CN111479669A - 合成树脂构件的熔接方法 - Google Patents

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CN111479669A CN201880052475.1A CN201880052475A CN111479669A CN 111479669 A CN111479669 A CN 111479669A CN 201880052475 A CN201880052475 A CN 201880052475A CN 111479669 A CN111479669 A CN 111479669A
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Shi Chuanxian
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Toyota Motor Corp
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Shi Chuanxian
Nagoya University NUC
Mitsubishi Motors Corp
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Abstract

在合成树脂制的第一构件(10)预先设置有凸部(12)，在将第一构件(10)的凸部(12)的顶面与合成树脂制的第二构件(20)对接的状态下，向凸部(12)的侧面照射激光(L)，在使凸部(12)的至少整个所述顶面熔融并且利用所述熔融了的凸部(12)的所述顶面的热使第二构件(20)中的与凸部(12)抵接的抵接部熔融之后，使所述熔融了的部分固化而将第一构件(10)与第二构件(20)熔接。

Description

合成树脂构件的熔接方法
技术领域
本发明涉及合成树脂构件的熔接方法。
背景技术
如在下述专利文献1～3中记载的那样，已知有如下方法：预先使合成树脂构件彼此(第一构件及第二构件)对接，在向其对接部照射激光并使所述对接部熔融之后使之固化，由此将所述合成树脂构件彼此熔接。
在专利文献1中，使激光的透过性较高的第一构件与激光的吸收性较高(激光的透过性较低)的第二构件重叠，从第一构件侧照射激光，利用在第一构件内透过了的激光使第二构件的表面(即，与第一构件重叠的面)熔融，所述熔融了的合成树脂材料在第一构件与第二构件之间扩展。之后，使在所述第一构件与第二构件之间扩展的合成树脂材料冷却并固化。由此，将第一构件与第二构件熔接。
在专利文献2中，例如垂直地对圆筒状的第一构件及第二构件的端面照射激光，在所述端面(表面)熔融了的状态下使所述端面彼此对接(参照对比文献2的图6)。之后，使所述熔融了的部分冷却并固化。由此，将第一构件与第二构件熔接。
另外，如在专利文献2的图2及图4中记载的那样，例如将向上方敞开的较深的箱状的第一构件与向下方敞开的较浅的箱状(盖状)的第二构件熔接。在专利文献2的图4(b)的例子中，第一构件的侧壁部的上端面形成为台阶状。即，随着从第一构件的侧壁部的壁厚方向上的外侧朝向内侧，侧壁部的上表面阶段性地变高。另一方面，第二构件的侧壁部的下端面也形成为台阶状。第二构件的侧壁部的下端面与第一构件的侧壁部的上端部上下对称。使第一构件的侧壁部的上端面与第二构件的侧壁部的下端面对接。在该状态下，在第一构件的侧壁部的上端面与第二构件的侧壁部的下端面之间形成有朝向箱体的外侧敞开的槽部(专利文献2的图4(b))。向该槽部内照射激光，使第一构件的侧壁部的上端面与第二构件的侧壁部的下端面熔融。向第一构件侧按压第二构件，使所述熔融了的合成树脂材料向所述槽部内扩展。然后，使在所述槽部内扩展的合成树脂材料冷却并固化。由此，将第一构件与第二构件熔接。
在专利文献3中，在第一构件与第二构件之间夹入形成为板状且激光的吸收性较高的合成树脂制的接合材料，对所述接合材料的端面照射激光并使所述接合材料熔融，所述熔融了的接合材料在第一构件与第二构件之间扩展。之后，使在所述第一构件与第二构件之间扩展的接合材料冷却并固化。由此，将第一构件与第二构件熔接。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-302700号公报
