JP2010105376A - レーザー光線による樹脂溶着方法とレーザー光線による樹脂溶着装置 - Google Patents

レーザー光線による樹脂溶着方法とレーザー光線による樹脂溶着装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2010105376A
JP2010105376A JP2008317644A JP2008317644A JP2010105376A JP 2010105376 A JP2010105376 A JP 2010105376A JP 2008317644 A JP2008317644 A JP 2008317644A JP 2008317644 A JP2008317644 A JP 2008317644A JP 2010105376 A JP2010105376 A JP 2010105376A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
welding
laser
resin
transparent resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008317644A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunio Murakami
邦雄 村上
Masamichi Akazawa
正道 赤澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MA TECH KK
Original Assignee
MA TECH KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MA TECH KK filed Critical MA TECH KK
Priority to JP2008317644A priority Critical patent/JP2010105376A/ja
Publication of JP2010105376A publication Critical patent/JP2010105376A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/816—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8161—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps said pressing elements being supported or backed-up by springs or by resilient material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16—Laser beams
    • B29C65/1629—Laser beams characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1635—Laser beams characterised by the way of heating the interface at least passing through one of the parts to be joined, i.e. laser transmission welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16—Laser beams
    • B29C65/1629—Laser beams characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1654—Laser beams characterised by the way of heating the interface scanning at least one of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/78—Means for handling the parts to be joined, e.g. for making containers or hollow articles, e.g. means for handling sheets, plates, web-like materials, tubular articles, hollow articles or elements to be joined therewith; Means for discharging the joined articles from the joining apparatus
    • B29C65/7841—Holding or clamping means for handling purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/114—Single butt joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/20—Particular design of joint configurations particular design of the joint lines, e.g. of the weld lines
