JP2006168252A - 光線溶着装置及び光線溶着方法 - Google Patents

光線溶着装置及び光線溶着方法 Download PDF

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welding
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Ryosuke Yasuda
亮介 安田
Fujihiko Sugiyama
富士彦 杉山
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Koito Manufacturing Co Ltd
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Abstract

【課題】 溶着ラインを外れての光線照射や溶着ラインへの光線の照射漏れを解消することを課題とする。
【解決手段】 車輌用灯具のハウジングと透明カバーとを光線照射により溶着する光線溶着装置１で、光線透過部５ａを有し、ハウジング２の溶着部２ａの上に透明カバー３の溶着部３ａを重ねて配置した状態で透明カバーの上に配置されて透明カバーをハウジング側に押し付けるカバー固定治具５と、上記光線透過部及び透明カバーを透過してハウジングの溶着部に光線８を照射してハウジングの溶着部を励起発熱させる光線照射部４とを備え、上記光線透過部には上記光線照射部からハウジングの溶着部に向けて照射される光線のうち不要な光束８ｂを遮蔽する遮蔽部６が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は新規な光線溶着装置及び光線溶着方法に関する。詳しくは、確実な溶着を為すと共に見映えを向上させる技術に関する。
光線溶着、例えば、レーザ溶着は、従来から行われていた接着、熱板溶着、超音波等の振動による溶着等の接合技術に比較して、車輌用灯具のハウジングと透明カバーとの接合に関して種々の利点を有しており、注目されている。
例えば、レーザ溶着により車輌用灯具のハウジングと透明カバーとの接合を行う場合、ハウジング及び透明カバーが比較的大型であることと接合部位が３次元的に複雑な形状をしているため、例えば、６軸の多関節型ロボットにレーザガンを支持してレーザガンの位置と姿勢の制御を行うと共に、互いに重ね合わされたハウジングと透明カバーとを水平面内で回転させながら（上下動を組み合わせる場合もある）、レーザガンが溶着ライン（ハウジングの溶着部と透明カバーの溶着部とが接触されている箇所の連続）を走査しながらレーザの照射を行う。
ところで、上記したように、ハウジング及び透明カバーが比較的大型であることと接合部位が３次元的に複雑な形状をしているのに加えて、製品毎に寸法や形状にバラツキがあること、走査ロボットのティーチングの問題、走査ロボットの制御上の揺れ、等々に起因して、溶着ラインから外れてレーザ照射をしてしまうことがある。
例えば、図３（ａ）に示すように、レーザガンａから透明カバーｂの溶着面ｃと接触しているハウジングｄの溶着面ｅにレーザｆが照射されれば問題がないが、図３（ｂ）に示すように、レーザガンａが内側に振れると、レーザｆがハウジングｄの溶着面ｅより内側の部分ｇに照射され、該部分ｇに焦げが生じる。また、図３（ｃ）に示すように、レーザガンａが外側に振れると、レーザｆがハウジングｄの溶着面ｅより外側の部分ｈに照射され、該部分ｈに焦げが生じる。なお、図３において、ｉは透明カバーｂをハウジングｄの方へ押圧して、互いの溶着面ｃ、ｅ同士を確実に接触させるためのカバー固定治具である。
上記したような焦げた部分ｇ、ｈが生じると見映えが著しく損なわれると共に、焦げる際にガスが発生し、該ガスによって透明カバーｂに曇りが生じたりすることがあり、保安上問題がある。
さらに、図３（ｂ）や図３（ｃ）に示すよりさらに大きくレーザガンａが内外に振れた場合には、レーザの照射位置が溶着ラインから完全に外れてしまい、当該部分では溶着が為されないことになる。このように溶着の欠落箇所が生じると、ハウジングと透明カバーとによって画成された空間が密閉されないことになり、防水性が損なわれる。
本発明は、上記した問題に鑑み、溶着ラインを外れての光線照射や溶着ラインへの光線の照射漏れを解消することを課題とする。