专利文献2：日本特开2012-091400号公报
专利文献3：日本特开2014-180843号公报
发明内容
在专利文献1中，其前提在于采用激光的透过性较高的构件作为第一构件。因此，无法使用专利文献1的方法将激光的吸收性较高的构件彼此接合。
另外，在向专利文献2的图4(b)的例子中的所述槽部内照射激光时，主要是在所述槽部内使与激光的光轴垂直的面(承接面1f、3f)熔融。在该例中，如果仅使所述槽部的内表面(表面)熔融，则会在所述槽部内残留台阶形状。因此，在向第一构件侧按压第二构件时，在所述槽部内未熔融的部分(残留的台阶状部)彼此抵接。因此，难以使所述熔融了的合成树脂材料在所述槽部内扩展并利用熔融了的合成树脂材料将所述槽部内填满。因此，难以将第一构件与第二构件的熔接强度设定得较高。
另外，在使用专利文献3的方法的情况下，需要接合材料。因此，与专利文献1或专利文献2的方法相比，部件件数较多。另外，第一构件与第二构件的熔接强度会受到接合材料的材质的影响。即，在接合材料的机械强度(例如剪切强度)较低的情况下，第一构件与第二构件的熔接强度以及将第一构件第二构件熔接而形成的部件的刚性会变低。
本发明是为了应对上述问题而做出的，其目的在于提供能够将激光的吸收性较高的合成树脂构件彼此熔接且能够将其熔接强度设定得较高的合成树脂构件的熔接方法。此外，在下述本发明的各结构要件的记载中，为了使本发明的理解变得容易，在括弧内记载了实施方式的对应部位的附图标记，但并不应将本发明的各结构要件限定性地解释为由实施方式的附图标记示出的对应部位的结构。
为了达成上述目的，本发明的特征的在于，一种合成树脂构件的熔接方法，其将合成树脂制的第一构件(10、100)与第二构件(20、200)熔接，其中，在所述第一构件预先设置有凸部(12、121、122)，在将所述第一构件的凸部的顶面与所述第二构件对接的状态下，向所述凸部的侧面照射激光，在使所述凸部的至少整个所述顶面熔融并且使第二构件中的与所述顶面抵接的抵接部熔融之后，使所述熔融了的部分固化而将所述第一构件与所述第二构件熔接。
在该情况下，可以是，预先将所述凸部沿预定的方向延伸设置，一边向所述凸部的侧面照射激光一边沿所述预定的方向进行扫描，使所述凸部的至少整个所述顶面熔融，并且，在利用所述熔融了的所述顶面的热使所述第二构件中的与所述顶面抵接的抵接部熔融之后，使所述熔融了的部分固化而将所述第一构件与所述第二构件熔接。
在本发明中，在第一构件预先设置凸部，使该凸部的顶面与第二构件对接。利用所述凸部在第一构件与第二构件之间形成间隙。从该间隙向所述凸部的侧面照射激光并使所述凸部熔融。像这样，在本发明中，与专利文献1的方法不同，无需使激光在第一构件或第二构件中透过。因此，即使第一构件及第二构件为激光的吸收性较高的构件，也能够将两者熔接。
另外，向所述凸部的侧面照射激光并使所述凸部的顶面整体地熔融，进而使其热传递到第二构件中的与所述凸部抵接的抵接面，使第二构件的表面熔融。像这样，通过使第一构件与第二构件接触的区域整体地熔融，从而能够将第一构件与第二构件的熔接强度设定得较高。而且，通过在施加了使第一构件与第二构件相互接近的那样的外力的状态下向所述凸部照射激光，从而能够使所述熔融了的第一构件侧的合成树脂材料与第二构件侧的合成树脂材料一边混合，一边在第一构件与第二构件之间扩展。因此，能够将第一构件与第二构件的熔接强度设定得更高。
另外，由于无需使用专利文献3那样的接合材料，所以与专利文献3的方法相比能够削减部件件数。另外，第一构件与第二构件的熔接强度以及将第一构件与第二构件熔接而形成的部件的刚性不会受到接合材料那样的其他构件的机械强度的影响。
另外，本发明的合成树脂构件的熔接方法的另一特征在于，所述激光的光点的一部分位于所述第一构件与所述第二构件的交界部。