    • B29C66/24—Particular design of joint configurations particular design of the joint lines, e.g. of the weld lines said joint lines being closed or non-straight
    • B29C66/242—Particular design of joint configurations particular design of the joint lines, e.g. of the weld lines said joint lines being closed or non-straight said joint lines being closed, i.e. forming closed contours
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/301—Three-dimensional joints, i.e. the joined area being substantially non-flat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/53—Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars
    • B29C66/534—Joining single elements to open ends of tubular or hollow articles or to the ends of bars
    • B29C66/5346—Joining single elements to open ends of tubular or hollow articles or to the ends of bars said single elements being substantially flat
    • B29C66/53461—Joining single elements to open ends of tubular or hollow articles or to the ends of bars said single elements being substantially flat joining substantially flat covers and/or substantially flat bottoms to open ends of container bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/65—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles with a relative motion between the article and the welding tool
    • B29C66/652—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles with a relative motion between the article and the welding tool moving the welding tool around the fixed article
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/814—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8145—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the constructional aspects of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/81463—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the constructional aspects of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps comprising a plurality of single pressing elements, e.g. a plurality of sonotrodes, or comprising a plurality of single counter-pressing elements, e.g. a plurality of anvils, said plurality of said single elements being suitable for making a single joint
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/836—Moving relative to and tangentially to the parts to be joined, e.g. transversely to the displacement of the parts to be joined, e.g. using a X-Y table
    • B29C66/8362—Rollers, cylinders or drums moving relative to and tangentially to the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/84—Specific machine types or machines suitable for specific applications