本発明光線溶着装置は、上記した課題を解決するために、光線透過部を有し、ハウジングの溶着部の上に透明カバーの溶着部を重ねて配置した状態で透明カバーの上に配置されて透明カバーをハウジング側に押し付けるカバー固定治具と、上記光線透過部及び透明カバーを透過してハウジングの溶着部に光線を照射してハウジングの溶着部を励起発熱させる光線照射部とを備え、上記光線透過部には上記光線照射部からハウジングの溶着部に向けて照射される光線のうち不要な光束を遮蔽する遮蔽部が形成されている。
また、本発明光線溶着方法は、上記した課題を解決するために、ハウジングの溶着部の上に透明カバーの溶着部を重ねて配置し、さらに、透明カバーの上に光線透過部を備えたカバー固定治具を配置して該カバー固定治具によって上記透明カバーをハウジング側に押し付ける工程と、上記カバー固定治具の光線透過部及び透明カバーを透過させてハウジングの溶着部に光線を照射し、該光線の照射によってハウジングの溶着部を励起発熱させ、該発熱によって透明カバーの溶着部も発熱させて、上記２つの溶着部を相溶状態として接合させる工程とを備え、上記ハウジングの溶着部へは、上記光線照射部から照射された光線のうち上記光線透過部に形成された遮蔽部によって不要な光束が遮蔽された残りの光線が照射される。
従って、本発明にあっては、ハウジングの溶着部へは、光線照射部から照射された光線のうち上記光線透過部に形成された遮蔽部によって不要な光束が遮蔽された残りの光線が照射される。
本発明光線溶着装置は、車輌用灯具のハウジングと透明カバーとを光線照射により溶着する光線溶着装置であって、光線透過部を有し、ハウジングの溶着部の上に透明カバーの溶着部を重ねて配置した状態で透明カバーの上に配置されて透明カバーをハウジング側に押し付けるカバー固定治具と、上記光線透過部及び透明カバーを透過してハウジングの溶着部に光線を照射してハウジングの溶着部を励起発熱させる光線照射部とを備え、上記光線透過部には上記光線照射部からハウジングの溶着部に向けて照射される光線のうち不要な光束を遮蔽する遮蔽部が形成されていることを特徴とする。
また、本発明光線溶着方法は、車輌用灯具のハウジングと透明カバーとを光線照射により溶着する光線溶着方法であって、ハウジングの溶着部の上に透明カバーの溶着部を重ねて配置し、さらに、透明カバーの上に光線透過部を備えたカバー固定治具を配置して該カバー固定治具によって上記透明カバーをハウジング側に押し付ける工程と、上記カバー固定治具の光線透過部及び透明カバーを透過させてハウジングの溶着部に光線を照射し、該光線の照射によってハウジングの溶着部を励起発熱させ、該発熱によって透明カバーの溶着部も発熱させて、上記２つの溶着部を相溶状態として接合させる工程とを備え、上記ハウジングの溶着部へは、上記光線照射部から照射された光線のうち上記光線透過部に形成された遮蔽部によって不要な光束が遮蔽された残りの光線が照射されることを特徴とする。
従って、本発明にあっては、遮蔽部ををハウジングの溶着部から外れた部分に対応させておけば、遮蔽部とハウジングの溶着部とは近接して位置しているので、ハウジングの溶着部から外れた部分に光線が照射されることを確実に防止することが出来、ハウジングの溶着部から外れた部分に焦げを生じさせたり、ガスを発生させたりすることが防止される。そして、光線照射部によって照射される光線のスポット径をハウジングの溶着部の幅より大きくしておいても、必要以外の光線は遮蔽部によって遮蔽されるので、上記スポット径を十分に大きくしておくことによって、光線照射位置の多少の振れでは、ハウジングの溶着部への光線の照射漏れを回避することが出来、これによって、溶着の欠落を防止することが出来る。
請求項２及び請求項５に記載した発明にあっては、上記遮蔽部はカバー固定治具の上面に形成されているので、遮蔽部が透明カバーに接触することがなく、従って、遮蔽部を設けても、該遮蔽部によって透明カバーを傷つけることがない。また、遮蔽部を金属等の伝熱性の良好な材料で形成すれば、光線の照射によって遮蔽部や光線透過部に蓄積される熱の放熱に寄与する。
請求項３及び請求項６に記載した発明にあっては、上記遮蔽部は光線を透過させる領域の両側に沿って配置されており、上記光線照射部はロボットによってその位置及び姿勢を制御される。
以下に、本発明光線溶着装置及び光線溶着方法を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。
この光線溶着装置１は、車輌用灯具のハウジング２にその開口を覆う透明カバー３を溶着するものである。