据此，利用激光直接使所述凸部的侧面与第二构件的表面熔融，进而，它们的热传导到所述凸部的顶面以及第二构件中的与所述凸部抵接的抵接面，使所述顶面及所述抵接面熔融。因此，与仅向所述凸部的侧面照射激光且仅以所述凸部的侧面为起点地使热向所述凸部的顶面及所述抵接面传递的情况相比，能够使所述凸部的顶面及所述抵接面可靠且迅速地熔融。
另外，本发明的合成树脂构件的熔接方法的另一特征在于，一边向所述凸部的两侧面照射激光一边沿所述预定的方向进行扫描，使所述凸部的至少整个所述顶面熔融，并且，在利用所述熔融了的所述顶面的热使第二构件中的与所述顶面抵接的抵接部熔融之后，使所述熔融了的部分固化而将所述第一构件与所述第二构件熔接。
据此，与仅向所述凸部的一方侧面照射激光的情况相比，能够使所述凸部可靠且迅速地熔融。
另外，本发明的合成树脂构件的熔接方法的另一特征在于，在所述第二构件预先设置有沿着所述凸部的槽部(G)，使所述熔融了的合成树脂材料的至少一部分流入到所述槽部内。
据此，在向所述凸部照射激光并使之熔融时，该熔融了的合成树脂材料的一部分向所述槽部内流入。由此，能够抑制所述熔融了的合成树脂材料从第一构件和第二构件向外侧漏出。
另外，本发明的合成树脂构件的熔接方法的另一特征在于，所述凸部以相对于预定的直线方向蜿蜒曲折(日文：蛇行)的方式延伸设置，沿着所述预定的直线方向扫描所述激光。
据此，与所述凸部沿所述预定的直线方向呈直线地延伸设置的情况相比，能够将所述预定的直线方向上的每单位距离的接合面积设定得较大。因此，能够进一步提高第一构件与第二构件的熔接强度。
另外，本发明的合成树脂构件的熔接方法的另一特征在于，预先设置有突出部，所述突出部是沿着所述凸部的延伸设置方向配置且从所述第一构件或所述第二构件的表面突出的突出部(ST)，其突出高度被设定为比所述凸部的突出高度小，仅使所述凸部及所述突出部中的所述凸部熔融，而不使所述突出部熔融。
据此，由于使所述凸部熔融并在第一构件与第二构件之间扩展，所以第一构件与第二构件的距离会变小，但此时，第一构件或第二构件与所述突出部抵接，限制所述距离进一步地变小。即，根据本发明，能够将熔接后的第一构件与第二构件的间隙的尺寸设定为恒定。
另外，本发明的另一特征在于，所述凸部的顶端侧的部分的宽度被设定为比所述凸部的末端侧的宽度小。所述凸部的顶端侧是指所述凸部的顶面侧，所述凸部的末端侧是指所述凸部的突出方向上的与所述顶端侧相反的一侧的端部。据此，能够优先地使所述凸部的顶端侧熔融。
另外，本发明的合成树脂构件的熔接方法的另一特征在于，所述第一构件和所述第二构件由相同的合成树脂材料构成。在构成第一构件的合成树脂材料与构成第二构件的合成树脂材料不同的情况下，由于其材料的差异，第一构件及第二构件中的一方的机械强度有可能会比另一方的机械强度小。在该情况下，两构件的熔接强度有可能会受到所述一方的构件的机械强度的影响。根据本发明，由于第一构件及第二构件由相同的合成树脂材料构成，所以两构件的机械强度相同。因此，能够确保熔接强度较高。
另外，本发明的合成树脂构件的熔接方法的另一特征在于，所述第一构件和所述第二构件由包含有碳纤维的碳纤维强化树脂材料构成，所述凸部与所述第一构件的主体部一体地形成。此外，可以使用注射成型法、冲压成形法、挤压成形法等将凸部与第一构件的主体部一体地形成。据此，在凸部和第二构件熔融时，凸部所包含的碳纤维与第二构件所包含的碳纤维容易缠结。结果，能够更进一步地提高熔接强度。
附图说明
图1是第一构件及第二构件的立体图。
图2是示出熔接第一构件和第二构件的工序的立体图。
图3是具有相对于预定的直线方向蜿蜒曲折的凸部的第一构件的立体图。
图4是用于形成筒状构件的第一构件及第二构件的立体图。
图5是示出熔接图4的第一构件及第二构件的工序的立体图。
图6A是示出图4的第一构件及第二构件的与长度方向垂直的截面的图，且是示出熔接前端部的工序的剖视图。
图6B是示出图4的第一构件及第二构件的与长度方向垂直的截面的图，且是示出熔接后端部的工序的剖视图。
图6C是将图4的第一构件及第二构件熔接而形成的筒状构件的与长度方向垂直的剖视图。
图7是示出在图1的第一构件设置有止动部的例子的立体图。
图8是示出在图3的第一构件设置有止动部的例子的立体图。
图9是示出在图4的第一构件设置有止动部的例子的立体图。
