JP2008000966A - レーザ溶着装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】押圧部材への熱の蓄積を抑制できるレーザ溶着装置を提供すること。
【解決手段】レーザ光１０を出力する出力部５と、レーザ光１０を透過する透過材２とレーザ光１０を吸収する吸収材３からなる被加工部材４を支持する支持部６と、透過材２と吸収材３とを密着させるべく被加工部材４における透過材２を支持部６に向けて押圧する押圧部材７とを備え、押圧部材７を介してレーザ光１０を出力部５から吸収材３に向けて照射することで、透過材２と吸収材３とを溶着するレーザ溶着装置１において、押圧部材７には冷却液の流れる流路７ａが設けられる構成としたこと。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ光を透過する透過材とレーザ光を吸収する吸収材とをレーザ光によって溶着するレーザ溶着装置に関する。
従来のレーザ溶着の方法が、後述の特許文献１に記載されている。この方法では、レーザ光を透過する透過材とレーザ光を吸収する吸収材とからなる被加工部材をガラス板等からなる支持部で支持した後、ガラス板等からなる押圧部材を用いて被加工部材における透過材を支持部に向けて押圧し、押圧部材を介してレーザ光を吸収材に向けて照射する。
レーザ光は、吸収材にて吸収され、吸収材を発熱させる。吸収材にて発生した熱は、透過材に伝わる。これにともなって透過材と吸収材との間の密着部が溶融し、透過材と吸収材とが溶着される。
特開昭６２−１４２０９２号公報
上述した方法では、吸収材にて発生した熱が透過材を介して押圧部材に伝わるので、透過材への熱の蓄積が抑制される。透過材と吸収材との溶着（以下、溶着作業）が繰り返し行われる場合であっても、押圧部材に伝熱され蓄熱される。よって、透過材には熱が蓄熱されにくい。
しかしながら、押圧部材に蓄積される熱の量（蓄熱量）には上限があるので、溶着作業の連続等により押圧部材の蓄熱量が上限に達した状態で溶着作業がさらに行われた場合には、透過材から押圧部材に熱が伝わらず、透過材に熱が蓄積されてしまう。透過材に熱が蓄積されると、透過材における表面の炭化等の問題が生じる可能性があり、被加工部材の外観上好ましくない。このため、押圧部材の蓄熱量が上限に達した場合は、押圧部材の温度が下がるまで溶着作業を中断したり、別の押圧部材に交換した上で溶着作業を再開したりする必要があった。
よって、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、押圧部材への熱の蓄積を抑制できるレーザ溶着装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明にて講じた技術的手段は、請求項１に記載の様に、レーザ光を出力する出力部と、前記レーザ光を透過する透過材と該レーザ光を吸収する吸収材からなる被加工部材を支持する支持部と、前記透過材と前記吸収材とを密着させるべく前記被加工部材における該透過材を前記支持部に向けて押圧する押圧部材とを備え、前記押圧部材を介して前記レーザ光を前記出力部から前記吸収材に向けて照射することで、前記透過材と前記吸収材とを溶着するレーザ溶着装置において、前記押圧部材には冷却液の流れる流路が設けられる構成としたことである。
好ましくは、請求項２に記載の様に、前記流路は、前記レーザ光の照射により前記被加工部材の前記透過材と前記吸収材とが溶着して形成される溶着領域に沿って延在すると良い。
好ましくは、請求項３に記載の様に、前記冷却液を冷却するための冷却装置を備え、前記冷却液が前記冷却装置と前記流路との間で循環すると良い。
好ましくは、請求項４に記載の様に、前記流路が対を成し、前記押圧部材及び前記被加工部材を前記レーザ光の照射方向から投影したとき、該対の間に前記溶着領域が形成されるのが良い。
好ましくは、請求項５に記載の様に、前記流路が前記溶着領域を挟んで平行に延在すると良い。
本発明によれば、冷却液の流れる流路が押圧部材に設けられるので、透過材から押圧部材に伝わった熱は、流路を流れる冷却液によって吸収される。これにより、押圧部材への熱の蓄積が抑制される。
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を基に説明する。
図１は、本発明に係るレーザ溶着装置１の斜視図、図２は、レーザ溶着装置１の側面図である。
レーザ溶着装置１は、レーザ光を透過する透過材２とレーザ光を吸収する吸収材３とをレーザ光１０によって溶着するものである。レーザ溶着装置１は、出力部５と、支持部６と、押圧部材７とを備えている。出力部５は、例えば、図示しない発振器等に接続された公知のレーザトーチであり、レーザ光１０を出力する。支持部６は、透過材２と吸収材３とが組み合わされてなる被加工部材４を支持する。押圧部材７は、ガラス材やアクリル樹脂材等からなり、支持部６に支持された被加工部材４のうち透過材２を支持部６に向けて押圧し、透過材２の密着面２ａと吸収材３の密着面３ａとを密着させる。
押圧部材７が透過材２と吸収材３とを密着させた状態で、レーザ光１０が押圧部材７を介して出力部５から吸収材３に向けて照射されると、レーザ光１０は、吸収材３の密着面３ａにて吸収され、吸収材３の密着面３ａを発熱させる。吸収材３の密着面３ａで発生した熱は、透過材２の密着面２ａに伝わる。これにともなって、透過材２の密着面２ａと吸収材３の密着面３ａが溶融し、透過材２と吸収材３とが溶着される。
透過材２の密着面２ａ（吸収材３の密着面３ａ）には、レーザ光１０の照射にともなって、溶着領域８が形成される。溶着領域８は、被加工部材４の透過材２と吸収材３とが溶着して形成される。溶着領域８の形状は、レーザ光１０照射中の出力部５の被加工部材４に対する相対移動の軌跡によって決まる。例えば、レーザ光１０が照射されている間、出力部５が被加工部材４に対してまっすぐに移動した場合、透過材２の密着面２ａ（吸収材３の密着面３ａ）に形成される溶着領域８は、図１に示す様に、線状（帯状）を成すものとなる。
レーザ光１０が照射されている間、吸収材３にて発生した熱は、透過材２を介して、透過材２を押圧する押圧部材７に伝わる。透過材２と吸収材３との溶着（以下、溶着作業）が繰り返し行われた場合は、押圧部材７に熱が次第に蓄積されていき、最終的には、押圧部材７に蓄積される熱の量（蓄熱量）が上限に達する。押圧部材７の蓄熱量が上限に達すると、透過材２から押圧部材７に熱が伝わらず、透過材２に熱が蓄積されてしまう。透過材２に熱が蓄積されると、透過材２における表面の炭化等の問題が生じる可能性があり、被加工部材４の外観上好ましくない。
本発明のレーザ溶着装置１によれば、押圧部材７には、冷却液の流れる流路７ａが設けられている。流路７ａは、図３に示す様に、ホース等の部材９ａを介して、冷却装置９に接続されている。冷却装置９から送り出された冷却液は、押圧部材７に設けられた流路７ａを通って、再び冷却装置９に戻る。冷却液は、冷却装置９と流路７ａ（押圧部材７）との間で循環する。
冷却液の流れる流路７ａが押圧部材７に設けられるので、透過材２から押圧部材７に伝わった熱は、流路７ａを流れる冷却液によって吸収される。この構造によれば、溶着作業が繰り返し行われた場合でも、押圧部材７への熱の蓄積が抑制される。その結果、押圧部材７の蓄熱量が上限に達するまでにより多くの回数の溶着作業を行うことができ、溶着作業における生産性が向上する。
なお、押圧部材７の流路７ａは、被加工部材４に形成される溶着領域８に沿って延在すると良い。溶着領域８は、レーザ光１０の照射時の被加工部材４における発熱源なので、流路７ａが溶着領域８に沿って延在する構造とすることで、透過材２から押圧部材７に伝わった熱が流路７ａ内の冷却液によって効率よく吸収され、押圧部材７への熱の蓄積がさらに抑制される。さらに、図１に示す様に、流路７ａが対を成し、溶着領域８を挟んで平行に延在すると良い。より具体的には、流路７ａの対は、押圧部材７及び被加工部材４をレーザ光１０の照射方向（図１においては上下方向）からみたとき、該流路７ａの対の間に溶着領域８が形成されている。このような形態によれば、押圧部材７を全体的に冷却することができる。また、熱の主な発生領域である溶着領域８の両側方に流路７ａが形成されることになり、放熱効果もより良好なものとなる。さらに、レーザ光１０の照射方向においては、流路７ａと溶着領域８とは重ならないので、流路７ａがレーザ光１０の溶着領域８への照射を阻害することもない。
なお、冷却液は、冷却装置９を用いた循環方式（図３示）で流路７ａ内を流してもよいし、垂れ流し方式で流してもよい。
なお、押圧部材７の製作方法としては、例えば図４に示す様に、半円状の凹部を設けた２つの部材７１、７１を、管状の部材７２を挟みこむように互いに接合する方法が挙げられる。
本発明に係るレーザ溶着装置１の斜視図。 レーザ溶着装置１の側面図。 冷却装置９を示す図。 押圧部材７の製作方法の一例を示す図。
符号の説明
１ レーザ溶着装置
２ 透過材
３ 吸収材
４ 被加工部材
５ 出力部
６ 支持部
７ 押圧部材
７ａ 流路
８ 溶着領域
９ 冷却装置
１０ レーザ光