光線溶着装置１は光線照射部４を備える。光線照射部４はレーザー、可視光線、紫外線、赤外線等の干渉性又は非干渉性の電磁波を照射するものであり、光線透過部材である透明カバー３や上記電磁波の照射によって励起状態となるハウジング２の材料樹脂に応じて適宜のものが選ばれる。
光線溶着装置１は、ハウジング２の溶着部である溶着面２ａに透明カバー３の溶着部である溶着面３ａを重ね合わせた状態で、透明カバー２をハウジング２の方へ押し付けるカバー固定治具５を備える。カバー固定治具５のうち少なくとも透明カバー３の溶着面３ａに対応した箇所は透明な材料で形成され、光線透過部５ａとされている。なお、光線透過部５ａは上記した箇所にだけ形成されていれば良いが、カバー固定治具５の全体を透明な材料で形成しても構わない。そして、光線透過部５ａを構成している材料は透明カバー３の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する材料であることが好ましい。図示した実施の形態では、カバー固定治具５の全体が透明な材料で形成されている。
上記カバー固定治具５の上面には遮蔽部６が形成されている。この実施の形態では、遮蔽部６はカバー固定治具５の上面に金属板、セラミック板等の光を透過しない材料を透明カバーの溶着面３ａに対応した部分の両脇に沿って貼り付けることによって形成されている。この他にも、カバー固定治具５を光を透過する樹脂と光を透過しない樹脂とのいわゆる２色成形等によっても形成することが出来る。なお、放熱性の面から考えると、遮蔽部６を金属板で形成することが好ましい。
上記ハウジング２は、その後面を受け入れる凹部７ａを有するハウジング固定治具７の上記凹部７ａ内に載置され、該ハウジング２の上に互いの溶着面２ａ、３ａ同士が接触するように透明カバー３が重ね合わされ、さらに、カバー固定治具５が透明カバー３の上に重ねられて、その下面５ｂが透明カバー３の前面３ｂに接触され、その状態で、カバー固定治具５が下方に付勢されて、透明カバー３をハウジング２に押し付ける。これによって、透明カバー３の溶着面３ａがハウジング２の溶着面２ａに接触される。
そして、光線照射部４によって適宜の光線（電磁波）がカバー固定治具５の光線透過部５ａ、透明カバー３を透過してハウジング２の溶着面２ａに照射される。なお、ハウジング２の材料樹脂には照射される電磁波の波長と振動周期が一致するラジカルによって構成される分子構造を有するものが使用されるか又はそのような材料が混練りされた材料が使用されており、従って、電磁波の照射により、溶着面２ａは励起状態となり発熱する。なお、ハウジング２の材料樹脂が照射される電磁波の吸収性が良好でないものである場合は、その溶着面２ａに当該電磁波の吸収性の良い材料を塗布或いは付着させておいても良い。なお、上記透明カバー３及び光線透過部５ｂの材料は、逆に、照射される電磁波の吸収性の良くないものであることが好ましい。
以上のように、光線照射部４による光線の照射により、ハウジングの溶着面２ａが発熱すると、該発熱が透明カバー３の溶着面３ａ（ハウジング２の溶着面２ａと接触している面）に伝達され、両溶着面２ａ、３ａ共に加熱され、相溶状態となり、２つの溶着面２ａ、３ａが接触した界面においてハウジング２及び透明カバー３の材料樹脂が一体化する。
そして、上記光線溶着装置１にあっては、カバー固定治具５の光線透過部５ａには遮蔽部６が設けられているため、この遮蔽部６によって遮蔽されなかった光線８ａのみがハウジング２の溶着面２ａに照射される。例えば、図２（ａ）は光線８が溶着ラインに沿って精確に走査されている状態を示すものであるが、光線照射部４から出射された光線のうち遮蔽部６によって遮蔽された光束８ｂはカバー固定治具５の光線透過部５ａを透過されない。そして、遮蔽部６と６との間の光線の通過を許容する部分９はハウジング２の溶着面２ａに正確に対応して形成されているため、ハウジング２の溶着面２ａに確実に光線が照射される。そして、例えば、図２（ｂ）に示すように、光線８の照射位置が内側に振れた場合や、図２（ｃ）に示すように、光線８の照射位置が外側に振れた場合でも、遮蔽部６と６との間の部分９を通過した光線８ａのみがハウジング２の溶着面２ａに照射されるので、ハウジング２の予期せぬ部分が光線を照射されて焦げてしまうようなことがない。そして、例えば、光線照射部４を保持して光線８の走査を行う図示しないロボットの制御の揺れの最大値を考慮して、光線８の照射径をハウジング２の溶着面２ａの幅より大きめに設定しておくことによって、光線８の走査に多少の振れが生じても、光線が照射されない溶着面２が生じることがなく、溶着の欠落箇所の発生を回避することが出来る。