    • B29C66/863—Robotised, e.g. mounted on a robot arm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/922—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9221—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the pressure, the force or the mechanical power
    • B29C66/92211—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by measuring the pressure, the force or the mechanical power with special measurement means or methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/924—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9241—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force or the mechanical power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/924—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/9261—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools by controlling or regulating the displacement of the joining tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/96—Measuring or controlling the joining process characterised by the method for implementing the controlling of the joining process
    • B29C66/967—Measuring or controlling the joining process characterised by the method for implementing the controlling of the joining process involving special data inputs or special data outputs, e.g. for monitoring purposes
    • B29C66/9672—Measuring or controlling the joining process characterised by the method for implementing the controlling of the joining process involving special data inputs or special data outputs, e.g. for monitoring purposes involving special data inputs, e.g. involving barcodes, RFID tags
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16—Laser beams
    • B29C65/1629—Laser beams characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1635—Laser beams characterised by the way of heating the interface at least passing through one of the parts to be joined, i.e. laser transmission welding
    • B29C65/1638—Laser beams characterised by the way of heating the interface at least passing through one of the parts to be joined, i.e. laser transmission welding focusing the laser beam on the interface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16—Laser beams
    • B29C65/1629—Laser beams characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1654—Laser beams characterised by the way of heating the interface scanning at least one of the parts to be joined
