JP2003311838A - レーザ溶着方法 - Google Patents

レーザ溶着方法

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JP2003311838A JP2002120529A JP2002120529A JP2003311838A JP 2003311838 A JP2003311838 A JP 2003311838A JP 2002120529 A JP2002120529 A JP 2002120529A JP 2002120529 A JP2002120529 A JP 2002120529A JP 2003311838 A JP2003311838 A JP 2003311838A
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Kanehiro Fukaya
Masami Hirata
Hideo Nakamura
Tomohiro Sakai
秀生 中村
雅巳 平田
金広 深谷
朋博 酒井
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Aisan Ind Co Ltd
Toyota Motor Corp
トヨタ自動車株式会社
愛三工業株式会社
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    • B29C66/70General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/71General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
    • B29C66/712General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined the composition of one of the parts to be joined being different from the composition of the other part
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/82Pressure application arrangements, e.g. transmission or actuating mechanisms for joining tools or clamps
    • B29C66/824Actuating mechanisms
    • B29C66/8242Pneumatic or hydraulic drives
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/14Filters

Abstract

(57)【要約】 【課題】溶着強度の向上と、焦げや穴明き等の欠損防止
とを図りながらフィルタと基材とを好適に溶着させるこ
と。 【解決手段】レーザ光非透過性の樹脂材料からなるケー
ス2にレーザ光透過性の繊維材料からなるフィルタ4を
レーザ光LBにより溶着するために、先ず、ケース2の
上にフィルタ4を載せ、次に、フィルタ4を治具19で
加圧して溶着部位B2の繊維密度を高め、更に、その溶
着部位B2にレーザ光LBを照射する。繊維密度を高め
る工程では、治具19により、溶着部位B2の周辺を加
圧することにより、溶着部位B2より広めにフィルタ4
の繊維密度を高める。これにより、フィルタ4を透過す
るレーザ光LBにより基材2の一部を溶融させ、その溶
融湯をフィルタ4の繊維間隙に浸入させて溶着部位をケ
ース2に溶着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、樹脂材料からな
る基材に繊維材料からなるフィルタをレーザ光により溶
着するレーザ溶着方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、樹脂材料からなる基材に繊維材料
からなる不織布製のフィルタを溶着する方法として、特
開平8−229312号公報、特開2000−1866
35号公報等に開示されたものがある。これらの溶着方
法は、例えば、ナイロン(商品名)からなる基材の上に
ポリエステル繊維からなる不織布製のフィルタを載せ、
基材の一部を溶融させ、フィルタの繊維間隙に溶融湯を
浸透させてフィルタと基材とを溶着させるものである。
【0003】ここで、前記各従来技術では、超音波溶着
や振動による摩擦溶着の方法が採用されている。例え
ば、超音波溶着方法では、超音波発振器をフィルタに近