图10是示出在图4的第二构件设置有止动部的例子的立体图。
图11是示出使凸部的顶端的宽度比末端的宽度小的例子的立体图。
图12是示出使激光的光点位于凸部的侧面与第二构件的表面的交界部的例子的立体图。
图13是示出设置有对激光相对于凸部的侧面的角度进行微调整的反射镜的例子的概略图。
具体实施方式
以下，对本发明的一实施方式的合成树脂构件的熔接方法进行说明。在本实施方式中，对将图1所示的那样的大致板状的第一构件10与第二构件20熔接而形成大致板状部件的例子进行说明。首先，对第一构件10及第二构件20的结构进行说明。
第一构件10及第二构件20均为合成树脂制。更具体而言，第一构件10及第二构件20为碳纤维强化树脂制(CFRP)。第一构件10及第二构件20的激光的吸收性较高。即，激光几乎不会透过第一构件10及第二构件20。另外，第一构件10及第二构件20的导热系数较高。例如，在第一构件10及第二构件20中的碳纤维的混合比例为40重量％的情况下，将第一构件10及第二构件20的导热系数设定为2W/(m×K)。第一构件10及第二构件20分别形成为长方形的板状。在以下的说明中，将第一构件10及第二构件20的板厚方向称为上下方向。另外，将第一构件10及第二构件20的长度方向称为左右方向。另外，将第一构件10及第二构件20的宽度方向(与板厚方向垂直且与长度方向垂直的方向)称为前后方向。
第一构件10具有形成为长方形的平板状的主体部11和形成于主体部11的上表面的凸部12。使用注射成型法将主体部11与凸部12一体地形成。凸部12在主体部11的上表面沿左右方向延伸设置。凸部12位于比主体部11的前端稍靠后方的位置。凸部12从主体部11的右端到达左端。在第一构件10的与长度方向(左右方向)垂直的截面中，凸部12呈矩形。凸部12的顶面12a为与上下方向垂直的平面。第一构件10的左右方向上的尺寸(长度)例如为160mm。第一构件10的前后方向上的尺寸(宽度)例如为25mm。第一构件10的上下方向上的尺寸(厚度)例如为3mm。另外，凸部12的前后方向上的尺寸例如为2mm。另外，凸部12从主体部11的上表面突出的突出高度例如为1.5mm。如上所述，由于第一构件10的导热系数较高，所以在向凸部12的侧面照射激光的情况下，热容易从其侧面的激光的光点位置向凸部12的顶面12a传递。此外，通过将凸部12的前后方向上的尺寸(宽度)设定为0.5mm～1.0mm，从而能够容易地使顶面12a中的激光的光点位置附近的部分整体地熔融。
第二构件20由形成为长方形的平板状的主体部21构成，并不具有第一构件10那样的凸部。第二构件20的外形尺寸与第一构件10的外形尺寸相同。
第一构件10载置于未图示的基台，第二构件20与其上侧重叠。凸部12的顶面与主体部21的下表面对接。此外，主体部11与主体部21平行。
接着，如图2所示，利用多个按压装置30向下方按压主体部21的上表面的前端部(位于凸部12的上方的部分)。按压装置30具有基部31、按压销32及弹簧33。基部31支承按压销32。按压销32能够相对于基部31在上下方向上移动。弹簧33设置于基部31与按压销32之间，并对按压销32施力。各按压装置30安装于沿左右方向延伸的支承板40的下表面。多个按压装置30沿左右方向排列。各按压销32的顶端形成为与上下方向垂直的平板状。使各按压销32的顶端朝向下方地将各基部31的上表面固定于支承板40的下表面。在各按压销32的顶端与主体部21的上表面抵接的状态下，利用支承板40向下方推压基部31。由此，各弹簧33弹性变形，它们的弹力(弹簧载荷)施加于主体部31的上表面，并向下方按压主体部21。此外，例如将支承板40的上下方向上的位置设定为使各弹簧33的弹簧载荷成为15N。
接着，激光L从激光装置50射出并照射到凸部12的侧面(前表面)。激光装置50具备激光光源、传输从激光光源射出的激光的光纤、以及包括使从光纤射出的激光汇聚并使其作为激光L而向外部射出的一个或多个凸透镜的射出装置。从激光装置50射出的激光L的波长例如为974nm。另外，激光L的光点直径例如为0.5mm。另外，激光L的焦点距离例如为100mm。另外，激光L的强度(输出)例如为30W。