    • B29C65/1661—Laser beams characterised by the way of heating the interface scanning at least one of the parts to be joined scanning repeatedly, e.g. quasi-simultaneous laser welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B29C66/43—Joining a relatively small portion of the surface of said articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General 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
    • B29C66/73—General 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 intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739—General 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 intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392—General 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 intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/834—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools moving with the parts to be joined
    • B29C66/8341—Roller, cylinder or drum types; Band or belt types; Ball types
    • B29C66/83441—Ball types
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/92—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools
    • B29C66/929—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the pressure, the force, the mechanical power or the displacement of the joining tools characterized by specific pressure, force, mechanical power or displacement values or ranges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0018—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular optical properties, e.g. fluorescent or phosphorescent
    • B29K2995/0026—Transparent
    • B29K2995/0027—Transparent for light outside the visible spectrum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/747—Lightning equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

【課題】 平面ワーク・三次元ワークのモデル変化に対する高い汎用性によるイニシャルコストの低減、ワーク曲面に馴染む加圧手段で大きな接着力が得られるように改良したレーザー光線による樹脂溶着方法とその樹脂溶着装置を提供するものである。
【解決手段】 ロボットアーム１０に備えたレーザ溶着ヘッドＬＨにより、平面ワークＷ１や三次元ワークＷ２の透明樹脂板３０ａの真下に位置する熱吸収体３０ｂの表面の溶着軌跡Ｋのガイド光となる教示用レーザー光線Ｌ１で教示入力させ、上記熱吸収体の溶着軌跡に照射される加工用レーザー光線Ｌ２で加熱溶融させ、上記熱吸収体の加熱溶融状態にある真上の透明樹脂板の近傍位置を加圧部材ＰＰにより加圧させて溶着するレーザー光線による樹脂溶着方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザー光線により、二枚の樹脂部材を溶着させる樹脂溶着方法とその樹脂溶着装置に係わり、特に、三次元ワークのモデル変化に対応する高い汎用性によるイニシャルコストの低減、ワーク曲面に馴染む加圧手段で大きな接着力が得られるように改良した樹脂溶着方法とその樹脂溶着装置に関するものである。
近年、レーザー光線を焦点面に点として用い樹脂を加熱する方法、特にレーザー透過法に基づいて樹脂を溶接する方法、及びレーザー光線を形成する装置からの光線を受ける操作ヘッド光線を用いて樹脂を加熱する装置、三次元ワークの溶着表面形状に多数のレーザ発振するスタックを合わせて形成したレーザーヘッドにより三次元曲面を同時溶着させる溶着装置等が多く提供されている。
