JP2002337236A - 樹脂部材の溶着方法 - Google Patents

樹脂部材の溶着方法

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JP2002337236A JP2001142891A JP2001142891A JP2002337236A JP 2002337236 A JP2002337236 A JP 2002337236A JP 2001142891 A JP2001142891 A JP 2001142891A JP 2001142891 A JP2001142891 A JP 2001142891A JP 2002337236 A JP2002337236 A JP 2002337236A
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大樹 秋澤
Yoshiaki Nakagawa
義明 中川
Yuichi Uchiyama
裕一 内山
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Honda Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ照射による樹脂部材同士あるいは樹脂
部材と非樹脂部材との溶着状況を溶着時にリアルタイム
に把握し管理することができ、後検査を不要とした溶着
方法を提供する。 【解決手段】 レーザ光透過性部材と、レーザ光吸収性
樹脂部材とを重ね合わせ、レーザ光透過性部材を通して
接合部にレーザ光を照射し、該接合部を溶融せしめて両
部材を相互に溶着する際に、少なくとも両部材間の前記
接合部となる部分のいずれか一方にリブを設け、このリ
ブが潰れない程度の力で両部材を加圧してリブが挿入さ
れた両部材の高さを測定しておき、次にレーザ光をレー
ザ光透過性部材側からリブを透過してレーザ光吸収性樹
脂部材に入射させ、前記接合部を溶融させてリブをレー
ザ光吸収性樹脂部材に溶け込ませ、このときのリブの高
さの減少量から溶着状態を管理する。

Description

【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】熱可塑性樹脂のレーザ光照射による溶融
を利用して樹脂部材同士の接着を行う方法が、特公平５
−４２３３６号公報、特開昭６２−７４６３０号公報、
特開昭６２−７４６３１号公報等に提案されている。こ
れらの方法はいずれも、レーザ光の透過率が高い樹脂部
材とレーザ光の吸収率が高い樹脂部材とを重ね合わせ、
この重ね合わせ（接合）部分にレーザ光を透過する樹脂
部材の側から照射し、レーザ光を吸収する樹脂部材の一
部を溶融せしめることで樹脂部材同士を接合するもので
ある。また、特公平５−４２３３６号公報では、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
法も提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の各先行技術には
樹脂部材同士の接合状態を把握する手段についての開示
がない。即ち、溶着による樹脂部材同士の接合状況が良
好であるかどうかを検査する直接的な手段がないため、
実際には一定の加圧力による接合保証をしている。した
がって、例えばレーザ出力の低下や、焦点位置、加工位
置のずれが生じた場合には接合不良を検出することがで
きないため、後検査によって不良品を見つける必要があ
った。しかし後検査は、引っ張り試験や水槽内への浸漬
による確認試験等、手間の掛かるものであり、これらの
検査工程が製品のコストアップに繋がっている。
【０００４】本発明の目的は、レーザ照射による樹脂部
材同士あるいは樹脂部材と非樹脂部材との溶着状況を、
溶着時にリアルタイムに把握し、管理することができる
ため、後検査を必要としない樹脂部材の溶着方法を提供
することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の樹脂部材の溶着方法は、レーザ光透過性部
材と、レーザ光吸収性樹脂部材とを重ね合わせ、レーザ
光透過性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両部材を相互に溶着する方法であっ
て、少なくとも両部材間の前記接合部となる部分のいず
れか一方にリブを設け、このリブが潰れない程度の力で
両部材を加圧してリブを挟む両部材の高さを測定してお
き、次にレーザ光をレーザ光透過性部材側からリブを透
過してレーザ光吸収性樹脂部材に照射し、前記接合部を
溶融させてリブをレーザ光吸収性樹脂部材に溶け込ま
