JP2004066739A - レーザ溶着方法及びレーザ溶着装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】第１樹脂材と第２樹脂材との間の接合を密に行えるレーザ溶着方法の提供。
【解決手段】レーザ光非吸収性の第１樹脂材３２の上に加圧的に重畳されたレーザ光透過性の第２樹脂材３６に、照準点１６が前記第２樹脂材３６に対して所定の軌跡を描くような態様でレーザ光１２を照射し、前記第１及び第２樹脂材３２・３６を加熱溶融させて凝固により一体化せしめるレーザ溶着方法において、前記レーザ光１２は、前記凝固が完了しないように、前記軌跡を周期的に描くように照射されるようにした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂部材のレーザ溶着方法及びレーザ溶着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、レーザ溶着は、レーザ光非吸収性の第１樹脂材の上に加圧的に重畳されたレーザ光透過性の第２樹脂材に、照準点が前記第２樹脂材に対して所定の軌跡を描くような態様でレーザ光を照射し、前記第１及び第２樹脂材を加熱溶融させて一体化せしめるものである。しかして、この加熱溶融による一体化は、溶融された樹脂が放熱・凝固することによりなされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１樹脂材と第２樹脂材との界面部における平滑性が良くない場合、つまり、第１樹脂材と第２樹脂材との間の面接触度が粗くて密着性が十分でない場合、レーザ光透過性の第２樹脂材からレーザ光非吸収性の第１樹脂材への熱移転ないしは熱伝導が十分でなくなり、第２樹脂材側での溶融が不足し、第１及び第２樹脂材の一体化が出来ていない部位が散在する不具合があった。
【０００４】
それ故に、本発明は、かような不具合のないレーザ溶着方法及びレーザ溶着装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために請求項１において講じた技術的手段は、「レーザ光非吸収性の第１樹脂材の上に加圧的に重畳されたレーザ光透過性の第２樹脂材に、照準点が前記第２樹脂材に対して所定の軌跡を描くような態様でレーザ光を照射し、前記第１及び第２樹脂材を加熱溶融させて凝固により一体化せしめるレーザ溶着方法において、前記レーザ光は、前記凝固が完了しないように、前記軌跡を周期的に描くように照射されることを特徴とする、レーザ溶着方法」を構成したことである。
【０００６】
上記した課題を解決するために請求項２において講じた技術的手段は、「レーザ光を照射する光源と、前記光源とレーザ光非吸収性の第１樹脂材の上に加圧的に重畳されたレーザ光透過性の第２樹脂材との間に介設されて前記光源から照射されたレーザ光の照準点が前記第２樹脂材に対して所定の軌跡を周期的描くように前記レーザ光を変向させる変向装置とを備える、レーザ溶着装置。」
を構成したことである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるレーザ溶着方法及びレーザ溶着装置の実施の形態を、具体的に説明する。
【０００８】
図１において、レーザ溶着装置１０は、レーザ光１２を連続的に照射する光源１４を備える。レーザ光１２のパルス幅その他の定格は、制御装置１６により、調整される。
【０００９】
光源１４の下側には、レーザ光１２の照射方向を変向させる変向装置２０が配設される。変向装置２０は、本体部２２を備えており、本体部２２内にはビームスプリッタ２４が収容されている。ビームスプリッタ２４に入射されたレーザ光１２は、所定の角度だけ変向されて出射されるようになっている。
【００１０】
変向装置２０の本体部２２は回転駆動装置２６に連結されており、回転駆動装置２６が駆動されると、本体部２２が鉛直軸を中心に回転して、ビームスプリッタ２４から出射したレーザ光１２の照準点（レーザスポット）１６が、平面的に見て、円を描く。つまり、レーザ光１２の照準点（レーザスポット）１６の軌跡は、平面的に見て、円となるようになっている。
【００１１】
変向装置２０の本体部２２の下部には、被成形体３０が配置される。しかして被成形体３０は、レーザ光非吸収性樹脂材で形成された円筒筐体３２と、この円筒筐体３２の上方開放部の環状縁３４上に載置ないしは重畳された円板３６とから構成される。円板３６は、レーザ光透過性の樹脂材から形成される。図示しない加圧手段により、円板３６は、円筒筐体３２の上方開放部の環状縁３４上に押圧されている。円板３６と円筒筐体３２の上方開放部の環状縁３４との界面は、重畳面を構成する。
