照射した(図5参照)。な
お、嵌合凹部21の段状底面21f、外側のテーパ内面
21c及び外側の先端面21eにはレーザ光を照射しな
かった。そして、嵌合凹部21の段状底面21f及び外
側のテーパ内面21cには、リフレクタ3の傾斜先端面
30a等で反射した反射光を照射した。また、レーザ光
としてはYAG−ネオジウムレーザ光(波長1060n
m)を用いた。照射条件は、出力:200〜400W、
加工速度:5m/minとした。
状底面21f及び外側のテーパ内面21c、並びにリフ
レクタ3の傾斜先端面30aにおける反射の繰り返しを
利用しつつ、溶着面の全体にレーザ光を照射して、各溶
着面同士を加熱溶融して溶着し、一体的に接合した。
士が溶融されて接合されており、該溶着面同士の間では
両部材を構成する両樹脂が溶融して互いに入り込み絡ま
った状態が形成されているため、強固な接合状態を構成
して高い接合強度及び耐圧強度を有している。
着面及び嵌合凹部21の各溶着面同士並びに嵌合凸部1
1の各溶着面及びリフレクタ3の核溶着面同士のレーザ
溶着による接合に加えて、レンズ1の嵌合凸部11とボ
ディ2の嵌合凹部21との嵌合、及び嵌合凸部と嵌合凹
部21との間に形成された凹部とリフレクタ3の嵌合先
端部との嵌合により構造的にも強固な接合部となってい
るので、より高い接合強度及び耐圧強度を有している。
は、PCの高透過性によりレーザ透過中の内部発熱がほ
とんどなく、レーザ吸収側のリフレクタ3及びボディ2
からの熱伝達のみで加熱溶融され、しかもリフレクタ3
及びボディとの界面のみが溶融して溶着することから、
熱影響部がほとんどなく、ストレスクラックがほとんど
発生しない。
T材からなるリフレクタ3においては、これらの材料特
性により、ストレスクラックがほとんど発生しない。
C、PETやPBT等と比べて、低価格であるためコス
ト面では有利となるが、耐熱性の低い材料である。この
ため、ABS材よりなるボディ2に直接レーザ光を照射
すると熱劣化の問題が発生する。
ボディ2の溶着面にはレーザ光を直接照射していない。
すなわち、レンズ1側からリフレクタ3の傾斜先端面3
0a及び第1側端面30bにレーザ光を照射し、この傾
斜先端面30aで反射した反射光を、レンズ1の嵌合凸
部11内を透過させてボディ2の段状底面21f及び外
側のテーパ内面21cに到達させて照射している。この
ため、ボディ2の段状底面21f及び外側のテーパ内面
21cに到達するレーザ光は、レンズ1側から直接照射
される場合と比較して、リフレクタ3の傾斜先端面30
aで吸収される分及び反射光がレンズ1の嵌合凸部11
内を透過する間に該嵌合凸部11内で吸収される分だ
け、エネルギが低いものとなる。したがって、耐熱性の
低いABS系材からなるボディ2であっても、ボディ2
の溶着面における熱劣化を効果的に抑えることができ
る。
ズ1側からリフレクタ3の傾斜先端面30aに向かって
照射されたレーザ光が傾斜先端面30aに向かう際、及
び該傾斜先端面30aで反射した反射光がボディ2の溶
着面に向かう際の少なくとも2回にわたってレーザ光が
透過しており、反射光が透過する回数が多い分だけより
大きく内部発熱している。すなわち、レンズ1の嵌合凸
部11は、反射光の透過により予熱された状態となって
いる。このため、かかる予熱分だけ、レンズ1及びボデ
ィ2の十分な溶着強度を確保するめに必要なボディ2の
溶着面からレンズ1の溶着面への熱伝達量、ひいてはボ
ディ2の溶着面における入熱量を少なくすることができ
る。したがって、ボディ2の溶着面における入熱量が、
ABSの熱劣化を防止しうる程度に低減された場合であ
っても、ボディ1及びレンズ2間における溶着強度を十
分に確保することが可能となる。
ボディ2間における溶着強度を十分に確保しつつ、ボデ
ィ2の熱劣化の発生を抑えることができ、しかもレンズ
1及びボディ2の双方におけるストレスクラックの発生
を効果的に抑えて、該ストレスクラック発生による強度
低下の問題を効果的に抑制することが可能となる。
より、レンズ1、ボディ2及びリフレクタ3の三者を一
体的に接合することができるので、車両用灯具の生産性
を向上させる上で有利となる。
料としてABS材を採用したが、これの代わりに、AA
S、PBT、PET、PMMA、PA、PE、PP又は
エラストマーとABSとのアロイ材を採用しても、AB
S材を採用した場合と同様の作用効果を達成することが
できる。
脂材料としてPET材を採用したが、これの代わりに、