激光装置50的射出装置与凸部12的侧面(前表面)相向地配置。激光装置50的射出装置的出射口与凸部12的侧面(前表面)的距离与激光L的焦点距离相同。将激光装置50的射出装置的位置设定为使激光L的光点位于凸部12的侧面的上下方向上的中央部。激光装置50的射出装置安装于未图示的机械手。该机械手使激光装置50的射出装置沿左右方向移动，由此，沿左右方向扫描激光L。激光L的扫描速度例如为2mm/秒。
在向凸部12的侧面(前表面)照射激光L时，被照射激光L的部分(光点位置)成为高温并开始熔融。然后，热从所述光点位置起在凸部12内呈辐射状地传导，凸部12中的位于所述光点位置的上方、下方及后方的部分熔融。熔融区域到达凸部12的上端、下端及后表面。即，不仅是凸部12的侧面(前表面)，热也会传递到凸部12中的所述光点位置及其周边部，结果，顶面12a中的所述光点位置附近的部分整体地熔融。另外，由于凸部12的顶面12a与第二构件20的下表面对接，所以凸部12的顶面12a的热也会向第二构件20传导，第二构件20的下表面的与凸部12中的所述熔融了的顶面12a抵接的部分的表面熔融。特别是，在本实施方式中，由于第一构件10及第二构件20为碳纤维强化树脂制且导热系数比较高，所以能够利用凸部12的热使第二构件20比较容易地熔融。在第二构件20的前部(凸部12的上方)，沿左右方向排列有向下方按压第二构件20的多个按压装置30。利用位于凸部12中的所述熔融了的部分的上方的按压装置30将该部分压变形，所述熔融了的第一构件10侧的合成树脂材料与第二构件20侧的合成树脂一边混合，一边在第一构件10与第二构件20之间扩展。之后，通过使在第一构件10与第二构件20之间扩展的合成树脂材料冷却并固化，从而将第一构件10与第二构件20熔接。例如，在从凸部12的右端朝向左端扫描激光L时，凸部12从其右端朝向左端依次熔融，凸部12从其右端朝向左端依次被压变形。这样一来，第一构件10和第二构件20从它们的右端朝向左端依次被熔接。
在本实施方式中，在第一构件10预先设置有凸部12，使该凸部12的顶面12a与板状的第二构件20的下表面对接。利用该凸部12在第一构件10与第二构件20之间形成间隙。使激光L从该间隙照射到凸部12的侧面而使凸部12熔融。像这样，在本实施方式中，与专利文献1的方法不同，无需使激光L在第一构件10或第二构件20中透过。因此，即便如本实施方式那样第一构件10及第二构件20为激光的吸收性较高的构件，也能够将两者熔接。
另外，向凸部12的侧面照射激光L，使凸部12的顶面12a中的所述光点位置附近的部分整体地熔融，进而使其热传递到第二构件20中的与凸部12抵接的抵接面，使第二构件20的表面熔融。像这样，通过使第一构件10与第二构件20接触的区域整体地熔融，从而能够将第一构件10与第二构件20的熔接强度设定得较高。而且，在使用按压装置30施加使第一构件10与第二构件20相互接近的那样的外力的状态下，向凸部12照射激光L。由此，能够使所述熔融了的第一构件10侧的合成树脂材料与第二构件20侧的合成树脂材料一边混合，一边在第一构件10与第二构件20之间扩展。因此，与专利文献2的方法相比，能够将第一构件10与第二构件20的熔接强度设定得较高。另外，在凸部12与第二构件20熔融时，凸部12所包含的碳纤维与第二构件20所包含的碳纤维容易缠结。结果，能够更进一步地提高熔接强度。例如，熔接部的熔接强度(剪切强度(相对于使第一构件10与第二构件20在前后方向上偏移的外力的耐力))为约20MPa，能够得到与使用热板熔接法的情况同等的强度。
另外，由于无需使用专利文献3那样的接合材料，所以与专利文献3的方法相比能够削减部件件数。另外，第一构件10与第二构件20的熔接强度以及将第一构件10与第二构件20熔接而形成的部件的刚性不会受到接合材料那样的其他构件的机械强度的影响。另外，在构成第一构件10的合成树脂材料与构成第二构件20的合成树脂材料不同的情况下，由于其材料的差异，第一构件10及第二构件20中的一方的机械强度有可能会比另一方的机械强度小。在该情况下，两构件的熔接强度有可能会受到所述一方构件的机械强度的影响。根据本实施方式，由于第一构件10及第二构件20由相同的合成树脂材料构成，所以两构件的机械强度相同。因此，能够确保熔接强度较高。