接させて超音波を射出し、基材を溶融させてフィルタの
繊維間隙に浸透させ、固化させている。摩擦溶着方法で
も、発振器をフィルタに近接させることになり、工程と
しては、超音波溶着方法に準ずるものと言える。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記各従来
技術の溶着方法では、溶着の過程で発振器等をフィルタ
に近接させたり、離したりする工程が必要となり、その
分だけ溶着完了までに時間がかかることになった。
【0005】ここで、発振器等の機器を被射体に接近さ
せる必要性の少ない、或いは、機器の移動距離を少なく
できる溶着方法として、レーザ光を使用したレーザ溶着
方法がある。この溶着方法をフィルタの溶着に採用すれ
ば、レーザ光発射装置がワークから離れていても、その
照射基からレーザ光を発射するだけで溶着部位にレーザ
光を到達させることができ、発射装置の移動時間を省略
又は短縮することができ、溶着完了までの所要時間を短
くすることが可能である。
【0006】しかし、これまでにレーザ光でフィルタを
基材に溶着した従来例はなく、レーザ光による溶着で
は、溶着強度の確保や、ワークの焦げ・穴明き等の欠損
防止の課題が予測されるので、実用的なレーザ溶着方法
の提案が望まれている。
【0007】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、溶着強度の向上と、焦げや穴明
き等の欠損防止とを図りながらフィルタと基材とを好適
に溶着させることを可能としたレーザ溶着方法を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、樹脂材料からなる基材に
繊維材料からなるフィルタをレーザ光により溶着するレ
ーザ溶着方法であって、レーザ光非透過性の樹脂材料か
らなる基材の上にレーザ光透過性の繊維材料からなるフ
ィルタを載せる工程と、フィルタの溶着部位の繊維密度
を高める工程と、溶着部位にレーザ光を照射する工程と
を備え、フィルタを透過するレーザ光により基材の一部
を溶融させ、その溶融湯をフィルタの繊維間隙に浸入さ
せて溶着部位を基材に溶着することを趣旨とする。
【0009】上記発明の構成によれば、基材の上にフィ
ルタが載せられた後、そのフィルタの溶着部位の繊維密
度が高められるので、溶着部位の熱伝導が向上して放熱
性が高められると共に、溶着部位と溶融湯との接触面積
も増すことになる。又、溶着部位にレーザ光を照射する
工程では、照射機器を溶着部位に近接させる必要がな
い。
【0010】上記目的を達成するために、請求項2に記
載の発明は、請求項1に記載の発明において、繊維密度
を高める工程で、溶着部位より広めにフィルタの繊維密
度を高めることを趣旨とする。
【0011】上記発明の構成によれば、請求項1に記載
の発明の作用に加え、溶着部位を含めて広めにフィルタ
の繊維密度が高められるので、溶着部位以外の部位に対
する熱影響が低減される。
【0012】上記目的を達成するために、請求項3に記
載の発明は、請求項2に記載の発明において、繊維密度
を高める工程は、溶着部位の周辺を基材へ向けて圧縮す
ることにより溶着部位を間接的に圧縮することを趣旨と
する。
【0013】上記発明の構成によれば、請求項2に記載
の発明の作用に加え、溶着部位及びその周辺を基材へ向
けて圧縮しているので、溶着部位及びその周辺と基材と
の密着面積が増す。
【0014】上記目的を達成するために、請求項4に記
載の発明は、請求項2に記載の発明において、繊維密度
を高める工程は、溶着部位の周辺を基材へ向けて圧縮す
ることにより溶着部位を間接的に圧縮すると共に、溶着
部位を基材の側から直接的に圧縮することを趣旨とす
る。
【0015】上記発明の構成によれば、請求項2に記載
の発明の作用に加え、溶着部位及びその周辺を基材へ向
けて圧縮しているので、溶着部位及びその周辺と基材と
の密着面積が増す。加えて、溶着部位が基材の側から直
接的に圧縮されるので、溶着部位と基材との密着度が増
す。
【0016】上記目的を達成するために、請求項5に記
載の発明は、請求項2に記載の発明において、繊維密度
を高める工程は、木目込み方式により溶着部位及びその
周辺を基材の凹部に押し込み、その凹部内で溶着部位及
びその周辺を圧縮することを趣旨とする。
【0017】上記発明の構成によれば、請求項2に記載
の作用に加え、溶着部位及びその周辺を基材の凹部で圧
縮しているので、溶着部位及びその周辺と基材との密着
面積が増す。
【0018】請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5
