WO2016098843A1 - レーザ溶着方法および接合構造体 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a laser welding method and a bonded structure.
- a protrusion is provided on the absorbent resin material, and when the absorbent resin material and the transparent resin material are overlapped, the protrusion of the absorbent resin material becomes the transparent resin. It comes in contact with the material.
- This protrusion is formed so as to extend along a welding line for scanning with laser light. And it pressurizes in the state which accumulated the absorptive resin material and the permeable resin material, and a laser beam is irradiated toward the protrusion of an absorptive resin material from the permeable resin material side.
- the permeable resin material sinks into the absorbent resin material. Even if a gap due to sink marks or the like is partially formed, the gap is welded while absorbing the gap due to the sinking of the permeable resin material. Therefore, it is possible to obtain a welded part without defects.
- the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a laser welding method and a bonding method capable of improving the sinking amount of the second resin material with respect to the first resin material. It is to provide a structure.
- the laser welding method according to the present invention is a laser welding method in which a first resin material having absorptivity with respect to a laser and a second resin material having a transmittance with respect to a laser are welded with a laser.
- a step of superimposing the first resin material and the second resin material such that the second resin material comes into contact with the protrusion formed in the welding region, and the protrusion of the first resin material and the second resin material A step of applying a pressure so that the contact pressure is uniform, and a step of scanning the laser from the second resin material side toward the welding region of the first resin material.
- the laser scanning step may be performed a plurality of times.
- the laser welding method according to the present invention is a laser welding method in which a first resin material having absorptivity with respect to a laser and a second resin material having a transmittance with respect to a laser are welded with a laser.
- a step of superimposing the first resin material and the second resin material so that the second resin material comes into contact with the protrusion formed in the welding region, and welding of the first resin material from the second resin material side And scanning the laser a plurality of times toward the region.
- a step of applying pressure so that the contact pressure between the protrusion of the first resin material and the second resin material may be uniform may be provided.
- the step of applying the pressure so that the contact pressure is uniform includes the step of the first resin material and the second resin material.
- a step of measuring the contact pressure and a step of correcting the contact pressure between the protrusion of the first resin material and the second resin material according to the measurement result may be included.
- the step of applying the pressure so that the contact pressure is uniform includes the step of the first resin material and the second resin material. It may be a step of applying pressure through a buffer member that absorbs variations in contact pressure.
- the protrusion may be formed in a tapered shape.
- the protrusion may be formed in an annular shape and extend along the laser scanning direction.
- a plurality of protrusions may be provided so as to be adjacent in a direction orthogonal to the laser scanning direction.
- a plurality of protrusions may be provided along the laser scanning direction.
- the protrusion may have a trapezoidal cross section.
- the bonded structure according to the present invention is formed using any of the laser welding methods described above.
- the laser welding method and the bonded structure of the present invention it is possible to improve the sinking amount of the second resin material with respect to the first resin material.
- 6 is a graph showing the relationship between the number of laser scans and the amount of sinking in Examples 1 to 3 and Comparative Example. 6 is a graph showing the relationship between the number of laser scans and the welding strength in Examples 1 to 3 and Comparative Example. It is a schematic diagram for demonstrating the measuring method of welding strength. It is a schematic diagram for demonstrating the laser welding method by the modification of 1st Embodiment.
- the first resin material 10 is formed of a material having low transmittance with respect to the laser L, and is formed, for example, by mixing a predetermined coloring material in ABS (PA765 manufactured by CIMEI).
- the transmittance of the first resin material 10 is, for example, less than 10%, preferably less than 5%.
- the first resin material 10 is formed in a cylindrical shape and has a track-like (rounded rectangular shape) opening 13.
- a step portion 11 is formed on the inner peripheral surface of the opening 13, and the step portion 11 is formed in an annular shape so as to extend along the inner peripheral surface.
- the step portion 11 functions as a welding region R where the second resin material 20 is welded.
- the stepped portion 11 is formed with a tapered protrusion 12. That is, the protrusion 12 is formed so as to protrude from the step portion 11 toward the open end side.
- the protrusion 12 is formed in an annular shape and extends along the step portion 11. For this reason, the protrusion 12 is formed to extend along the scanning direction S (see FIG. 1) of the laser L.
- the protrusion 12 has an isosceles trapezoidal cross section, and is formed in a tapered shape so that the width of the distal end is narrower than the width of the proximal end.
- the protrusion 12 has a height of 0.2 mm, a lower base of 0.4 mm, and an upper base of 0.03 to 0.05 mm.
- the width of the step portion 11 is 0.8 mm.
- the second resin material 20 is formed of a material having a high transmittance with respect to the laser L, and is formed of, for example, PMMA (Acrylite L001 manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.).
- the transmittance of the second resin material 20 is, for example, 10% or more, preferably 15% or more.
- the second resin material 20 is formed in a plate shape, and is formed in a track shape so as to be fitted into the opening 13 of the first resin material 10.
- the second resin material 20 is fitted into the opening 13 of the first resin material 10. Thereby, the 1st resin material 10 and the 2nd resin material 20 are piled up (abutted) so that the 2nd resin material 20 may contact with projection 12 of the 1st resin material 10.
- the first resin material 10 is held by a jig (not shown), and the jig holding the first resin material 10 is pressurized by a pressure device (not shown).
- the pressurizing device is, for example, an air cylinder or a spring.