而且，在实施本发明时并不限定于上述实施方式，只要不脱离本发明的目的，就能够进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，凸部12沿左右方向呈直线状延伸设置。也可以代替该情况，使凸部12如图3所示那样蜿蜒曲折。即，也可以设定为随着从预定的直线(例如第一构件10的前边)的一端侧朝向另一端侧，从所述预定的直线起到凸部12为止的距离周期性地变化。在图3所示的例子中，将凸部12设定为三角波状。在该例中，凸部12的蜿蜒曲折宽度w例如为25mm。另外，顶点的角度θ例如为60°。据此，左右方向上的每单位长度的接合面积比图1的例子大。因此，能够进一步提高第一构件10与第二构件20的熔接强度。此外，在该情况下，优选的是，使用由一个或多个透镜构成的光学系统将激光L转换为平行光。在该情况下，仅使激光装置50的射出装置在左右方向上移动即可，无需使其在前后方向上移动。另外，即便激光L不是完全的平行光，在焦点距离比较长且为能够视作平行光的程度的情况下，也是仅使激光装置50的射出装置在左右方向上移动即可，无需使其在前后方向上移动。据此，使激光装置50的射出装置移动的控制(机械手的控制)简单。但是，虽然机械手的控制会稍许复杂，但在扫描激光L时，也可以使激光装置50的射出装置在左右方向上移动并且也在前后方向上移动，以使凸部12与激光L的出射口的距离始终与焦点距离一致。
另外，在上述实施方式中，向凸部12的一方侧面(前表面)照射激光L。也可以代替该情况，向凸部12的两方侧面(前表面及后表面)照射激光L。
另外，在上述实施方式中，将大致板状的第一构件10及第二构件20熔接而形成大致板状部件。但是，本发明也能够应用于其他形状的部件的形成。例如如图4所示，对将第一构件100与第二构件200熔接而形成筒状部件的例子进行说明。在该例中，第一构件100及第二构件200也为碳纤维强化树脂制。第一构件100具有主体部110和凸部120。主体部110由顶板部111、从顶板部111的前端向前方且下方倾斜地延伸的前侧斜板部112以及从顶板部111的后端向后方且下方倾斜地延伸的后侧斜板部113构成。凸部120由前后一对凸部121、122构成。凸部121从前侧斜板部112的前端向下方延伸设置。另外，凸部122从后侧斜板部113的后端向下方延伸设置。凸部121、122的顶面(下表面)121a、122a为与上下方向垂直的平面。另外，第二构件200具有形成为板状的主体部210。
如图5所示，在第二构件200的上侧载置第一构件100，凸部121、122的顶面121a、122a与第二构件200的上表面对接。利用多个按压装置300向下方推压第一构件100的前端部及后端部的上表面。按压装置300的结构与按压装置30大致相同。即，按压装置300具有基部310、按压销320及弹簧330。基部310及弹簧330的结构与按压装置30的基部31及弹簧33相同。按压销320的结构与按压装置30的按压销32略微不同。即，上述实施方式的按压装置30的按压销32的下表面为与上下方向垂直的板状，而按压销320的下表面倾斜地形成为分别沿着前侧斜板部112及后侧斜板部113的上表面。各按压装置300与上述实施方式同样地由支承板400支承。此外，在图5中省略了支承板400。
接着，如图6A所示，首先，向凸部121的前表面及后表面照射激光L，并且沿左右方向(与纸面垂直的方向)进行扫描。例如，从凸部121的右端向左端扫描激光L。由此，凸部121的顶面121a中的激光L的光点位置附近的部分熔融，并且第二构件200中的与所述熔融了的凸部121的顶面121a抵接的抵接面熔融。这样一来，将第一构件100的前端部与第二构件200的前端部熔接。接着，如图6B所示，向凸部122的前表面及后表面照射激光L，并且沿左右方向(与纸面垂直的方向)进行扫描。例如从凸部122的右端向左端扫描激光L。由此，凸部122的顶面122a中的激光L的光点位置附近的部分熔融，并且第二构件200中的与所述熔融了的凸部122的顶面122a抵接的抵接面熔融。这样一来，如图6C所示，将第一构件100的后端部与第二构件200的后端部熔接。据此，由于向凸部121及凸部122的两侧面照射激光L，所以与仅向凸部121及凸部122的一方的侧面照射激光L的情况相比，能够可靠且迅速使凸部121的顶面121a及凸部122的顶面122a、以及第二构件200中的与所述熔融了的顶面121a及顶面122a抵接的抵接面熔融。因此，能够加快激光L的扫描速度。