の何れか一つのレーザ溶着方法で溶着された基材とフィ
ルタを備えたことを趣旨とする。
【0019】上記発明の構成によれば、請求項1乃至5
の何れか一つのレーザ溶着方法による作用がキャニスタ
で得られる。
【0020】
【発明の実施の形態】[第1の実施の形態]以下、本発
明のレーザ溶着方法をキャニスタの製造に採用して具体
化した第1の実施の形態を図面を参照して詳細に説明す
る。
【0021】図1に、本実施の形態のキャニスタ1を断
面図に示す。このキャニスタ1は、略筒状をなすケース
2と、ケース2を覆うカバー3とを備える。ケース2に
は、第1フィルタ4、チャコール5、第2フィルタ6、
プレート7及びスプリング8が内蔵される。
【0022】ケース2は、本発明の基材に相当し、レー
ザ光非透過性の樹脂材料により構成される。この実施の
形態では、レーザ光非透過性の樹脂材料として、例えば
「PA66(66ナイロン:商標名)」が使用される。
「PA66」の融点は「265℃」である。ケース2
は、上開口部2aと、内段部2bと、下開口部2cと、
下開口部2cの周囲に配置された複数の雌ねじ穴2dと
を含む。上開口部2aの全周には、フランジ2eが形成
される。
【0023】カバー3は、ケース2の上開口部2aを覆
い、その全周がフランジ2eに対してレーザ溶着される
溶着部位B1となっている。カバー3は、その中央に上
方へ突設される管継手3aを含む。カバー3は、レーザ
光透過性の樹脂材料により構成される。この実施の形態
では、レーザ光透過性樹脂材料として、例えば「PA6
6」が使用される。
【0024】第1フィルタ4は、本発明のフィルタに相
当し、レーザ光透過性の繊維材料により構成される。こ
の実施の形態では、レーザ光透過性繊維材料として、例
えば「ポリエステル」と「レーヨン」の繊維が混合され
て使用され、それらが絡み合って不織布をなしている。
「ポリエステル」の線径は「10〜15μm」であり、
融点は「270℃」であり、含有率は「54%」であ
る。「レーヨン」の線径は「10〜40μm」であり、
融点は「180℃」であり、含有率は「46%」であ
る。第1フィルタ4の周辺部は、ケース2の内段部2b
に対してレーザ溶着される溶着部位B2となっている。
図2に、上記したケース2と第1フィルタ4の材料特性
を比較して表に示す。
【0025】チャコール5は、キャニスタ1として、ガ
ソリンの蒸発燃料を吸着するためのものであり、この実
施の形態では、その材料として、例えば「BAX110
0」が使用される。チャコール5は、第1フィルタ4の
上に所定の厚みの層をなして載せられる。
【0026】第2フィルタ6は、第1フィルタ4よりも
肉厚な不織布により構成され、この実施の形態では、繊
維材料として、例えば「ウレタンフォーム」が使用され
る。第2フィルタ6は、チャコール5の上に載置され
る。
【0027】プレート7は、第2フィルタ6の上に載せ
られ、この実施の形態では、その材料として、例えば
「パンチングメタル」が使用される。スプリング8は、
カバー3とプレート7との間に介在され、その付勢力に
より、プレート7をチャコール5に押し付けている。ス
プリング8の材料として、例えば「SWPA]が使用さ
れる。
【0028】上記構成を有するキャニスタ1を製造する
には、先ず、第1フィルタ4をケース2の内段部2bに
レーザ溶着することによりケース2に固定する。次に、
第1フィルタ13の上にチャコール5を層状に載せ、更
に、チャコール5の上に第2フィルタ6を載せる。次
に、第2フィルタ6の上にプレート7を載せ、その上に
スプリング8を載せてケース2をカバー3で覆う。その
後、ケース2のフランジ2eとカバー3の全周をレーザ
溶着することにより、カバー3をケース2に固定する。
このようにして、図1に示すキャニスタ1が製造され
る。
【0029】次に、ケース2の内段部2bへの第1フィ
ルタ4のレーザ溶着方法について説明する。
【0030】図3に、このレーザ溶着方法に使用される
レーザ溶着装置11の概略構成を示す。この装置11
は、作業台12と、その両脇に設置されたロボット13
及び圧縮装置14とを備える。
【0031】作業台12には、ケース2がワークとして
載せられる。ロボット13は、多節リンク式のアーム1
5を含み、アーム15の先端には、レーザ光LBを発射
するための光学系のレーザ光発射装置16が取り付けら
れる。この発射装置16には、光ファイバ17を通じて
エネルギー発生装置からエネルギーが供給される。この
発射装置16には、例えば、ダイオードレーザ(半導体
レーザ)が使用され、500Wの赤外線エネルギーが供
給される。レーザ光LBのスポット径は、例えば「3〜
4mm」程度に設定される。