- the second resin material 20 and the first resin material 10 are pressed toward the pressing glass 50 in a state where the second resin material 20 is in contact with the pressing glass 50.
- the holding glass 50 is configured to be able to transmit the laser L.
- the pressure of the contact pressure between the protrusion 12 of the first resin material 10 and the second resin material 20 when the first resin material 10 is inclined with respect to the pressing glass 50, the pressure of the contact pressure between the protrusion 12 of the first resin material 10 and the second resin material 20. Variation occurs in the distribution. For example, below the portion of the second resin material 20 that contacts the pressing glass 50, the contact pressure with the protrusion 12 increases, and below the portion of the second resin material 20 that separates from the pressing glass 50, the protrusion 12. The contact pressure with is low. As described above, when laser welding is performed in a state where the pressure distribution is varied, the second resin material 20 is locally submerged, so that a sufficient amount of subsidence cannot be obtained as a whole. In addition, there is a possibility that poor welding occurs partially.
- correction is performed so that the contact pressure between the protrusion 12 of the first resin material 10 and the second resin material 20 becomes equal.
- a pressure measurement film (not shown) is disposed between the second resin material 20 and the holding glass 50, and then pressure is applied, so that the protrusion 12 of the first resin material 10 and the second resin are pressed.
- the contact pressure with the material 20 is measured.
- a shim spacer
- the first resin material 10 becomes perpendicular to the pressure glass 50, that is, the pressure glass 50 and the second resin material 20.
- the direction of the 1st resin material 10 is adjusted so that may become parallel.
- a pressure measurement film is removed.
- the laser L is irradiated from the optical head 60 in a state where the direction of the first resin material 10 is adjusted and pressurized. That is, the laser L is irradiated in a state where the contact pressure between the protrusion 12 of the first resin material 10 and the second resin material 20 is equalized.
- the laser L is irradiated from the second resin material 20 side toward the welding region R of the first resin material 10, and is scanned a plurality of times along the scanning direction S (see FIG. 1).
- the optical head 60 repeatedly irradiates the welding region R with the laser L while moving along the scanning direction S above the welding region R a plurality of times.
- the oscillator of the laser L is, for example, a semiconductor laser having a wavelength of 808 nm.
- the protrusion 12 is melted, and the second resin material 20 sinks into the first resin material 10.
- the second resin material 20 sinks. It is welded while absorbing the gap. In this way, a bonded structure 100 in which the first resin material 10 and the second resin material 20 are bonded is obtained.
- the laser L when the laser L is applied by applying a pressure so that the contact pressure between the protrusion 12 of the first resin material 10 and the second resin material 20 becomes equal. It can suppress that the 2nd resin material 20 sinks locally. For this reason, since the amount of sinking as a whole can be improved by equalizing the amount of sinking of the second resin material 20 with respect to the first resin material 10, the first resin material 10 and the second resin can be improved. It is possible to improve the sealing performance by absorbing the gap with the material 20. In addition, while maintaining the welding strength, the appearance of the welded portion can be improved.
- the laser output per one time can be reduced, so that the generation of voids (pores) is suppressed while 2
- the amount of sinking of the resin material 20 can be improved.
- the protrusion 12 with the laser L a plurality of times it is possible to ensure the same welding strength as when the protrusion 12 is not formed. That is, by scanning the laser L a plurality of times, the welding strength can be maintained even if the protrusion 12 is provided in order to improve the sinking amount.
- the welding strength is reduced as compared with the case where the protrusion is not formed.
- a plurality of tapered protrusions 12 a are formed on the step portion 11. Specifically, two protrusions 12 a are provided and are arranged adjacent to each other in a direction orthogonal to the scanning direction S of the laser L. That is, the two protrusions 12a are formed in an annular shape and are arranged concentrically.
- the other structure of the protrusion 12a is substantially the same as that of the protrusion 12 described above.
- a plurality of tapered protrusions 12b are formed on the stepped portion 11.
- a plurality of the protrusions 12 b are arranged along the scanning direction S of the laser L and are formed to extend in a direction orthogonal to the scanning direction S of the laser L.
- the other structure of the protrusion 12b is substantially the same as that of the protrusion 12 described above.
- Example 1 the shape of the protrusion of the first resin material before laser welding was different as described above.
- the first resin material in Example 1 is provided with one annular protrusion extending in the laser scanning direction
- the first resin material in Example 2 is provided with an annular protrusion extending in the laser scanning direction. Two portions were provided, and in the first resin material in Example 3, a plurality of protrusions were provided along the laser scanning direction.
- the subsidence amount is a distance from which the second resin material is submerged to the first resin material after laser irradiation from a state in which the second resin material is in contact with the first resin material before laser irradiation.
- the amount of sinking increased as the number of laser scans increased.
- the sinking amount of the bonded structures of Examples 1 to 3 was larger than that of the bonded structure of the comparative example. This is because the second resin material is easily submerged by forming the protrusion in the weld region of the first resin material. Therefore, in Examples 1 to 3, since the sinking amount is larger than that of the comparative example, a gap due to warpage or sink marks is partially formed between the first resin material and the second resin material. Even if it is, since the gap due to the sinking of the second resin material can be more easily absorbed, the sealing performance can be improved.