上記樹脂を加熱する方法及び装置について、具体的な加工例を以下に説明する。その一例は、レーザー光線を用いた焦点面への複数のレーザー光点による樹脂の加熱方法及び装置であり、複数のレーザー光点は多重くさび板を有する光学的構成により実現される。この構成を操作ヘッドに組込み、これにより、任意の輪郭線を有する透過溶接の溶接工程の改良を可能としたものである。
具体的には、（１）レーザー透過法に基づいて樹脂を溶接するために、焦点面上の単一のレーザー光線らの複数のレーザー光点を用いて樹脂を加熱する方法であって、レーザー光線は第一のレンズにより平行化され、平行化されたレーザー光線はくさびの数に相当する数のレーザー光点を生成するように多重くさび板を用いて所定の角度変位し、分割され、分割されたレーザー光線は各々の伝達方向へ集光するレンズにより更に調整され、集光レンズにより焦点面上に光点を生成するものである。（２）そして、分離されたレーザー光線は集光レンズの後方において、レーザー光線に対して透明な球に入射し、球の動きに応じて焦点面に導かれる。（３）更に、個々のくさびの大きさに応じてレーザー光点の強度が決められる。（４）また、レーザー光線を横切って移動する偏向素子によって生成した２つのレーザー光点は焦点面上を共にジグザグ状に動く。（５）しかして、焦点面上にジグザグ状の輪郭線を生成するように、レーザー光線を所定の角度、交互に逆に変位させる２つのくさびをレーザー光路へと動かすことが可能となる（例えば、特許文献１参照。）。
また、別のレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、樹脂材の表面形状によってレーザビームの照射位置が複雑に上下する場合であっても、一々焦点を合わせることなく樹脂材間を溶着可能であり、加工対象物を移動させることなく横方向から直接レーザビームを照射でき、加工速度の制御や照射パターンの軌跡制御を容易化したものである。
その具体的構成は、加工用の半導体レーザ発振器及びレーザーを導光する光ファイバーと、教示用のガイド光を発振する赤色半導体レーザ発振器と、Ｘ軸ガルバノミラー及びＹ軸ガルバノミラーを備えた偏向ユニットと、各ガルバノミラーを駆動するサーボモータと、各サーボモータの角度を検出するロータリエンコーダと、各サーボモータを駆動させて加工対象物の表面に導かれた教示用レーザビームの照射位置を移動させる手段と、複数のポイントにおける各サーボモータの角度情報と、各ポイント間の補間情報を記憶装置に格納する手段と、加工用レーザビーム発振時に角度情報及び補間情報に基づいて各サーボモータを所定の角度に所定の速度で駆動させる手段を備えた第１のレーザ加工装置である（例えば、特許文献２参照。）。
更には、図１５に示すように、三次元ワーク（例えば、自動車のヘッドライト）Ｗ３の外周縁Ｚを溶着させるべく、溶着表面形状に多数のレーザスタックＬＳを合わせて形成したレーザーヘッドにより三次元曲面を同時溶着させ、且つ三次元曲面に合わせた金型押え冶具（図示なし）により溶着表面を加圧して溶着強度を向上させた溶着装置がある（非特許文献。）。
特開２００５−１２５７８３号公報 特開２００５−２６２３１１号公報
上記特開２００５−１２５７８３号公報のレーザー光点による樹脂の加熱方法及び装置は、複数のレーザー光線を多重くさび板を有する光学的構成により実現している。この構成を操作ヘッドに組込み、任意の輪郭線を有する透過溶接の溶接工程において、焦点面上にジグザグ状の輪郭線を生成でき、広い溶着面積が得られる。そして、ガラス又は樹脂の透明素材の回転可能な球を末端に備え、溶接操作の接合時に押圧力を与えて密着性・高接合性が得られるようにしている。しかし、上記球を接合部の表面に押圧力し、且つ球中をレーザ光線を通過させるものであるから、該球は透過率の高い石英ガラスでないと実用化が不可能である上、球の表面研磨が必須でこの加工費を高くしてしまう。それでも、溶着操作の進行とともに球の表面には、接合部の表面での転がりによる塵・水分・油分付着による透過率の低下は免れず、レーザ光線の透過率を低下させてしまう。更に、レーザ光線が球内を通過時に屈折を起こすから、レーザ光線のジグザグ状散らし（振れ）の制御が正確にできない等の多くの問題点があり、結果的に良好な密着性・高接合性が得られない。尚、平面ワークを対象とした説明に限定されており、三次元ワークに対応できないという問題点がある。
また、特開２００５−２６２３１１号公報のレーザ加工装置及びレーザ加工方法は、樹脂材の表面形状によってレーザビームの照射位置が複雑に上下する場合でも、一々焦点を合わせなくても樹脂材間を溶着可能で、加工対象物を移動させることなく横方向から直接レーザビームを照射でき、加工速度の制御や照射パターンの軌跡制御を容易化している。しかし、三次元ワークの表面を溶着時に、表面の透明樹脂板を熱吸収体に対して押圧力を与えていないから、密着性・高接合性が得られないという問題点がある。
他方、三次元曲面を同時溶着させる溶着装置では、単品ワークの大量生産性に優れているものの、多数のレーザスタックを合わせて金型押え冶具内に形成したレーザーヘッドのイニシャルコストが高いこと。ワークの形状変更（モデル変更）に対応出来ないこと。一つのレーザスタックの故障でレーザーヘッドの機能を失うこと。金型押え冶具は大型化を余儀なくされるとともにワークの形状変更に対応出来ず、多数の金型押え冶具を製作しなければならず、その製作費が膨大になること。等の多くの問題点がある。