【0032】圧縮装置14は、第1フィルタ4をケース
2の内段部2bに押さえ付けるためのものであり、油圧
式又はエア式のシリンダ18と、そのシリンダロッド1
8aの先端に取り付けられた治具19とを含む。シリン
ダロッド18aが伸縮することにより、治具19が作業
台12に近付いたり、離れたりする。図5に示すよう
に、治具19は、第1フィルタ4の溶着部位B2の周辺
を加圧すると共に、その溶着部位B2にレーザ光を照射
するためのスリット19aを有する。このスリット19
aは、上記スポット径より小さい寸法、例えば「2m
m」程度に設定される。
【0033】ケース2の内段部2bに対する第1フィル
タ4のレーザ溶着は、上記のレーザ溶着装置11を使っ
て次のように行われる。
【0034】先ず、第1の工程では、図4に示すよう
に、作業台12の上にワークであるケース2を載せて固
定する。
【0035】次に、第2の工程では、図5に示すよう
に、ケース2の内段部2bの上に第1フィルタ4を載せ
る。このとき、圧縮装置14の治具19をケース2の上
方位置に配置する。
【0036】次に、第3の工程では、図6に示すよう
に、圧縮装置14の治具19を第1フィルタ4の上に降
ろし、第1フィルタ4の溶着部位B2の周辺を加圧して
内段部2bに押し付けることにより、溶着部位B2及び
その周辺を圧縮して第1フィルタ4の繊維密度を高め
る。即ち、溶着部位B2より広めに第1フィルタ4の繊
維密度を高めている。この実施の形態では、第1フィル
タ4の素材の厚さが「3mm」であるとして、治具19
で加圧することにより、「0.5mm」の厚さまで圧縮
している。
【0037】次に、第4の工程では、図6に示すよう
に、第1フィルタ4の溶着部位B2に発射装置16から
レーザ光LBを照射する。このとき、第3の工程による
第1フィルタ4の加圧をそのまま継続する。この実施の
形態では、ロボット13のアーム15を自在に操ること
で、第1フィルタ4の全周に沿ってレーザ光LBを照射
することができる。尚、図6では、発射装置16が治具
19に近付けて表されるが、これは便宜的なものであっ
て、実際には、比較的離れた位置に配置されることにな
る。集光レンズの選択により任意の位置に配置可能にな
る。
【0038】ここで、図7に示すように、第3の工程で
は、第1フィルタ4は、溶着部位B2より広い範囲で加
圧され、その繊維密度が高められている。詳しくは、溶
着部位B2の周辺を内段部2bへ向けて治具19により
圧縮することにより、溶着部位B2を間接的に圧縮して
いる。これにより、第1フィルタ4の溶着部位B2とそ
の周辺が圧縮され、図8に示すように、第1フィルタ4
の溶着部位B2の繊維密度が高められる。
【0039】そして、図6,7に示すように、治具19
のスリット19aを通り、第1フィルタ4を透過するレ
ーザ光LBにより、ケース2の内段部2bの表面部分を
加熱溶融させ、その溶融湯を第1フィルタ4の溶着部位
B2の繊維間隙に浸入させてその溶着部位B2を内段部
2bに溶着する。
【0040】以上説明したレーザ溶着方法によれば、ケ
ース2の内段部2bの上に第1フィルタ4が載せられた
後、そのフィルタ4の溶着部位B2の繊維密度が高めら
れるので、溶着部位B2の熱伝導が向上してフィルタ4
の放熱性が高められると共に、溶着部位B2と溶融湯と
の接触面積が増すことになる。このため、第1フィルタ
4の溶着部位B2の内段部2bに対する溶着強度を高め
ることができる。又、第1フィルタ4の溶着部位B2の
繊維密度が高められることで、その溶着部位B2の繊維
群の熱伝導が向上し、溶着部位B2の放熱性が高められ
る。このため、内段部2bの溶融熱による繊維の焦げや
フィルタ4の穴明きを防止することができる。更に、第
1フィルタ4それ自体がレーザ光透過性の繊維材料より
構成され、レーザ光LBを透過させるので、レーザ光透
過時に繊維自体が加熱されることがなく、レーザ光LB
によるフィルタ4の焦げや穴明きをも防ぐことができ
る。つまり、溶着強度の向上と、焦げや穴明き等の欠損
防止とを図りながら第1フィルタ4をケース2の内段部
2bに好適に溶着させることができるのである。
【0041】上記のような作用・効果は、第1フィルタ
4の溶着部位B2を治具19により加圧して圧縮してい
ることで得られるものである。例えば、対比例として、
図9に示すように、比較的広めのスリット29aを有す
る治具29を使用して、フィルタ24をケース22に押
さえ付けた場合、その溶着部位B2の周辺は圧縮され
ず、図10に示すように、溶着部位B2の繊維密度は高
められず、溶着部位B2の繊維は粗の状態のままとな
る。このような状態でレーザ光LBを照射した場合に
は、溶着部位B2の熱伝導の悪さから、溶着部位B2に