- the sinking amount of the joint structure of Example 2 is larger than that of the joint structure of Example 3, and the sinking amount of the joint structure of Example 1 is Example 2. It was larger than the bonded structure. This difference is due to the shape of the protrusion. For this reason, considering the viewpoint of improving the amount of subsidence, the bonded structure of Example 2 is preferable to the bonded structure of Example 3, and the bonded structure of Example 2 is more preferable than that of Example 1. The bonded structure is more preferable.
- the welding strength was measured for each sample described above, and the results are shown in FIG.
- the welding strength was measured by pressing the second resin material 20d from the inside of the cylindrical first resin material 10d and performing a peel test in the vertical direction, and adopting the maximum strength at that time. .
- the welding strengths of the bonded structures of Examples 1 to 3 and the comparative example were close to each other.
- the weld strengths of the bonded structures of Examples 1 to 3 and the comparative example were closer to each other. That is, by setting the number of times of laser scanning to a predetermined value (4 times in this experimental example) or more, the welding strength of the bonded structures of Examples 1 to 3 is maintained at the same level as the bonded structure of the comparative example. I was able to. That is, in Examples 1 to 3, the first resin material is provided with a protrusion to improve the sinking amount, while the first resin material has the same level of welding strength as the comparative example in which the protrusion is not provided. It was found that it could be secured.
- the present invention is not limited thereto, and the first resin material may be formed in a plate shape.
- the correction is performed so that the contact pressure between the protrusion 12 of the first resin material 10 and the second resin material 20 is equalized, and the laser L is scanned a plurality of times.
- the present invention is not limited to this, and if the correction is made so that the contact pressure between the protrusion of the first resin material and the second resin material is equal, the number of times of laser scanning may be one, or a plurality of lasers may be used. If the scanning is performed once, the contact pressure may not be corrected.
- the protrusion 12 is formed on the first resin material 10 having a low transmittance, and the second resin material 20 having a high transmittance is flattened.
- the protrusion may be formed on the second resin material having a high transmittance, and the first resin material having a low transmittance may be flattened.
- ABS which mixed the coloring material was shown as a material of the 1st resin material 10
- the material of the 1st resin material has absorptivity with respect to a laser. Any other resin material may be mixed with a coloring material. Further, a filler may be added to the first resin material.
- PMMA was shown as a material of the 2nd resin material 20, if not only this but the material of a 2nd resin material has the transmittance
- the oscillator of the laser L is a semiconductor laser
- the present invention is not limited to this, and the laser oscillator may be another type such as a YAG laser.
- the cross section of the protrusion 12 showed the trapezoidal shape, it was not restricted to this,
- the cross section of the protrusion may be triangular shape, and the front-end
- the cross section of the protrusion may be rectangular.
- the present invention is not limited to this, and a buffer member 51 that absorbs variations in the contact pressure between the protrusion 12 of the first resin material 10 and the second resin material 20 as in the laser welding method according to the modification shown in FIG.
- the contact pressure may be made uniform by applying a pressure through the contact.
- the pressure glass 50 is attached to the support plate 52 via the buffer member 51.
- the buffer member 51 is, for example, silicon rubber, and is configured to be elastically deformable.
- the support plate 52 can transmit the laser L and is fixed at a predetermined position. For this reason, as shown in FIG. 11, when the first resin material 10 is pressurized with respect to the support plate 52, the buffer member 51 expands and contracts to expand and contract the first resin material 10 and the second resin material 10.
- the pressure glass 50 is inclined according to the inclination of the resin material 20. Therefore, the first resin material 10 is perpendicular to the presser glass 50, that is, the presser glass 50 and the second resin material 20 are parallel, and the protrusion 12 of the first resin material 10 contacts the second resin material 20.
- the pressure can be made uniform. If comprised in this way, even if it omits the process of measuring the contact pressure of the 1st resin material 10 and the 2nd resin material 20, and the process of amending contact pressure according to a measurement result, contact pressure equality Can be achieved.
- the present invention is not limited to this, and the proximal end side may remain without being completely melted.
- the optical head is not limited to this, and the first resin material and the second resin material in a pressurized state are fixed.
- the laser may be scanned by the movement of the resin material.
- the example in which the two annular protrusions 12a are arranged so as to be adjacent to each other in the direction orthogonal to the scanning direction S of the laser L is shown. These protrusions may be arranged adjacent to each other in a direction perpendicular to the laser scanning direction.
- the present invention can be used for a laser welding method and a joining structure in which a first resin material having absorptivity with respect to a laser and a second resin material having a permeability with respect to a laser are welded by a laser.