本発明は、上記樹脂の加熱方法及び装置、レーザ加工装置及びレーザ加工方法装置、三次元曲面を同時溶着する溶着装置等における各種の問題点に鑑みてなされたものである。その目的は、平面ワーク・三次元ワークのモデル変化に対応可能な高い汎用性によりイニシャルコストの低減、ワーク曲面に馴染みしかもレーザ光線を透過させずに接合面の押圧を可能とした加圧部材により溶接作業性の向上と高い接着力が得られるように改良した樹脂溶着方法とその樹脂溶着装置を提供するものである。特に、溶着装置の構造のシンプル化によるメンテナンス性向上、溶着コスト低減、汎用性の向上、治具費用の最少化等を達成した樹脂溶着方法とその樹脂溶着装置を提供するものである。
上記目的を達成するべく本発明の請求項１によるレーザー光線による樹脂溶着方法は、ロボットアームに備えたレーザ溶着ヘッドにより、平面ワークや三次元ワークの透明樹脂板の真下に位置する熱吸収体の表面の溶着軌跡のガイド光となる教示用レーザー光線で教示入力させ、上記熱吸収体の溶着軌跡に照射される加工用レーザー光線で加熱溶融させ、上記熱吸収体の加熱溶融状態にある真上の透明樹脂板の近傍位置を加圧部材により加圧させて溶着することを特徴とする。
また、本発明の請求項２によるレーザー光線による樹脂溶着方法は、請求項１記載のレーザー光線による樹脂溶着方法において、上記加圧部材は弾性材で加圧された球体又はコロからなり、熱吸収体の表面を照射される加工用レーザー光線の前後又は左右の両側となる透明樹脂板の表面を弾性加圧することを特徴とする。
また、本発明の請求項３によるレーザー光線による樹脂溶着方法は、請求項１記載のレーザー光線による樹脂溶着方法において、上記加圧部材は弾性材で加圧された球体又はコロからなり、熱吸収体の表面を走査される加工用レーザー光線の前後及び左右の四方となる透明樹脂板の表面を弾性加圧することを特徴とする。
また、本発明の請求項４によるレーザー光線による樹脂溶着方法は、請求項１〜３記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着方法において、上記加圧部材の弾性加圧は、バネと可調ナットにより調節することを特徴とする。
また、本発明の請求項５によるレーザー光線による樹脂溶着方法は、請求項２〜４記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着方法において、上記加圧部材の球体又はコロは、加工用レーザー光線の外周を所定旋回角毎に位置決めされることを特徴とする。
また、本発明の請求項６によるレーザー光線による樹脂溶着方法は、請求項２〜４記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着方法において、上記加圧部材の球体又はコロは、加工用レーザー光線の外周を任意旋回角に位置決めされることを特徴とする。
また、本発明の請求項７によるレーザー光線による樹脂溶着方法は、請求項２〜６記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着方法において、上記加圧部材の球体又はコロは、調心機構により透明樹脂板の表面を均等な弾性加圧により加圧されることを特徴とする。
また、本発明の請求項８によるレーザー光線による樹脂溶着装置は、ロボットアームに備えたレーザ溶着ヘッドと、上記レーザ溶着ヘッドに備え透明樹脂板と熱吸収体とからなる平面ワークや三次元ワークの熱吸収体の表面の溶着軌跡を教示するガイド光となる教示用レーザー光線と、上記レーザ溶着ヘッドに備え上記熱吸収体の表面加熱をするレーザ電源装置からの加工用レーザー光線と、上記レーザ溶着ヘッドに備えた加工用レーザー光線で加熱溶融される熱吸収体の真上の透明樹脂板の表面の近傍位置を加圧する加圧部材と、を具備したことを特徴とする。
また、本発明の請求項９によるレーザー光線による樹脂溶着装置は、請求項８記載のレーザー光線による樹脂溶着装置において、上記加圧部材は弾性材で加圧された球体又はコロからなり、熱吸収体の表面を照射される加工用レーザー光線の前後又は左右の両側の透明樹脂板の表面を弾性加圧すべく上記レーザ溶着ヘッドに配置されたことを特徴とする。
また、本発明の請求項１０によるレーザー光線による樹脂溶着装置は、請求項８記載のレーザー光線による樹脂溶着装置において、上記加圧部材は弾性材で加圧された球体又はコロからなり、熱吸収体の表面を照射される加工用レーザー光線の前後及び左右の四方の両側の透明樹脂板の表面を弾性加圧すべく上記レーザ溶着ヘッドに配置されたことを特徴とする。
また、本発明の請求項１１によるレーザー光線による樹脂溶着装置は、請求項８記載のレーザー光線による樹脂溶着装置において、上記加圧部材の弾性材は、バネとこの弾性加圧を調節する可調ナットにより構成したことを特徴とする。
また、本発明の請求項１２によるレーザー光線による樹脂溶着装置は、請求項８〜１０記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着装置において、上記加圧部材の球体又はコロは、加工用レーザー光線の外周を旋回角度調節手段により所定旋回角毎に位置決めすることを特徴とする。
また、本発明の請求項１３によるレーザー光線による樹脂溶着装置は、請求項８〜１０記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着装置において、上記加圧部材の球体又はコロは、加工用レーザー光線の外周を旋回角度固定手段により任意旋回角に位置決めすることを特徴とする。
また、本発明の請求項１４によるレーザー光線による樹脂溶着装置は、請求項８〜１３記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着装置において、上記加圧部材には、加工用レーザー光線の外周となる透明樹脂板の表面を球体又はコロが均等な弾性加圧で加圧させる調心機構を備えたことを特徴とする。