焦げや穴明きが生じることになる。又、この場合には、
ケース22の溶融湯と繊維との接触面積も少ないことか
ら、フィルタ24とケース22の溶着強度はあまり大き
くならない。本実施の形態のレーザ溶着方法によれば、
上記不具合を回避することができる。
【0042】この実施の形態では、第1フィルタ4の繊
維密度が、溶着部位B2より広めの範囲で高められるの
で、溶着部位B2以外の繊維密度の低い部位への熱影響
が低減される。このため、溶着部位B2以外の部位で焦
げや穴明きが生じることを確実に防止することができ
る。
【0043】この実施の形態では、第1フィルタ4の溶
着部位B2及びその周辺をケース2の内段部2bへ向け
て加圧し圧縮しているので、溶着部位B2及びその周辺
と内段部2bとの密着面積が増す。このため、第1フィ
ルタ4と内段部2bとの密着強度を一層増大させること
ができる。
【0044】ここで、フィルタの溶着方法と密着強度と
の関係を図11に示す。図11の横軸は、溶着方法の違
いを、縦軸は、密着強度と相関のある剥離強度を示す。
横軸には、図9(対比例)及び図7(本実施の形態)に
示すレーザ溶着の場合と、超音波溶着の場合とが示され
る。
【0045】剥離強度の測定は次のように行われた。即
ち、上記3種類の溶着方法によりフィルタを溶着したケ
ースのサンプルをそれぞれ準備し、各サンプルにつき、
図12に示すように、フィルタを反対側からピストンで
押圧する。ここで、ケースの内径を「38mm」とし
て、ピストンの外径を「36mm」とした。ピストンの
押込み速度を「5mm/min」とした。
【0046】図11に示すように、剥離強度は、図9の
レーザ溶着では「20g/cm」程度となり、図7のレ
ーザ溶着では「100g/cm」程度となり、超音波溶
着では「1200g/cm」程度となった。超音波溶着
では、フィルタの厚み全体にケースの溶融樹脂が浸透す
ることから、剥離強度はフィルタの強度とほぼ等しい高
い値を示した。これに対して、レーザ溶着では、溶融樹
脂とフィルタとの接触部分の近傍(100μm程度)に
のみ溶融樹脂が浸透するため、超音波溶着に比べて剥離
強度は小さくなる。しかしながら、図7に示す本実施の
形態のレーザ溶着の場合では、実用に耐えうる充分な剥
離強度(溶着強度)を得ることができた。
【0047】更に、この実施の形態では、レーザ溶着方
法を採用していることから、溶着部位B2にレーザ光L
Bを照射する工程の前後で、発射装置16を溶着部位B
2に近付けたり離したりする必要がない。即ち、従来例
の超音波溶着方法では、溶着の過程で発振器をフィルタ
に近付けたり離したりする必要があったが、本実施の形
態のレーザ溶着方法では、そのような必要性がなく、そ
の分だけ溶着完了までの所要時間を短縮することができ
る。
【0048】次に、ケース2とカバー3とのレーザ溶着
について説明する。この実施の形態では、ケース2がレ
ーザ光非透過性の樹脂材料により構成され、カバー3が
レーザ光透過性の樹脂材料により構成されることから、
ケース2と第1フィルタ4との溶着と同様に、両者2,
3の溶着にレーザ溶着を採用することができる。
【0049】即ち、図13に示すように、ケース2のフ
ランジ2eにカバー3を載せた状態で、そのカバー3の
全周に沿ってレーザ光LBを照射する。そして、カバー
3を透過するレーザ光LBによりフランジ2eの表面の
一部を溶融させ、その溶融湯をカバー3に接触させてカ
バー3の溶着部位B1をケース2のフランジ2eに溶着
するのである。
【0050】この実施の形態では、ロボット13のアー
ム15を自在に操ることで、カバー3の全周に沿ってレ
ーザ光LBを照射することができる。又、この実施の形
態では、ケース2と第1フィルタ4との溶着に引き続
き、ケース2とカバー3との溶着についてもレーザ溶着
が採用される。このため、キャニスタ1の製造に当たっ
て、全溶着にレーザ溶着が採用されることとなり、異な
る種類の溶着方法を採用する場合に比べ、製造のための
設備や工程の簡略化と、所要時間の短縮化を図ることが
できる。
【0051】この実施の形態では、上記レーザ溶着方法
をキャニスタ1の製造に採用し、上記方法で溶着された
ケース2と第1フィルタ4をキャニスタ1が備えること
から、上記レーザ溶着方法による作用・効果がキャニス
タ1で得られるようになる。このため、第1フィルタ4
がケース2に強固に溶着された状態を長期間保つことが
でき、その意味でキャニスタ11の耐久性を向上させる
ことができる。又、レーザ溶着の所要時間を短縮できる
ことから、キャニスタ1の製造に要する時間の短縮をも
図ることができる。
【0052】[第2の実施の形態]次に、本発明のレー
ザ溶着方法をキャニスタに具体化した第2の実施の形態