せ、このときの前記リブの高さの減少量から溶着状態を
管理する。
【０００６】尚、前記リブの幅は、レーザ光の集光パタ
ーンにほぼ合わせ、レーザ光吸収性樹脂部材に近づくほ
ど狭くなるよう、角度を設けて形成されていることが好
ましい。
【０００７】
【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は本発明のリブ付き樹脂
部材を使用して樹脂部材同士を溶着する方法の一例を示
す断面図である。
【０００８】レーザ光透過性樹脂部材１にはリブ２が設
けられていて、レーザ光吸収性樹脂部材３がレーザ光透
過性樹脂部材１とリブ２を介して重ね合わされている。
レーザ光４は凸レンズ５によって集光され、レーザ光透
過性樹脂部材１およびリブ２を順次透過してリブ２とレ
ーザ光吸収性樹脂部材３とが接触する接合部６に照射さ
れている。
【０００９】レーザ光４の光源としては特に限定はない
が、半導体レーザ、ＹＡＧレーザを光源とした遠近赤外
領域、可視光領域等各種波長のものを使用することがで
きる。また、レーザ光透過性樹脂部材１を構成する樹脂
としては、使用するレーザ光４の波長領域におけるレー
ザ光吸収率が低いものほど好ましく、ポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート等
のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等
のポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹
脂、フッ素樹脂等から適宜選択することができる。さら
に、上記各種樹脂中に、レーザ光を吸収しないか、また
は吸収しにくい、例えばガラス繊維、ナイロン繊維等の
強化材を添加した繊維強化樹脂も好ましく使用すること
ができる。
【００１０】一方、レーザ光吸収性樹脂部材３として
は、使用するレーザ光４の波長領域におけるレーザ光吸
収率が高い官能基を有する樹脂を使用することもできる
が、溶着時におけるレーザ光透過性樹脂部材１との接着
性を考慮すると、できるだけ使用するレーザ光透過性樹
脂部材１と同じ組成の樹脂あるいは組成が異なっていて
も相溶性の高い樹脂を採用することが好ましい。この観
点から、レーザ光吸収性樹脂部材３としては、上述の各
樹脂に、レーザ光４の波長領域におけるレーザ光吸収率
が高い添加物、たとえばカーボンブラック他の各種着色
顔料を配合したものを使用することが好ましい。
【００１１】本発明の方法の特徴的構成であるリブ２
は、奥行き方向（紙面垂直方向）に同じ高さで延長され
ている。図示例ではリブ２はレーザ光透過性樹脂部材１
とともに一体成型されているため、レーザ光透過性樹脂
部材１と同じ材料でできている。リブ２はレーザ光吸収
性樹脂部材３と一体成形することもできる。
【００１２】次に、図１に基づいて本発明の溶着方法を
説明する。先ずレーザ光透過性樹脂部材１のリブ２を内
側に向けて、レーザ光吸収性樹脂部材３と対峙させる。
次に、レーザ光透過性樹脂部材１のリブ２部分と、レー
ザ光吸収性樹脂部材３の溶着させたい部位とを位置合わ
せし（ここが接合部となる）、両部材を固定する。
【００１３】両部材の固定方法としては、ガラス板等の
レーザ光透過性材料で両部材を挟む方法、レーザ光透過
性の袋状樹脂シートに両部材を入れ、袋内を抜気して固
定する方法等がある。
【００１４】次に、上記固定方法によって固定した両部
材をプレスにセットし、リブ２が潰れない程度に加圧し
てそのときの高さを測定しておく。即ち、このときの高
さは両部材の高さとリブ２の高さとを合計したものであ
る。
【００１５】レーザ光４は凸レンズ５によって集光さ
れ、レーザ光透過性樹脂部材およびリブ２を順次透過し
てレーザ光吸収性樹脂部材３に入射される。レーザ光照
射設備としては、例えばレーザヘッド（図示せず）を配
置し、ＮＣ制御により３次元空間で自由に移動させるこ
とができることが好ましい。レーザ光４は、レーザヘッ
ドの移動により、本図の手前側から奥行き方向に向かっ
て順次レーザ光吸収性樹脂部材３の接合部６を溶融して
ゆく。
【００１６】上記接合部６の溶融に伴い、リブ２は溶融
したレーザ光吸収性樹脂部材３に溶け込むため、リブの
高さは図２に示すように、当初測定しておいた高さより
も減少してゆく。リブ２の溶け込みに伴う高さの減少量
と、溶着強度との相関係数を前もって求めておき、高さ
が所定の値になったときを溶着終了時とする。
【００１７】また、一定時間経過後にリブの高さが減少
しない場合には、位置ずれなどの不具合が考えられるの
で、接合不良のアラームを出す。この結果、後検査が不
要になる。
【００１８】本発明の方法によれば、リブ２に応力が集