【００１２】
上記したように、レーザ光１２の照準点（レーザスポット）１６の軌跡は、平面的に見て、円となる。したがって、照準点（レーザスポット）１６が円板３６と円筒筐体３２の環状縁３４との間の重畳面を指向するように、レーザ光１２をビームスプリッタ２４から出射させれば、円板３６と円筒筐体３２の上方開放部の環状縁３４とが加熱溶融されて、一体化される。
【００１３】
すなわち、円筒筐体３２の上方開放部の環状縁３４は、レーザ光１２のエネルギーを吸収・発熱することにより溶融し、このエネルギーの吸収・発熱により齎される熱量は放熱することにより溶融部分が冷却・固化（つまり凝固）されて、円筒筐体３２の上方開放部の環状縁３４が円板３６と一体化される。
【００１４】
しかして、レーザ光１２の照準点（レーザスポット）１６が、周期的に円の軌跡を描く速度（つまり回転駆動装置２６が本体部２２を鉛直軸周りに回転させる速度）を高速にすれば、円筒筐体３２の上方開放部の環状縁３４は、レーザ光１２のエネルギーを吸収・発熱した後の熱量放熱完了前（つまり凝固前）に、次のレーザ光１２からエネルギーを吸収・発熱するので、レーザ光１２の照準点（レーザスポット）１６が、周期的に円の軌跡を描いている間は、円板３６と円筒筐体３２の環状縁３４との間の重畳部３８は常時溶融状態となる。そして、加圧手段により、常時溶融状態となった重畳部３８を介して円板３６を円筒筐体３２の環状縁３４上に押圧するので、レーザ光１２の照射前において円板３６と円筒筐体３２の環状縁３４との面接触度が粗くて密着性が十分でない場合であっても（スキマがあっても）、円板３６と円筒筐体３２の環状縁３４とは、スキマが充填されて、均一な溶融状態となる。かくして、レーザ光１２の照射停止に伴う、円筒筐体３２の上方開放部の環状縁３４の硬化により、円筒筐体３２の上方開放部の環状縁３４が円板３６と密に一体化される。
【００１５】
図２に示すように、本体部２２内にミラー２８を設けて、照準点（レーザスポット）１６が円板３６と円筒筐体３２の環状縁３４との間の重畳面３８を直角に指向するように、レーザ光１２が本体部２２から、出射させるようにしても良い。レーザ光１２の直角照射により、レーザ光１２の傾斜照射の際に不可避的に発生する円板３６の表面での乱反射によるエネルギー損失を防止できる。
【００１６】
また、図３に示すように、円板３６を円筒筐体３２の環状縁３４上に押圧すべく、加圧手段として円板３６上に載置された重石５０の内面をミラー５２として形成し、ビームスプリッタ２４から出射されたレーザ光１２を反射せしめて、このレーザ光１２が、円板３６と円筒筐体３２の環状縁３４との間の重畳面３８を直角に指向するようにしても良い。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、第１樹脂材と第２樹脂材との界面部における平滑性が良くない場合、つまり、第１樹脂材と第２樹脂材との間の面接触度が粗くて密着性が十分でない場合であっても、均一な溶融状態となすことにより、両者の接合を密に行うことができ、実用上、多大な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレーザ溶着方法を実施するレーザ溶着装置のブロック図である。
【図２】図１のレーザ溶着装置で使用される変向装置の変形例の概略図である。
【図３】図１のレーザ溶着装置の変形例のブロック図である。
【符号の説明】
１０　レーザ光
１４　光源
１６　照準点
２０　変向装置
３０　被成形体
３２　円筒筐体（レーザ光非吸収性の第１樹脂材）
３４　環状縁
３６　円板（レーザ光透過性の第２樹脂材）

Claims (2)

  1. レーザ光非吸収性の第１樹脂材の上に加圧的に重畳されたレーザ光透過性の第２樹脂材に、照準点が前記第２樹脂材に対して所定の軌跡を描くような態様でレーザ光を照射し、前記第１及び第２樹脂材を加熱溶融させて凝固により一体化せしめるレーザ溶着方法において、前記レーザ光は、前記凝固が完了しないように、前記軌跡を周期的に描くように照射されることを特徴とする、レーザ溶着方法。
  2. レーザ光を照射する光源と、前記光源とレーザ光非吸収性の第１樹脂材の上に加圧的に重畳されたレーザ光透過性の第２樹脂材との間に介設されて前記光源から照射されたレーザ光の照準点が前記第２樹脂材に対して所定の軌跡を周期的描くように前記レーザ光を変向させる変向装置とを備える、レーザ溶着装置。
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