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Abstract
レーザ溶着方法は、レーザに対して吸収性を有する第1樹脂材と、レーザに対して透過性を有する第2樹脂材とをレーザで溶着するレーザ溶着方法であり、第1樹脂材の溶着領域に形成された突部に対して第2樹脂材が接触するように、第1樹脂材と第2樹脂材とを重ね合わせる工程と、第1樹脂材の突部と第2樹脂材との接触圧が均等になるように圧力を印加する工程と、第2樹脂材側から第1樹脂材の溶着領域に向けてレーザを走査する工程とを備える。
Description
本発明は、レーザ溶着方法および接合構造体に関する。
従来、レーザに対して吸収性を有する第1樹脂材と、レーザに対して透過性を有する第2樹脂材とをレーザで溶着するレーザ溶着方法が知られている。このレーザ溶着方法では、第1樹脂材および第2樹脂材を重ね合わせた状態で加圧し、第2樹脂材側から第1樹脂材にレーザを照射することにより、第1樹脂材および第2樹脂材が溶着される。
しかしながら、このような従来のレーザ溶着方法では、第1樹脂材および第2樹脂材の成形時のそりやひけなどに起因して、第1樹脂材および第2樹脂材の接触面(レーザ照射箇所)に隙間があると、レーザ溶着の際にその隙間によって未溶着の部分が発生するなどの不都合があった。そこで、従来では、そりやひけなどに起因する隙間による不都合を解消することが可能なレーザ溶着方法が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
特許文献1のレーザ溶着方法では、吸収性樹脂材に突条が設けられており、吸収性樹脂材と透過性樹脂材とが重ね合わされたときに、吸収性樹脂材の突条が透過性樹脂材に当接するようになっている。この突条は、レーザ光を走査する溶着線に沿って延びるように形成されている。そして、吸収性樹脂材と透過性樹脂材とを重ね合わせた状態で加圧し、透過性樹脂材側から吸収性樹脂材の突条に向けてレーザ光が照射される。これにより、吸収性樹脂材の突条が溶融されると、透過性樹脂材が吸収性樹脂材に対して沈み込むので、吸収性樹脂材の突条と透過性樹脂材との間にそりやひけなどに起因する隙間が部分的に形成されていたとしても、透過性樹脂材の沈み込みによりその隙間を吸収しながら溶着される。したがって、欠陥のない溶着部を得ることが可能である。
上記のように、透過性樹脂材が吸収性樹脂材に対して沈み込むと、そりやひけなどに起因する隙間を吸収することができるので、吸収性樹脂材に対する透過性樹脂材の沈み込み量の向上が求められている。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、第1樹脂材に対する第2樹脂材の沈み込み量の向上を図ることが可能なレーザ溶着方法および接合構造体を提供することである。
本発明によるレーザ溶着方法は、レーザに対して吸収性を有する第1樹脂材と、レーザに対して透過性を有する第2樹脂材とをレーザで溶着するレーザ溶着方法であり、第1樹脂材の溶着領域に形成された突部に対して第2樹脂材が接触するように、第1樹脂材と第2樹脂材とを重ね合わせる工程と、第1樹脂材の突部と第2樹脂材との接触圧が均等になるように圧力を印加する工程と、第2樹脂材側から第1樹脂材の溶着領域に向けてレーザを走査する工程とを備える。
この場合において、レーザを走査する工程は、レーザの走査回数が複数回であってもよい。
本発明によるレーザ溶着方法は、レーザに対して吸収性を有する第1樹脂材と、レーザに対して透過性を有する第2樹脂材とをレーザで溶着するレーザ溶着方法であり、第1樹脂材の溶着領域に形成された突部に対して第2樹脂材が接触するように、第1樹脂材と第2樹脂材とを重ね合わせる工程と、第2樹脂材側から第1樹脂材の溶着領域に向けてレーザを複数回走査する工程とを備える。
この場合において、第1樹脂材の突部と第2樹脂材との接触圧が均等になるように圧力を印加する工程を備えていてもよい。
上記接触圧が均等になるように圧力を印加する工程を備えるレーザ溶着方法において、接触圧が均等になるように圧力を印加する工程は、第1樹脂材の突部と第2樹脂材との接触圧を計測する工程と、その計測結果に応じて、第1樹脂材の突部と第2樹脂材との接触圧を補正する工程とを含んでいてもよい。
上記接触圧が均等になるように圧力を印加する工程を備えるレーザ溶着方法において、接触圧が均等になるように圧力を印加する工程は、第1樹脂材の突部と第2樹脂材との接触圧のばらつきを吸収する緩衝部材を介して圧力を印加する工程であってもよい。
上記レーザ溶着方法において、突部は、テーパ状に形成されていてもよい。
上記レーザ溶着方法において、突部は、環状に形成されるとともに、レーザの走査方向に沿って延びるように形成されていてもよい。
この場合において、突部は、レーザの走査方向と直交する方向に隣接するように複数設けられていてもよい。
上記レーザ溶着方法において、突部は、レーザの走査方向に沿って複数設けられていてもよい。
上記レーザ溶着方法において、突部は、断面が台形状に形成されていてもよい。
本発明による接合構造体は、上記のいずれかのレーザ溶着方法を用いて形成されている。
本発明のレーザ溶着方法および接合構造体によれば、第1樹脂材に対する第2樹脂材の沈み込み量の向上を図ることができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
まず、図1~図5を参照して、本発明の第1実施形態によるレーザ溶着方法について説明する。このレーザ溶着方法では、レーザL(図4参照)に対して吸収性を有する第1樹脂材10と、レーザLに対して透過性を有する第2樹脂材20とをレーザLで溶着する。
まず、図1~図5を参照して、本発明の第1実施形態によるレーザ溶着方法について説明する。このレーザ溶着方法では、レーザL(図4参照)に対して吸収性を有する第1樹脂材10と、レーザLに対して透過性を有する第2樹脂材20とをレーザLで溶着する。