を図面に従い説明する。
【0053】尚、本実施の形態を含む以下の各実施の形
態で、前記第1の実施の形態と同じ構成要素については
同一の符号を付して説明を省略するものとし、以下には
異なる点を中心に説明する。
【0054】この実施の形態では、図14に示すよう
に、ケース2と第1フィルタ4とのレーザ溶着におい
て、第1フィルタ4の溶着部位B2に対応するケース2
の内段部2bの表面に凸部2fを設けた点で、第1の実
施の形態と構成が異なる。即ち、この実施の形態のレー
ザ溶着方法では、第1フィルタ4の繊維密度を高める工
程で、溶着部位B2の周辺をケース2の内段部2bへ向
けて治具19により加圧して圧縮することにより、その
溶着部位B2を間接的に圧縮すると共に、その溶着部位
B2を内段部2bの凸部2fによりケース2の側から直
接的に加圧して圧縮するようにしている。
【0055】従って、この実施の形態のレーザ溶着方法
によれば、溶着部位B2及びその周辺を内段部2bへ向
けて加圧して圧縮しているので、溶着部位B2及びその
周辺と内段部2bとの密着面積が増す。加えて、溶着部
位B2がケース2の側から直接的に圧縮されるので、溶
着部位B2と内段部2bとの密着度が増す。このため、
第1の実施の形態のレーザ溶着方法に比べ、第1フィル
タ4と内段部2bとの密着強度をより増大させることが
できる。このことは、逆に、第1の実施の形態のレーザ
溶着方法と同等の密着強度を得るために、発射装置16
に投入すべきエネルギーをおよそ1/5にすることがで
き、エネルギー消費量を低減することができる。この他
の作用・効果は、前記第1の実施の形態のそれと同等で
ある。
【0056】[第3の実施の形態]次に、本発明のレー
ザ溶着方法をキャニスタに具体化した第3の実施の形態
を図面に従い説明する。
【0057】この実施の形態では、図15に示すよう
に、ケース2と第1フィルタ4とのレーザ溶着におい
て、第1フィルタ4の溶着部位B2に対応するケース2
の内段部2bの隅に凹部2gを設け、その凹部2gに第
1フィルタ4の周縁を押し込む点で、第1及び第2の実
施の形態と構成が異なる。即ち、この実施の形態のレー
ザ溶着方法では、第1フィルタ4の繊維密度を高める工
程で、木目込み方式により溶着部位B2及びその周辺を
ケース2の内段部2bの凹部2gに押し込み、その凹部
2g内で溶着部位B2及びその周辺を圧縮するようにし
ている。
【0058】従って、この実施の形態では、溶着部位B
2及びその周辺を内段部2bの凹部2gで圧縮している
ので、上記した治具19等を使うことなく溶着部位B2
及びその周辺と内段部2bとの密着面積が増すことにな
る。このことにより、第1の実施の形態のように、治具
19等で押し付ける場合と同様の効果を得ることができ
る。
【0059】この実施の形態では、ケース2を作業台1
2に載せた後に木目込み方式を実施することになるが、
予め木目込み方式で第1フィルタ4の周縁を内段部2b
の凹部2gに押し込んでおいてもよい。
【0060】尚、この発明は前記各実施の形態に限定さ
れるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範
囲で以下のように実施することもできる。
【0061】(1)前記第1及び第2の実施の形態で
は、治具19の一部に第1フィルタ4の溶着部位b2に
対応してスリット19aを設け、レーザ光LBを通過さ
せるようにした。これに対し、治具それ自体をレーザ光
透過性材料により構成すると共に、上記スリットを省略
して、フィルタの溶着部位も治具で直接的に押圧するよ
うにしてもよい。この場合、溶着部位の密着強度を一層
高めることができる。
【0062】(2)前記第1及び第2の実施の形態にお
いて、治具19を熱伝導性の良い材料で構成することに
より、治具19が第1フィルタ4の放熱を助けるように
構成してもよい。この場合、第1フィルタ4の冷却効果
が高まるので、熱影響による焦げや穴明きをより確実に
抑えることができる。
【0063】(3)前記第1及び第2の実施の形態で
は、レーザ光照射工程の前工程として、第1フィルタ4
の溶着部位B2の繊維密度を高める工程を設けた。これ
に対し、フィルタの溶着部位を他の部位に比べて予め繊
維密度の高いものとして形成しておき、そのフィルタを
ケースの内段部に載せて治具で軽く押さえるだけのレー
ザ光照射工程の前工程としてもよい。ここで、フィルタ
の溶着部位のみを圧縮して固め、他の部位に比べて繊維
密度の高いものとしてもよい。或いは、フィルタの厚み
は全体に同じとし、その溶着部位のみを他の部位に比べ
て予め繊維密度の高いものとしてもよい。これらの場合
も、第1及び第2の実施の形態と同等の作用・効果を得