なお、上記したように、遮蔽部６をカバー固定治具５の上面に形成すれば、該遮蔽部６が透明カバー３の表面と接触することがないので、遮蔽部６によって透明カバー３の表面が傷つけられることがない。また、遮蔽部６を金属等の伝熱性の良好な材料で形成すれば、光線８の照射によって遮蔽部６や光線透過部５ａに蓄積される熱の放熱に寄与する。
さらに、上記した遮蔽部６は溶着ラインの全長に亘って設けても構わないが、必ずしも溶着ラインの全長に亘って設ける必要ない。溶着ラインのうちには光線照射部４、例えば、レーザガンの位置及び姿勢を大きく、且つ、頻繁に変えなければならない領域も有れば、比較的小さな位置及び姿勢の変更で足りたり或いはほとんど位置や姿勢を変更する必要のない領域があり、後者の場合には、遮蔽部６を設けなくても、光線が溶着面２ａからはみ出して照射されたり或いは溶着面２ａに光線が照射されないと言うことは起きにくい。従って、光線照射部４の位置及び姿勢を大きく、且つ、頻繁に変えなければならない領域においてのみ遮蔽部６を設ければ足りる場合もある。
さらにまた、上記した実施の形態において示した各部の形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
大型の車輌用灯具のハウジングと透明カバーとの溶着を確実に行うことが出来る。
本発明光線溶着装置の実施の形態を示す概略断面図である。 本発明光線溶着装置の作用について説明するための要部の概略断面図である。 従来の光線溶着装置における問題点を説明するための要部の概略断面図である。
符号の説明
１…光線溶着装置、２…ハウジング、２ａ…溶着面（溶着部）、３…透明カバー、３ａ…溶着面（溶着部）、４…光線照射部、５…カバー固定治具、５ａ…光線透過部、６…遮蔽部、８…光線

Claims (6)

  1. 車輌用灯具のハウジングと透明カバーとを光線照射により溶着する光線溶着装置であって、
    光線透過部を有し、ハウジングの溶着部の上に透明カバーの溶着部を重ねて配置した状態で透明カバーの上に配置されて透明カバーをハウジング側に押し付けるカバー固定治具と、
    上記光線透過部及び透明カバーを透過してハウジングの溶着部に光線を照射してハウジングの溶着部を励起発熱させる光線照射部とを備え、
    上記光線透過部には上記光線照射部からハウジングの溶着部に向けて照射される光線のうち不要な光束を遮蔽する遮蔽部が形成されている
    ことを特徴とする光線溶着装置。
  2. 上記遮蔽部はカバー固定治具の上面に形成されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の光線溶着装置。
  3. 上記遮蔽部は光線を透過させる領域の両側に沿って配置されており、
    上記光線照射部の位置及び姿勢を制御するロボットを備える
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光線溶着装置。
  4. 車輌用灯具のハウジングと透明カバーとを光線照射により溶着する光線溶着方法であって、
    ハウジングの溶着部の上に透明カバーの溶着部を重ねて配置し、さらに、透明カバーの上に光線透過部を備えたカバー固定治具を配置して該カバー固定治具によって上記透明カバーをハウジング側に押し付ける工程と、
    上記カバー固定治具の光線透過部及び透明カバーを透過させてハウジングの溶着部に光線を照射し、該光線の照射によってハウジングの溶着部を励起発熱させ、該発熱によって透明カバーの溶着部も発熱させて、上記２つの溶着部を相溶状態として接合させる工程とを備え、
    上記ハウジングの溶着部へは、上記光線照射部から照射された光線のうち上記光線透過部に形成された遮蔽部によって不要な光束が遮蔽された残りの光線が照射される
    ことを特徴とする光線溶着方法。
  5. 上記遮蔽部はカバー固定治具の上面に形成されている
    ことを特徴とする請求項４に記載の光線溶着方法。
  6. 上記遮蔽部は光線を透過させる領域の両側に沿って配置されており、
    上記光線照射部はロボットによってその位置及び姿勢を制御される
    ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の光線溶着方法。
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