上記請求項１〜７のレーザー光線による樹脂溶着方法は、ロボットアームに備えたレーザ溶着ヘッドにより、初めに平面ワークをはじめ三次元ワークの表面をガイド光となる教示用レーザー光線で教示入力させて行なわれる。そして、レーザ溶着ヘッドがロボットアームによりプログラムされた溶着軌跡のもとに加工用レーザー光線が透明樹脂表面を通過し熱吸収体の表面を順次に走査して加熱する。この時に、加熱される熱吸収体の真上の透明樹脂表面の近傍位置が加圧部材で均等に加圧される。これにより、平面ワーク・三次元ワークの接合面は溶着時に確実に加圧されて、高密着性・高接合性が得られる。
上記請求項８〜１４のレーザー光線による樹脂溶着装置は、ロボットアームにレーザ溶着ヘッドを備え、上記レーザ溶着ヘッドに平面ワークをはじめ三次元ワークの表面教示を行う表面教示を行うガイド光となる教示用レーザー光線を備え、更に、上記レーザ溶着ヘッドには、平面ワークや三次元樹脂ワークの表面加熱をする加工用レーザー光線と、上記レーザ溶着ヘッドには加工用レーザー光線が透明樹脂表面を通過し熱吸収体の表面を順次に走査して加熱溶融され、この真上の透明樹脂表面の近傍位置を均等に加圧する加圧部材とを備えている。これにより、平面ワークや三次元ワークの透明樹脂板の溶着時に、加圧部材が加工用レーザー光線の近傍位置となる接合面を確実に加圧させられ、高密着性・高接合性な溶着作用を確実に実施させられる。
本発明のレーザー光線による樹脂溶着方法によると、特に、ロボットアームの採用で溶着作業性が良く、平面ワークや三次元ワークの接合面に対して、加工用レーザー光線が照射される熱吸収板の真上の透明樹脂板の近傍位置を加圧部材で溶着時に確実且つ均等に加圧でき、高密着性・高接合性の樹脂溶着が簡潔にできる。また、溶着作業が低コストに実施できる。
また、本発明のレーザー光線による樹脂溶着装置は、特に、ロボットアームにレーザ溶着ヘッドを備えたので溶着作業性が良く、平面ワークや三次元ワークの接合面に対して加工用レーザー光線が照射される熱吸収体の真上の透明樹脂板の近傍位置を加圧部材で溶着時に確実且つ均等に加圧でき、高密着性・高接合性の樹脂溶着が簡潔で、これらのメンテナンス性も良く、低コストとなる装置を提供できる。
以下、図１乃至図９を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は本発明のレーザー光線による樹脂溶着方法のブロック線図、図２は本発明のレーザー光線による樹脂溶着装置の正面図、図３はレーザ溶着ヘッドの断面図、図４はレーザ溶着ヘッドのＡ−Ａ線の断面図、図５は目盛板の部分図、図６は加圧操作図、図７はティーチング操作図、図８は溶着部位の断面図、図９は溶着操作図である。
本発明のレーザー光線による樹脂溶着方法は、図１に示すように、（Ａ）多関節ロボットアームに備えたレーザ溶着ヘッドにおいて、（Ｂ）透明樹脂板と熱吸収体とからなる平面ワーク・三次元ワーク等の溶着軌跡をガイド光となる教示用レーザー光線で教示入力させ、（Ｃ）上記熱吸収体の表面の溶着軌跡に沿って加工用レーザー光線を照射移動させながら加熱溶融させ、（Ｄ）上記加熱溶融状態の熱吸収体の真上の透明樹脂板の表面の近傍位置を加圧部材により加圧させ、（Ｅ）平面・三次元ワーク等の溶着軌跡を樹脂溶着するものである。
そして、本発明のレーザー光線による樹脂溶着装置１００は、図２に示すように、その主たる構成要件は、多関節ロボット１の制御装置２００と、この制御装置２００に備えたティーチングボックスＴＢとディスプレィ７、そして、ロボットアーム２に備えたレーザ溶着ヘッドＬＨ及びＣＣＤカメラ５と、上記レーザ溶着ヘッドＬＨに備え透明樹脂板３０ａと熱吸収体３０ｂとからなる平面ワークＷ１や三次元ワークＷ２の熱吸収体の表面教示を行う教示用レーザー光線（例えば、赤色レーザ光線）Ｌ１と、この教示用レーザー光線Ｌ１をファイバーＦで供給するレーザ電源装置ＬＫと、上記平面ワークＷ１や三次元ワークＷ２の熱吸収体の表面加熱をする加工用レーザー光線Ｌ２と、この加工用レーザー光線Ｌ２をファイバーＦで供給するレーザ電源装置Ｌ０と、上記レーザ溶着ヘッドに備え熱吸収体の表面（溶着表面）１２に照射される加工用レーザー光線Ｌ２の近傍位置となる透明樹脂板の表面を加圧する加圧部材ＰＰと、を具備したものである。上記透明樹脂板３０ａは、樹脂製の他、ガラス板やその類似物を対象とする。また、熱吸収体３０ｂは、有色樹脂体や金属板、その他の部材を対象としている。
以下、レーザー光線による樹脂溶着装置１００の詳細構成を説明する。図２と図３〜図５において、多関節ロボット１は、５軸多関節構成又は６軸多関節構成からなり、このアーム２には、レーザ溶着ヘッドＬＨが装備されている。上記レーザ溶着ヘッドＬＨは、アーム２の先端に支持された筒状の本体１１の上部にレーザ照射部１１Ａを備えている。ここでは、レーザ電源装置ＬＫ又はＬＯからファイバーＦで導かれた教示用レーザー光線Ｌ１又は加工用レーザー光線Ｌ２とを切り替えて照射される。上記教示用レーザー光線Ｌ１又は加工用レーザー光線Ｌ２は、拡散するからレンズ系２０で平行光線（コリメーション）とし、ガルバノミラー（ＸＹＺ用）Ｇにより、教示レーザー光線Ｌ１または加工用レーザー光線Ｌ２の照射方向を直線状またはジグザグ状、リング状等の任意な形状に照射させるとともに、Ｆθレンズ又は標準的なメニスカスレンズ２１等で収光させて焦点０を結ぶ。そして、教示用レーザー光線Ｌ１または加工用レーザー光線Ｌ２の焦点０を溶着面となる熱吸収体３０ｂの表面１２に合わせるには、本体１１を上下（熱吸収体３０ｂの表面に対して離接）して行われる。