ることができる。
【0064】(4)前記各実施の形態では、キャニスタ
1の製造に際し、本発明のレーザ溶着方法をケース2と
第1のフィルタ4との溶着に採用したが、キャニスタの
場合のみに限られず、樹脂材料からなる基材に繊維材料
からなるフィルタをレーザ光により溶着する場合であれ
ば、各種機器の製造に採用することができる。
【0065】
【発明の効果】請求項1に記載の発明の構成によれば、
レーザ光非透過性の樹脂材料からなる基材の上にレーザ
光透過性の繊維材料からなるフィルタを載せ、そのフィ
ルタの溶着部位の繊維密度を高め、その溶着部位にレー
ザ光を照射することにより、フィルタを透過するレーザ
光により基材の一部を溶融させ、その溶融湯をフィルタ
の繊維間隙に浸入させて溶着部位を基材に溶着してい
る。このため、溶着強度の向上と、焦げや穴明き等の欠
損防止とを図りながらフィルタを基材に好適に溶着させ
ることができる。
【0066】請求項2に記載の発明の構成によれば、請
求項1に記載の発明において、繊維密度を高める工程
で、溶着部位より広めにフィルタの繊維密度を高めるよ
うにしている。従って、溶着部位以外の繊維密度の低い
部位への熱影響が低減され、これにより、溶着部位以外
の部位での焦げや穴明きを確実に防止することができ
る。
【0067】請求項3に記載の発明の構成によれば、請
求項2に記載の発明において、繊維密度を高める工程
で、溶着部位の周辺を基材へ向けて圧縮することにより
溶着部位を間接的に圧縮するようにしている。従って、
溶着部位より広めにフィルタの繊維密度が高められ、溶
着部位以外の繊維密度の低い部位への熱影響が低減さ
れ、これにより、溶着部位以外の部位での焦げや穴明き
を確実に防ぐことができる。
【0068】請求項4に記載の発明の構成によれば、請
求項2に記載の発明において、繊維密度を高める工程
で、溶着部位の周辺を基材へ向けて圧縮することにより
溶着部位を間接的に圧縮すると共に、溶着部位を基材の
側から直接的に圧縮するようにしている。このため、請
求項2に記載の発明の効果に比べ、フィルタと基材との
密着強度をより増大させることができる。
【0069】請求項5に記載の発明の構成によれば、請
求項2に記載の発明において、繊維密度を高める工程
で、木目込み方式により溶着部位及びその周辺を基材の
凹部に押し込み、その凹部内で溶着部位及びその周辺を
圧縮するようにしている。このため、専用の圧縮器具を
使うことなく請求項2に記載の発明と同等の効果を得る
ことができる。
【0070】請求項6に記載の発明の構成によれば、請
求項1乃至5の何れか一つのレーザ溶着方法で溶着され
た基材とフィルタを備えたキャニスタであることから、
フィルタが基材に強固に溶着された状態を長期間保つこ
とができ、その意味でキャニスタの耐久性を向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係り、キャニスタを示す断
面図である。
【図2】ケースと第1フィルタの材料特性を比較して示
す表である。
【図3】レーザ溶着方法に使用されるレーザ溶着装置を
示す概略構成図である。
【図4】レーザ溶着方法の工程を説明する断面図であ
る。
【図5】レーザ溶着方法の工程を説明する断面図であ
る。
【図6】レーザ溶着方法の工程を説明する断面図であ
る。
【図7】レーザ溶着方法の工程を説明する拡大断面図で
ある。
【図8】第1フィルタの溶着部位を示す拡大断面図であ
る。
【図9】対比例に係り、レーザ溶着方法の工程を説明す
る拡大断面図である。
【図10】対比例に係り、フィルタの溶着部位を示す拡
大断面図である。
【図11】フィルタの溶着方法と密着強度との関係を示
すグラフである。
【図12】剥離強度の測定方法を説明する図である。
【図13】ケースとカバーのレーザ溶着方法を説明する
拡大断面図である。
【図14】第2の実施の形態に係り、レーザ溶着方法の
工程を説明する拡大断面図である。
【図15】第3の実施の形態に係り、レーザ溶着方法の
工程を説明する拡大断面図である。
【符号の説明】
1 キャニスタ 2 ケース(基材) 2f 凸部 2g 凹部 2b 内段部 4 第1フィルタ 11 レーザ溶着装置 16 レーザ発射装置 19 治具 19a スリット B2 溶着部位 LB レーザ光
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成14年5月28日(2002.5.2
8)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0028
【補正方法】変更
【補正内容】
【0028】上記構成を有するキャニスタ1を製造する