第1樹脂材10は、レーザLに対する透過率が低い材料により形成され、たとえばABS(CHIMEI社製のPA765)に所定の着色材が混入されて形成されている。第1樹脂材10の透過率は、たとえば10%未満であり、好ましくは5%未満である。この第1樹脂材10は、図1に示すように、筒状に形成されており、トラック状(角丸長方形状)の開口部13を有する。開口部13の内周面には段差部11が形成され、その段差部11は内周面に沿って延びるように環状に形成されている。
段差部11は、第2樹脂材20が溶着される溶着領域Rとして機能する。この段差部11には、図1および図2に示すように、テーパ状の突部12が形成されている。すなわち、突部12は、段差部11から開放端側に向けて突出するように形成されている。突部12は、環状に形成されるとともに、段差部11に沿って延びるように形成されている。このため、突部12は、レーザLの走査方向S(図1参照)に沿って延びるように形成されている。また、突部12は、断面が等脚台形状に形成されており、先端の幅が基端の幅に比べて狭くなるように先窄まり状に形成されている。
具体例としては、突部12は、高さが0.2mmであり、下底が0.4mmであり、上底が0.03~0.05mmである。また、段差部11の幅は0.8mmである。
第2樹脂材20は、レーザLに対する透過率が高い材料により形成され、たとえばPMMA(三菱レイヨン社製のアクリライトL001)により形成されている。第2樹脂材20の透過率は、たとえば10%以上であり、好ましくは15%以上である。この第2樹脂材20は、図1に示すように、板状に形成されており、第1樹脂材10の開口部13に嵌合可能なようにトラック状に形成されている。
そして、第1樹脂材10の開口部13に第2樹脂材20が嵌め合わされる。これにより、第1樹脂材10の突部12に対して第2樹脂材20が接触するように、第1樹脂材10と第2樹脂材20とが重ね合わされる(突き合わされる)。
また、第1樹脂材10が治具(図示省略)によって保持され、その第1樹脂材10を保持する治具が加圧装置(図示省略)により加圧される。なお、加圧装置は、たとえばエアシリンダまたはバネなどである。これにより、図3に示すように、第2樹脂材20が押さえガラス50に接触された状態で、第2樹脂材20および第1樹脂材10が押さえガラス50側に押圧される。なお、押さえガラス50は、レーザLを透過可能に構成されている。
ここで、図3に示すように、押さえガラス50に対して第1樹脂材10が傾いている場合には、第1樹脂材10の突部12と第2樹脂材20との接触圧の圧力分布にばらつきが発生する。たとえば、第2樹脂材20の押さえガラス50と接触する部分の下方では、突部12との接触圧が高くなり、第2樹脂材20の押さえガラス50と離間する部分の下方では、突部12との接触圧が低くなる。このように、圧力分布にばらつきが生じている状態でレーザ溶着を行った場合には、第2樹脂材20が局所的に沈み込むことにより、全体として十分な沈み込み量を得ることができないおそれがあり、また、部分的に溶着不良が発生するおそれがある。
そこで、第1実施形態では、第1樹脂材10の突部12と第2樹脂材20との接触圧が均等になるように補正を行う。具体的には、まず、第2樹脂材20と押さえガラス50との間に圧力測定フィルム(図示省略)を配置した状態で加圧することにより、第1樹脂材10の突部12と第2樹脂材20との接触圧を計測する。そして、その計測結果に応じて接触圧が均等になるように補正を行う。たとえば、第1樹脂材10と治具との間にシム(スペーサ)を配置することにより、押さえガラス50に対して第1樹脂材10が垂直になる、すなわち押さえガラス50と第2樹脂材20とが平行になるように、第1樹脂材10の向きを調整する。その後、接触圧が均等になるように第1樹脂材10の向きを調整した後に、圧力測定フィルムを取り除く。
そして、図4に示すように、第1樹脂材10の向きを調整して加圧した状態で、光学ヘッド60からレーザLを照射する。すなわち、第1樹脂材10の突部12と第2樹脂材20との接触圧が均等になるようにした状態でレーザLが照射される。このレーザLは、第2樹脂材20側から第1樹脂材10の溶着領域Rに向けて照射され、走査方向S(図1参照)に沿って複数回走査される。たとえば、光学ヘッド60が、溶着領域Rの上方において走査方向Sに沿って移動しながらレーザLを溶着領域Rに照射することが複数回繰り返し行われる。なお、レーザLの発振器は、たとえば、波長が808nmの半導体レーザである。
これにより、図5に示すように、突部12が溶融され、第2樹脂材20が第1樹脂材10に対して沈み込む。このとき、第1樹脂材10の突部12と第2樹脂材20との間にそりやひけなどに起因する隙間が部分的に形成されていたとしても、第2樹脂材20の沈み込みによりその隙間を吸収しながら溶着される。このようにして、第1樹脂材10および第2樹脂材20を接合した接合構造体100が得られる。
-効果-
第1実施形態では、上記のように、第1樹脂材10の突部12と第2樹脂材20との接触圧が均等になるように圧力を印加することによって、レーザLを照射したときに第2樹脂材20が局所的に沈み込むのを抑制することができる。このため、第1樹脂材10に対する第2樹脂材20の沈み込み量の均等化を図ることにより、全体としての沈み込み量の向上を図ることができるので、第1樹脂材10と第2樹脂材20との隙間を吸収して封止性の向上を図ることができる。加えて、溶着強度を維持するとともに、溶着部の外観の向上を図ることができる。
第1実施形態では、上記のように、第1樹脂材10の突部12と第2樹脂材20との接触圧が均等になるように圧力を印加することによって、レーザLを照射したときに第2樹脂材20が局所的に沈み込むのを抑制することができる。このため、第1樹脂材10に対する第2樹脂材20の沈み込み量の均等化を図ることにより、全体としての沈み込み量の向上を図ることができるので、第1樹脂材10と第2樹脂材20との隙間を吸収して封止性の向上を図ることができる。加えて、溶着強度を維持するとともに、溶着部の外観の向上を図ることができる。