中するため、従来の平板同士の溶着に比較して、少ない
レーザ出力で溶着を行うことができる利点もある。
【００１９】図３は本発明のリブ付き樹脂部材を使用し
て樹脂部材同士を溶着する方法の他の例を示す断面図で
ある。図３において、リブ２の幅は、レーザ光の集光パ
ターンにほぼ合わせ、レーザ光吸収性樹脂部材３に近づ
くほど狭くなるよう角度（テーパー）を設けて形成され
ている。
【００２０】リブ２をこのように形成すると、接合部６
に到達するレーザ光４は、すべてリブ２を通過してくる
ため、レーザ光強度の減衰率が一定となる。この結果、
接合部６を照射するレーザ光４の強度が均一となり、溶
着強度がばらつくことがない。また、接合部６に到達す
るまでに吸収されるレーザエネルギーの計算が容易とな
るため、出力予想をたてることができるようになる。
【００２１】本発明の方法は、レーザ光を透過する部材
であれば樹脂部材同士でなくとも接合することができ
る。例えばレーザ光透過性部材としてガラス板を使用
し、熱可塑性樹脂と溶着させることも可能である。
【００２２】
【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、両部材
の間に熱可塑性樹脂からなるリブを挿入するため、この
リブのレーザ光吸収性樹脂部材への溶け込み度合いによ
る両部材の高さの減少量から、容易に溶着状況を把握
し、管理することができる。また、リブに応力が集中す
るため、従来の平板同士の溶着に比較して、少ないレー
ザ出力で溶着を行うことができる利点もある。
【００２３】更に、リブの幅をレーザ光の集光パターン
にほぼ合わせ、レーザ光吸収性樹脂部材に近づくほど狭
くなるよう角度（テーパー）を設けて形成すれば、レー
ザ光強度の減衰率が一定となる。この結果、接合部を照
射するレーザ光の強度が均一となり溶着強度がばらつく
ことがない。また、接合部に到達するまでに吸収される
レーザエネルギーの計算が容易となるため、出力予想を
たてることも可能である。
【００２４】本発明の方法によれば、樹脂部材同士、あ
るいは樹脂部材と非樹脂部材とをレーザ光で確実に溶着
させることができるため、例えばインストルメントパネ
ル等の自動車部品、電池ケース等の電気・電子部品の製
造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリブ付き樹脂部材を使用して樹脂部材
同士を溶着する方法の一例を示す断面図
【図２】リブが潰れて溶着が完了した状態を示す断面図
【図３】リブ形状の別実施例を示す断面図
【符号の説明】
１…レーザ光透過性樹脂部材、２…リブ、３…レーザ光
吸収性樹脂部材、４…レーザ光、５…凸レンズ、６…接
合部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 裕一 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番地１ ホン ダエンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E068 BF00 DB10 4F211 AA04 AA11 AA24 AD05 AD24 AP06 AR18 TA01 TC09 TD11 TH17 TN27 TQ01 TQ10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ光透過性部材と、レーザ光吸収性
    樹脂部材とを重ね合わせ、レーザ光透過性部材を通して
    接合部にレーザ光を照射し、該接合部を溶融せしめて両
    部材を相互に溶着する方法であって、少なくとも両部材
    間の前記接合部のいずれか一方にリブを設け、このリブ
    が潰れない程度の力で両部材を加圧してリブが挿入され
    た両部材の高さを測定しておき、次にレーザ光を、前記
    レーザ光透過性部材側からリブを透過してレーザ光吸収
    性樹脂部材に入射させ、前記接合部を溶融させてリブを
    レーザ光吸収性樹脂部材に溶け込ませ、このときの前記
    リブの高さの減少量から溶着状態を管理することを特徴
    とする樹脂部材の溶着方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の樹脂部材の溶着方法に
    おいて、前記リブの幅は、レーザ光の集光パターンにほ
    ぼ合わせ、前記レーザ光吸収性樹脂部材に近づくほど狭
    くなるよう、角度を設けて形成されていることを特徴と
    する樹脂部材の溶着方法。
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