另外，如图7及图8所示，也可以设置用于将凸部12的压溃量(熔接后的第一构件10与第二构件20的间隙的尺寸)设定为恒定的止动部ST。在该图所示的例子中，止动部ST与凸部12平行地延伸设置。止动部ST一体地形成于主体部11。止动部ST的突出高度比凸部12的突出高度小。仅向凸部12照射激光L，不向止动部ST照射激光L。据此，在凸部12熔融并利用按压装置30开始将凸部12压变形时，在将凸部12完全压变形之前，第二构件20的下表面与止动部ST的上表面抵接。因此，凸部12不会进一步地被压变形。由此，能够将凸部12的压溃量(熔接后的第一构件10与第二构件20的间隙的尺寸)设定为恒定。此外，也可以使用与第一构件10不同的材料(即便被照射激光L也不会熔融的材料)，与第一构件10分体地形成止动部ST，并将止动部ST安装于主体部11的上表面。在该情况下，也可以将止动部ST插入成型于主体部11。另外，止动部ST无需形成为与凸部12平行，也可以散布在从凸部12分离的多个部位。
另外，如图9所示，在将第一构件100与第二构件200熔接而形成筒状部件时，也可以在第一构件100(或第二构件200)预先设置止动部ST。在形成图9所示的那样的筒状部件的情况下，需要在筒状部件的两侧设置凸部并利用激光使该凸部熔融而将第一构件100与第二构件200熔接。然而，在如图6B所示那样从一方凸部起按顺序使凸部熔融的情况下，如果仅将单侧的凸部过度地熔融，则两侧的凸部的高度会变得不均匀。通过在第一构件100的两侧的凸部设置止动部ST，从而能够防止仅单侧的凸部过度地熔融。结果，容易将筒状构件的两侧的高度保持为恒定。而且，如图6B所示，在一边对第一构件100和第二构件200加压一边进行激光熔接的情况下，如果凸部的高度在构件的两侧不均匀，则激光照射中的施加于各个凸部的加压压力不同，结果，构件两侧的接合强度会产生偏差。根据图9的结构，由于能够抑制构件两侧的凸部的高度的不均匀，所以能够解决上述课题。
另外，例如如图10所示，也可以在第二构件200的上表面设置沿左右方向(与纸面垂直的方向)延伸的槽部G、G。在该情况下，槽部G、G在前后方向上分离。使凸部121与前侧的槽部G与后侧的槽部G之间的平面部对接。换言之，前侧的槽部G沿着凸部121的前表面形成，后侧的槽部G沿着凸部121的后表面形成。此外，虽然在图10中进行了省略，但也可以在凸部122的前后均形成槽部G、G。在该情况下，在向凸部121、122照射激光L并使之熔融时，该熔融了的合成树脂材料的一部分向槽部G内流入。由此，能够抑制所述熔融了的合成树脂材料从第一构件100和第二构件200的前端及后端漏出。
另外，如图11所示，也可以将凸部12(121、122)的顶端侧(顶面12a(121a、122a)侧)的宽度(前后方向上的尺寸)设定为比末端侧(主体部11(前侧斜板部112、后侧斜板部113)侧)的宽度小。在该情况下，如该图所示，可以设定为随着从凸部12(121、122)的末端侧朝向顶端侧，其宽度逐渐变小。据此，能够优先地使凸部12(121、122)的顶端侧(即顶面12a(121a、122a)侧)熔融。