また、第1樹脂材10の溶着領域Rに向けてレーザLを複数回走査することにより、1回あたりのレーザ出力を小さくすることができるので、ボイド(気孔)の発生を抑制しながら、第2樹脂材20の沈み込み量の向上を図ることができる。また、突部12にレーザLを複数回走査することにより、突部12を形成していない場合と同等の溶着強度を確保することができる。すなわち、レーザLを複数回走査することにより、沈み込み量の向上を図るために突部12が設けられていても溶着強度を維持することができる。なお、突部にレーザを1回だけ走査した場合には、突部を形成していない場合に比べて溶着強度が低下してしまう。
(第2実施形態)
次に、図6を参照して、本発明の第2実施形態によるレーザ溶着方法で用いられる第1樹脂材10aについて説明する。
次に、図6を参照して、本発明の第2実施形態によるレーザ溶着方法で用いられる第1樹脂材10aについて説明する。
第1樹脂材10aでは、図6に示すように、段差部11にテーパ状の突部12aが複数形成されている。具体的には、突部12aは、2つ設けられており、レーザLの走査方向Sと直交する方向に隣接するように配置されている。すなわち、2つの突部12aは、環状に形成され、同心状に配置されている。なお、突部12aのその他の構成は、上記した突部12とほぼ同様である。
また、第2実施形態のその他の点については、第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
次に、図7を参照して、本発明の第3実施形態によるレーザ溶着方法で用いられる第1樹脂材10bについて説明する。
次に、図7を参照して、本発明の第3実施形態によるレーザ溶着方法で用いられる第1樹脂材10bについて説明する。
第1樹脂材10bでは、図7に示すように、段差部11にテーパ状の突部12bが複数形成されている。この突部12bは、レーザLの走査方向Sに沿って複数配置されるとともに、レーザLの走査方向Sと直交する方向に延びるように形成されている。なお、突部12bのその他の構成は、上記した突部12とほぼ同様である。
また、第3実施形態のその他の点については、第1実施形態と同様である。
(実験例)
次に、図8~図10を参照して、上記第1~第3実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。
次に、図8~図10を参照して、上記第1~第3実施形態の効果を確認するために行った実験について説明する。
この実験では、第1実施形態に対応する実施例1による接合構造体と、第2実施形態に対応する実施例2による接合構造体と、第3実施形態に対応する実施例3による接合構造体と、突部が設けられていない第1樹脂材に第2樹脂材を溶着した比較例による接合構造体とを作製した。また、実施例1~3および比較例の接合構造体として、それぞれ、レーザの走査回数を2回、3回、4回、5回、6回、10回および20回としたものを作製した。
なお、実施例1~3では、上記したようにレーザ溶着前における第1樹脂材の突部の形状が異なっていた。具体的には、実施例1における第1樹脂材では、レーザの走査方向に延びる環状の突部が1つ設けられ、実施例2における第1樹脂材では、レーザの走査方向に延びる環状の突部が2つ設けられ、実施例3における第1樹脂材では、レーザの走査方向に沿って複数の突部が設けられていた。
そして、上記した各試料について沈み込み量を計測し、その結果を図8に示した。なお、沈み込み量とは、レーザ照射前に第2樹脂材を第1樹脂材に接触させた状態から、レーザ照射後に第1樹脂材に対して第2樹脂材が沈み込んだ距離である。
図8に示すように、レーザの走査回数が多くなるほど沈み込み量が大きくなった。そして、走査回数が同じである場合には、実施例1~3の接合構造体の沈み込み量は比較例の接合構造体に比べて大きかった。これは、第1樹脂材の溶着領域に突部を形成することにより、第2樹脂材が沈み込みやすくなったためである。したがって、実施例1~3では、比較例に比べて、沈み込み量が大きいことから、第1樹脂材と第2樹脂材との間にそりやひけなどに起因する隙間が部分的に形成されていたとしても、第2樹脂材の沈み込みによる隙間を吸収をより行いやすくすることができるので、封止性の向上を図ることができた。
なお、走査回数が同じである場合において、実施例2の接合構造体の沈み込み量は実施例3の接合構造体に比べて大きく、実施例1の接合構造体の沈み込み量は実施例2の接合構造体に比べて大きかった。なお、この違いは突部の形状に起因するものである。このため、沈み込み量を向上させるという観点を考慮すると、実施例3の接合構造体に比べて実施例2の接合構造体の方が好ましく、実施例2の接合構造体に比べて実施例1の接合構造体の方が好ましい。
次に、上記した各試料について溶着強度を計測し、その結果を図9に示した。なお、溶着強度は、図10に示すように、筒状の第1樹脂材10dの内側から第2樹脂材20dを加圧して垂直方向への剥離試験を行い、その際の最大強度を採用した。
図9に示すように、走査回数が4回以上である場合には、実施例1~3および比較例の接合構造体の溶着強度が近い値になった。特に、走査回数が10回および20回のときには、実施例1~3および比較例の接合構造体の溶着強度がより近い値になった。すなわち、レーザの走査回数を所定値(本実験例では4回)以上にすることにより、実施例1~3の接合構造体の溶着強度を、比較例の接合構造体と同水準に維持することができた。つまり、実施例1~3では、第1樹脂材に突部を設けることにより沈み込み量の向上を図りながら、第1樹脂材に突部が設けられていない比較例と同水準の溶着強度を確保できることが判明した。
(他の実施形態)
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、第1実施形態では、第1樹脂材10が筒状に形成される例を示したが、これに限らず、第1樹脂材が板状に形成されていてもよい。
また、第1実施形態では、第1樹脂材10の突部12と第2樹脂材20との接触圧が均等になるように補正を行うとともに、レーザLを複数回走査する例を示したが、これに限らず、第1樹脂材の突部と第2樹脂材との接触圧が均等になるように補正を行えば、レーザの走査回数が1回であってもよいし、レーザを複数回走査すれば、接触圧の補正を行わないようにしてもよい。