Claims (5)

  1. レーザ光を出力する出力部と、
    前記レーザ光を透過する透過材と該レーザ光を吸収する吸収材からなる被加工部材を支持する支持部と、
    前記透過材と前記吸収材とを密着させるべく前記被加工部材における該透過材を前記支持部に向けて押圧する押圧部材と、
    を備え、
    前記押圧部材を介して前記レーザ光を前記出力部から前記吸収材に向けて照射することで、前記透過材と前記吸収材とを溶着するレーザ溶着装置において、
    前記押圧部材には冷却液の流れる流路が設けられることを特徴とするレーザ溶着装置。
  2. 前記流路は、前記レーザ光の照射により前記被加工部材の前記透過材と前記吸収材とが溶着して形成される溶着領域に沿って延在することを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶着装置。
  3. 前記冷却液を冷却するための冷却装置を備え、前記冷却液が前記冷却装置と前記流路との間で循環することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレーザ溶着装置。
  4. 前記流路が対を成し、前記押圧部材及び前記被加工部材を前記レーザ光の照射方向からみたとき、該対の間に前記溶着領域が形成されることを特徴とする請求項２に記載のレーザ溶着装置。
  5. 前記流路が前記溶着領域を挟んで平行に延在することを特徴とする請求項４に記載のレーザ溶着装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009274217A (ja) * 2008-05-12 2009-11-26 Canon Inc レーザ溶着装置及びその生成物
JP2010125653A (ja) * 2008-11-26 2010-06-10 Nitto Denko Corp シート接合体作製方法
JP2012168294A (ja) * 2011-02-10 2012-09-06 Nitto Denko Corp 光コネクタの製法

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