AAS、ABS、PBT、PMMA、PA、PE、PP
若しくはエラストマーとPETとのアロイ材や、PBT
単独からなるPBT材又はAAS、ABS、PET、P
MMA、PA、PE、PP若しくはエラストマーとPB
Tとのアロイ材を採用しても、PET材を採用した場合
と同様の作用効果を達成することができる。
トを切断した斜視図である。
トの接合構造を示す要部断面図である。
断面図である。
トを切断した斜視図である。
トの接合構造を示す要部断面図である。
(ボディ) 3…リフレクタ 10,20,30
…当接端部 11…嵌合凸部 21…嵌合凹部
Claims (4)
- 【請求項1】 加熱源としてのレーザ光に対して透過性
のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対
して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディとの当接
端部同士を当接させる当接工程と、 上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レ
ンズの当接端部及び上記ボディの当接端部の各溶着面同
士を加熱溶融させて溶着し、該レンズと該ボディとを一
体的に接合する照射工程とからなる車両用灯具のレーザ
溶着方法であって、 上記レンズはPC材からなるとともに上記ボディはPC
系材からなり、上記照射工程では、該ボディの当接端部
の溶着面に対して上記レーザ光を斜め照射することを特
徴とする車両用灯具のレーザ溶着方法。 - 【請求項2】 前記レンズの当接端部は嵌合凸部により
構成されるとともに、前記ボディの当接端部は該嵌合凸
部と嵌合可能な嵌合凹部により構成され、前記当接工程
では、該嵌合凸部と該嵌合凹部とを嵌合させ、前記照射
工程では、該嵌合凹部の内面のうちの少なくとも一部に
対して前記レーザ光を斜め照射することを特徴とする請
求項1記載の車両用灯具のレーザ溶着方法。 - 【請求項3】 加熱源としてのレーザ光に対して透過性
のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対
して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディとの当接
端部同士を当接させる当接工程と、 上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レ
ンズの当接端部及び上記ボディの当接端部の各溶着面同
士を加熱溶融させて溶着し、該レンズと該ボディとを一
体的に接合する照射工程とからなる車両用灯具のレーザ
溶着方法であって、 上記レンズはPC材からなるとともに、上記ボディは、
PET材若しくはPETとABSとのアロイ材、又はP
BT材若しくはPBTとABSとのアロイ材からなるこ
とを特徴とする車両用灯具のレーザ溶着方法。 - 【請求項4】 加熱源としてのレーザ光に対して透過性
のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対
して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディと、該レ
ーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるリフ
レクタとの当接端部同士を当接させる当接工程と、 上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レ
ンズの当接端部、上記ボディの当接端部及び上記リフレ
クタの当接端部の各溶着面を加熱溶融させて溶着し、該
レンズ、該ボディ及び該リフレクタを一体的に接合する
照射工程とからなる車両用灯具のレーザ溶着方法であっ
て、 上記レンズはPC材からなり、上記ボディはABS系材
からなり、上記リフレクタはPET系材又はPBT系材
からなり、 上記照射工程では、上記レンズ側から上記リフレクタの
上記当接端部の溶着面に向けて上記レーザ光を照射する
とともに、該溶着面で反射したレーザ光を上記レンズの
上記当接端部内を透過させて上記ボディの上記当接端部
の溶着面に到達させることにより、該レンズ及び該リフ
レクタ同士並びに該レンズ及び該ボディ同士を溶着する
ことを特徴とする車両用灯具のレーザ溶着方法。
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