また、第1実施形態では、透過率が低い第1樹脂材10に突部12を形成するとともに、透過率が高い第2樹脂材20を平坦にする例を示したが、これに限らず、透過率が高い第2樹脂材に突部を形成するとともに、透過率が低い第1樹脂材を平坦にしてもよい。また、透過率が低い第1樹脂材と、透過率が高い第2樹脂材との両方に突部を形成するようにしてもよい。
また、第1実施形態では、第1樹脂材10の材料として着色材を混入したABSを示したが、これに限らず、第1樹脂材の材料は、レーザに対して吸収性を有していれば、その他の樹脂材に着色材を混入したものであってもよい。また、第1樹脂材に充填剤が添加されていてもよい。
また、第1実施形態では、第2樹脂材20の材料としてPMMAを示したが、これに限らず、第2樹脂材の材料は、レーザに対して透過性を有していれば、その他の樹脂材であってもよい。また、第2樹脂材に充填剤が添加されていてもよい。
また、第1実施形態では、レーザLの発振器が半導体レーザである例を示したが、これに限らず、レーザの発振器がYAGレーザなどのその他のものであってもよい。
また、第1実施形態では、突部12の断面が台形状である例を示したが、これに限らず、突部の断面が三角形状であってもよいし、先端が円弧状であってもよい。さらに、突部の断面が長方形状であってもよい。
また、第1実施形態では、第1樹脂材10の向きを調整することにより、第1樹脂材10の突部12と第2樹脂材20との接触圧が均等になるようにする例を示したが、これに限らず、図11に示す変形例によるレーザ溶着方法のように、第1樹脂材10の突部12と第2樹脂材20との接触圧のばらつきを吸収する緩衝部材51を介して圧力を印加することにより、その接触圧が均等になるようにしてもよい。具体的には、押さえガラス50は、緩衝部材51を介して支持板52に取り付けられている。緩衝部材51は、たとえばシリコンゴムであり、弾性変形可能に構成されている。支持板52は、レーザLを透過可能であり、所定の位置に固定されている。このため、図11に示すように、支持板52に対して第1樹脂材10が傾いた状態で加圧された場合には、緩衝部材51が伸縮することにより第1樹脂材10および第2樹脂材20の傾きに応じて押さえガラス50が傾くようになっている。したがって、押さえガラス50に対して第1樹脂材10が垂直、すなわち押さえガラス50と第2樹脂材20とが平行になり、第1樹脂材10の突部12と第2樹脂材20との接触圧が均等になるようにすることができる。このように構成すれば、第1樹脂材10と第2樹脂材20との接触圧を計測する工程と、計測結果に応じて接触圧を補正する工程とを省略しても、接触圧の均等化を図ることができる。
また、第1実施形態では、突部12が完全に溶融される例を示したが、これに限らず、突部が完全に溶融されずに基端側が残っていてもよい。
また、第1実施形態では、光学ヘッド60が移動することにより、レーザLを走査する例を示したが、これに限らず、光学ヘッドが固定され、加圧状態の第1樹脂材および第2樹脂材が移動することにより、レーザを走査するようにしてもよい。
なお、上記した第1実施形態の各変形例は第2および第3実施形態についても同様に適用可能である。
また、第2実施形態では、2つの環状の突部12aがレーザLの走査方向Sと直交する方向に隣接するように配置される例を示したが、これに限らず、3つ以上の環状の突部がレーザの走査方向と直交する方向に隣接するように配置されていてもよい。
本発明は、レーザに対して吸収性を有する第1樹脂材と、レーザに対して透過性を有する第2樹脂材とをレーザで溶着するレーザ溶着方法および接合構造体に利用可能である。
10、10a、10b 第1樹脂材
12、12a、12b 突部
20 第2樹脂材
51 緩衝部材
100 接合構造体
12、12a、12b 突部
20 第2樹脂材
51 緩衝部材
100 接合構造体
Claims (12)
- レーザに対して吸収性を有する第1樹脂材と、レーザに対して透過性を有する第2樹脂材とをレーザで溶着するレーザ溶着方法であって、
前記第1樹脂材の溶着領域に形成された突部に対して前記第2樹脂材が接触するように、前記第1樹脂材と前記第2樹脂材とを重ね合わせる工程と、
前記第1樹脂材の突部と前記第2樹脂材との接触圧が均等になるように圧力を印加する工程と、
前記第2樹脂材側から前記第1樹脂材の溶着領域に向けてレーザを走査する工程とを備えることを特徴とするレーザ溶着方法。 - 請求項1に記載のレーザ溶着方法において、
前記レーザを走査する工程は、レーザの走査回数が複数回であることを特徴とするレーザ溶着方法。 - レーザに対して吸収性を有する第1樹脂材と、レーザに対して透過性を有する第2樹脂材とをレーザで溶着するレーザ溶着方法であって、
前記第1樹脂材の溶着領域に形成された突部に対して前記第2樹脂材が接触するように、前記第1樹脂材と前記第2樹脂材とを重ね合わせる工程と、
前記第2樹脂材側から前記第1樹脂材の溶着領域に向けてレーザを複数回走査する工程とを備えることを特徴とするレーザ溶着方法。 - 請求項3に記載のレーザ溶着方法において、
前記第1樹脂材の突部と前記第2樹脂材との接触圧が均等になるように圧力を印加する工程を備えることを特徴とするレーザ溶着方法。 - 請求項1、2または4に記載のレーザ溶着方法において、
前記接触圧が均等になるように圧力を印加する工程は、
前記第1樹脂材の突部と前記第2樹脂材との接触圧を計測する工程と、
その計測結果に応じて、前記第1樹脂材の突部と前記第2樹脂材との接触圧を補正する工程とを含むことを特徴とするレーザ溶着方法。 - 請求項1、2または4に記載のレーザ溶着方法において、
前記接触圧が均等になるように圧力を印加する工程は、
前記第1樹脂材の突部と前記第2樹脂材との接触圧のばらつきを吸収する緩衝部材を介して圧力を印加する工程であることを特徴とするレーザ溶着方法。 - 請求項1~6のいずれか1つに記載のレーザ溶着方法において、