には、先ず、第1フィルタ4をケース2の内段部2bに
レーザ溶着することによりケース2に固定する。次に、
第1フィルタの上にチャコール5を層状に載せ、更
に、チャコール5の上に第2フィルタ6を載せる。次
に、第2フィルタ6の上にプレート7を載せ、その上に
スプリング8を載せてケース2をカバー3で覆う。その
後、ケース2のフランジ2eとカバー3の全周をレーザ
溶着することにより、カバー3をケース2に固定する。
このようにして、図1に示すキャニスタ1が製造され
る。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0051
【補正方法】変更
【補正内容】
【0051】この実施の形態では、上記レーザ溶着方法
をキャニスタ1の製造に採用し、上記方法で溶着された
ケース2と第1フィルタ4をキャニスタ1が備えること
から、上記レーザ溶着方法による作用・効果がキャニス
タ1で得られるようになる。このため、第1フィルタ4
がケース2に強固に溶着された状態を長期間保つことが
でき、その意味でキャニスタの耐久性を向上させるこ
とができる。又、レーザ溶着の所要時間を短縮できるこ
とから、キャニスタ1の製造に要する時間の短縮をも図
ることができる。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0061
【補正方法】変更
【補正内容】
【0061】(1)前記第1及び第2の実施の形態で
は、治具19の一部に第1フィルタ4の溶着部位2に
対応してスリット19aを設け、レーザ光LBを通過さ
せるようにした。これに対し、治具それ自体をレーザ光
透過性材料により構成すると共に、上記スリットを省略
して、フィルタの溶着部位も治具で直接的に押圧するよ
うにしてもよい。この場合、溶着部位の密着強度を一層
高めることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平田 雅巳 愛知県大府市共和町一丁目1番地の1 愛 三工業株式会社内 (72)発明者 深谷 金広 愛知県大府市共和町一丁目1番地の1 愛 三工業株式会社内 (72)発明者 中村 秀生 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G044 BA39 GA11 4E068 AA01 BA00 DA02 DB10 4F211 AD05 AD08 AD16 AG07 AH03 TA01 TC14 TH02 TH18 TN27 TQ01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂材料からなる基材に繊維材料からな
    るフィルタをレーザ光により溶着するレーザ溶着方法で
    あって、 レーザ光非透過性の樹脂材料からなる基材の上にレーザ
    光透過性の繊維材料からなるフィルタを載せる工程と、 前記フィルタの溶着部位の繊維密度を高める工程と、 前記溶着部位に前記レーザ光を照射する工程とを備え、
    前記フィルタを透過するレーザ光により前記基材の一部
    を溶融させ、その溶融湯を前記フィルタの繊維間隙に浸
    入させて前記溶着部位を前記基材に溶着することを特徴
    とするレーザ溶着方法。
  2. 【請求項2】 前記繊維密度を高める工程で、前記溶着
    部位より広めに前記フィルタの繊維密度を高めることを
    特徴とする請求項1に記載のレーザ溶着方法。
  3. 【請求項3】 前記繊維密度を高める工程は、前記溶着
    部位の周辺を前記基材へ向けて圧縮することにより前記
    溶着部位を間接的に圧縮することを特徴とする請求項2
    に記載のレーザ溶着方法。
  4. 【請求項4】 前記繊維密度を高める工程は、前記溶着
    部位の周辺を前記基材へ向けて圧縮することにより前記
    溶着部位を間接的に圧縮すると共に、前記溶着部位を前
    記基材の側から直接的に圧縮することを特徴とする請求
    項2に記載のレーザ溶着方法。
  5. 【請求項5】 前記繊維密度を高める工程は、木目込み
    方式により前記溶着部位及びその周辺を前記基材の凹部
    に押し込み、その凹部内で前記溶着部位及びその周辺を
    圧縮することを特徴とする請求項2に記載のレーザ溶着
    方法。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5の何れか一つのレーザ溶
    着方法で溶着された基材とフィルタを備えたことを特徴
    とするキャニスタ。
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