另外，如图12所示，也可以对凸部12(凸部121、122)的侧面倾斜地照射激光L，使激光L的光点的中心位于凸部12(凸部121、122)的侧面与第二构件20(第二构件200)的表面的交界部。即，也可以使所述光点的一部分位于凸部12(凸部121、122)的侧面，并使所述光点的一部分位于第二构件20(第二构件200)的表面。由此，利用激光L直接使凸部12(121、122)的侧面与第二构件20(第二构件200)的表面熔融，进而，它们的热传导到凸部12(121、122)的顶面12a(121a、122a)以及第二构件20(200)中的与凸部12(121、122)抵接的抵接面，使顶面12a(121a、122a)及所述抵接面熔融。因此，与仅向凸部12(121、122)的侧面照射激光L且仅以凸部12(121、122)的侧面为起点而使热向凸部12(121、122)的顶面12a(121a、122a)及所述抵接面传递的情况相比，能够使凸部12(121、122)的顶面12a(121a、122a)及所述抵接面可靠且迅速地熔融。此外，在该情况下，如图13所示，也可以使用将激光L反射的反射镜M对激光L相对于凸部12(凸部121、122)的侧面的照射角度进行微调整。在该情况下，与激光装置50的射出装置同样地，可以利用未图示的机械手使反射镜M移动。
另外，也可以一边使凸部12(凸部121、122)与第二构件20(第二构件200)对接，一边使第一构件10(第一构件100)或第二构件20(第二构件200)振动。据此，通过所述振动使第一构件10(第一构件100)及第二构件20(第二构件200)中的熔融了的部分的合成树脂材料相互混合。之后，使所述混合后的部分冷却并固化。由此，能够进一步提高第一构件10(第一构件100)与第二构件20(第二构件200)的熔接强度。

Claims (10)

1.一种合成树脂构件的熔接方法，其将合成树脂制的第一构件与第二构件熔接，其中，
在所述第一构件预先设置有凸部，
在将所述第一构件的凸部的顶面与所述第二构件对接的状态下，向所述凸部的侧面照射激光，在使所述凸部的至少整个所述顶面熔融并且使所述第二构件中的与所述顶面抵接的抵接部熔融之后，使所述熔融了的部分固化而将所述第一构件与所述第二构件熔接。
2.根据权利要求1所述的合成树脂构件的熔接方法，其中，
所述激光的光点的一部分位于所述第一构件与所述第二构件的交界部。
3.根据权利要求1或2所述的合成树脂构件的熔接方法，其中，
预先将所述凸部沿预定的方向延伸设置，
一边向所述凸部的侧面照射激光一边沿所述预定的方向进行扫描，使所述凸部的至少整个所述顶面熔融，并且，在利用所述熔融了的所述顶面的热使所述第二构件中的与所述顶面抵接的抵接部熔融之后，使所述熔融了的部分固化而将所述第一构件与所述第二构件熔接。
4.根据权利要求3所述的合成树脂构件的熔接方法，其中，
一边向所述凸部的两侧面照射激光一边沿所述预定的方向进行扫描，使所述凸部的至少整个所述顶面熔融，并且，在利用所述熔融了的所述顶面的热使所述第二构件中的与所述顶面抵接的抵接部熔融之后，使所述熔融了的部分固化而将所述第一构件与所述第二构件熔接。
5.根据权利要求3或4所述的合成树脂构件的熔接方法，其中，
在所述第二构件预先设置有沿着所述凸部的槽部，使所述熔融了的合成树脂材料的至少一部分流入到所述槽部内。
6.根据权利要求3～5中任一项所述的合成树脂构件的熔接方法，其中，
所述凸部以相对于预定的直线方向蜿蜒曲折的方式延伸设置，
沿着所述预定的直线方向扫描所述激光。
7.根据权利要求3～6中任一项所述的合成树脂构件的熔接方法，其中，
预先设置有突出部，所述突出部是沿着所述凸部的延伸设置方向配置且从所述第一构件或所述第二构件的表面突出的突出部，其突出高度被设定为比所述凸部的突出高度小，
仅使所述凸部及所述突出部中的所述凸部熔融，而不使所述突出部熔融。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的合成树脂构件的熔接方法，其中，
所述凸部的顶端侧的部分的宽度被设定为比所述凸部的末端侧的宽度小。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的合成树脂构件的熔接方法，其中，
所述第一构件和所述第二构件由相同的合成树脂材料构成。
10.根据权利要求9所述的合成树脂构件的熔接方法，其中，
所述第一构件和所述第二构件由包含有碳纤维的碳纤维强化树脂材料构成，所述凸部与所述第一构件的主体部一体地形成。
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