前記突部は、テーパ状に形成されていることを特徴とするレーザ溶着方法。 - 請求項1~7のいずれか1つに記載のレーザ溶着方法において、
前記突部は、環状に形成されるとともに、レーザの走査方向に沿って延びるように形成されていることを特徴とするレーザ溶着方法。 - 請求項8に記載のレーザ溶着方法において、
前記突部は、レーザの走査方向と直交する方向に隣接するように複数設けられていることを特徴とするレーザ溶着方法。 - 請求項1~7のいずれか1つに記載のレーザ溶着方法において、
前記突部は、レーザの走査方向に沿って複数設けられていることを特徴とするレーザ溶着方法。 - 請求項1~10のいずれか1つに記載のレーザ溶着方法において、
前記突部は、断面が台形状に形成されていることを特徴とするレーザ溶着方法。 - 請求項1~11のいずれか1つに記載のレーザ溶着方法を用いて形成されることを特徴とする接合構造体。
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Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002337236A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-27 | Honda Motor Co Ltd | 樹脂部材の溶着方法 |
JP2005246692A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Denso Corp | 樹脂材のレーザ溶着方法 |
JP2005288934A (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Denso Corp | 樹脂材のレーザ溶着方法 |
JP2007111927A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Toyota Motor Corp | 熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法およびレーザ溶着装置 |
JP2009298136A (ja) * | 2008-05-16 | 2009-12-24 | Nitto Denko Corp | シート接合体の製造方法及びシート接合体 |
JP2011005705A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 樹脂材のレーザー溶着方法 |
JP2012061837A (ja) * | 2010-01-13 | 2012-03-29 | Nitto Denko Corp | シート接合体の製造方法、シート接合体、ロール体、光学用フィルム、及び偏光フィルム |
WO2013186926A1 (ja) * | 2012-06-15 | 2013-12-19 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 流量センサ及びその製造方法 |
JP2014177051A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Denso Corp | 溶着体のレーザー溶着方法 |
JP2016011917A (ja) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | カシオ計算機株式会社 | 植字固定方法、植字固定構造及び時計 |
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Patent Citations (10)
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---|---|---|---|---|
JP2002337236A (ja) * | 2001-05-14 | 2002-11-27 | Honda Motor Co Ltd | 樹脂部材の溶着方法 |
JP2005246692A (ja) * | 2004-03-02 | 2005-09-15 | Denso Corp | 樹脂材のレーザ溶着方法 |
JP2005288934A (ja) * | 2004-04-01 | 2005-10-20 | Denso Corp | 樹脂材のレーザ溶着方法 |
JP2007111927A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | Toyota Motor Corp | 熱可塑性樹脂部材のレーザ溶着方法およびレーザ溶着装置 |
JP2009298136A (ja) * | 2008-05-16 | 2009-12-24 | Nitto Denko Corp | シート接合体の製造方法及びシート接合体 |
JP2011005705A (ja) * | 2009-06-24 | 2011-01-13 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 樹脂材のレーザー溶着方法 |
JP2012061837A (ja) * | 2010-01-13 | 2012-03-29 | Nitto Denko Corp | シート接合体の製造方法、シート接合体、ロール体、光学用フィルム、及び偏光フィルム |
WO2013186926A1 (ja) * | 2012-06-15 | 2013-12-19 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 流量センサ及びその製造方法 |
JP2014177051A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Denso Corp | 溶着体のレーザー溶着方法 |
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