上記本体１１の中腹から下部には、外周を絞った小径とした加圧部材ＰＰの装着部１１Ｂが形成されており、下面１１Ｃの中央に明けた孔１１Ｄに、教示用レーザー光線Ｌ１または加工用レーザー光線Ｌ２を通過させて直下にある透明樹脂板３０ａを介して熱吸収体３０ｂの表面１２に照射させる。上記装着部１１Ｂの上側外周には、雄ネジ１１Ｅが設けられ、これに調圧ナットリング（可調ナット）１３と固定用のロックナット１３Ａが嵌められている。上記調圧ナットリング（可調ナット）１３の下面には、スラスト軸受１４を装着させて両者間が回転自在とし、この下面に付着したコイルバネ（装着部１１Ｂの外周の４か所又は装着部１１Ｂの外周を巻き付けるようにした１か所）１７は、この下端部にリング体１８を介して加圧用の球体１５又はコロ１６が回転自在に吊設（軸受け）されている。即ち、上記球体１５又はコロ１６は、教示用レーザー光線Ｌ１または加工用レーザー光線Ｌ２が通過する左右又は前後の２個所か、左右・前後の４個所に備えられる。勿論、均等な加圧が行い易い３か所（１２０度間隔）としても良い。上記球体１５又はコロ１６は、コイルバネ１７の自由長のもとにコイルバネ１７の下端に付設したリング体１８の下面に回転自在に設けられている。また、スラスト軸受１４には、コイルバネ１７の全長、即ち、バネの圧縮量でバネの加圧力を表示する加圧力目盛板１９を下向きに備えている。具体的には、球体１５又はコロ１６が透明樹脂板３０ａの表面を押圧させた状態で調圧ナットリング１３を回転してバネ１７を圧縮すると、この圧縮量に比例した弾発加圧力ｆが発生させられる。上記弾発加圧力ｆは、０．５〜１Ｋｇ／ｃｍ２前後が最適値とされている。尚、上記リング体１８は、図４に示すように、装着部１１Ｂの外周に遊びを設けて昇降自在に嵌合されているとともに、回り止めとなるようにリング体１８の内孔１８Ｇの２か所に設けた凸部１８Ｈが装着部１１Ｂの外周に設けた凹部１１Ｘに係合されている。
上記レーザ溶着ヘッドＬＨにおいて、熱吸収体３０ｂの表面に対する溶着軌跡Ｋを教示用レーザー光線Ｌ１での教示入力法（教示用レーザーのセット操作法）は、図６と図７に示す手順で行われる。まず、図６（ａ）に示すように、レーザ溶着ヘッドＬＨを平面ワークＷ１または三次元ワークＷ２等の表面に、多関節ロボット１の制御装置２００のティーチングボックスＴＢにより接近させる。続いて、図６（ｂ）に示すように、透明樹脂板３０ａと熱吸収体３０ｂとからなる平面ワークＷ１や三次元ワークＷ２において、熱吸収体３０ｂの表面１２に教示用レーザー光線Ｌ１の焦点０は、ＣＣＤカメラ５が映し出す映像をディスプレィ７で見ながら合わせ、この教示点Ｐ０を制御装置２００に教示データＫＤとして記憶させる。そして、図６（ｃ）に示すように、球体１５又はコロ１６が透明樹脂板３０ａの表面を押圧させた状態で調圧ナットリング１３を回転してバネ１７を圧縮させ、弾発加圧力ｆが０．５〜１Ｋｇ／ｃｍ２前後になるように加圧力目盛板１９を、この背後に位置するリング体１８の外周に刻印した目印Ｍを読み取りながら行う。以下、制御装置２００により次の教示点Ｐ１、Ｐ２・・・ヘレーザ溶着ヘッドＬＨを溶着軌跡Ｋに沿って移動させて教示データＫＤを取り込み記憶させる。上記教示点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２・・・の教示データＫＤにより、多関節ロボット１の制御装置２００をプレイバック運転しながら加工用レーザー光線Ｌ２を溶着軌跡Ｋに沿って移動させることで溶着作用を行わせられる。
しかして、多関節ロボット１のアーム２に備えたレーザ溶着ヘッドＬＨは、教示用レーザー光線Ｌ１で教示入力し、加工用レーザー光線Ｌ２に切り替えて溶着面となる熱吸収体３０ｂの表面に焦点を合わせて直線状またはジグザグ状、円周状等の任意な形状に照射して表面を加熱し、且つ加圧部材ＰＰが透明樹脂板３０ａの表面において、加工用レーザー光線の近傍位置を所定の圧力で加圧する構成・機能からなる。
本発明のレーザー光線による樹脂溶着装置１００は、上記のような構成・機能からなり、以下のようにレーザー光線による樹脂溶着方法が実施・作用される。先ず、図１と図６と図７に示すように、（Ａ）多関節ロボットアーム１０に備えたレーザ溶着ヘッドＬＨにおいて、（Ｂ）三次元ワークＷ２等の溶着軌跡Ｋにおける各教示点Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３・・・の教示データＫＤを取り込む。その詳細は、三次元ワーク（自動車のヘッドライト）Ｗ２で説明する。はじめに、図６（ａ）に示すように、レーザ溶着ヘッドＬＨを三次元ワークＷ２の凹凸表面に、多関節ロボット１の制御装置２００のティーチングボックスＴＢにより接近させる。続いて、図６（ｂ）に示すように、透明樹脂板３０ａと熱吸収体３０ｂとからなる平面ワークＷ１や三次元ワークＷ２において、熱吸収体３０ｂの表面に教示用レーザー光線Ｌ１の焦点０は、ＣＣＤカメラ５が映し出す映像をディスプレィ７で見ながら合わせ、この教示点Ｐ０を制御装置２００に教示データＫＤとして記憶させる。そして、図６（ｃ）に示すように、球体１５又はコロ１６が透明樹脂板３０ａの表面を押圧させた状態で調圧ナットリング１３を回転してバネ１７を圧縮させ、弾発加圧力ｆが０．５〜１Ｋｇ／ｃｍ２前後になるように加圧力目盛板１９を読み取りながら行う。以下、凹凸表面の次の教示点Ｐ１、Ｐ２・・・へレーザ溶着ヘッドＬＨを制御装置２００により溶着軌跡Ｋに沿って移動させて教示データＫＤを取り込み記憶させる。以上のティーチング操作で、溶着作業の前工程が終了する。
続いて、図１と図８と図９に示すように、先ず、（Ｃ）上記教示点Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２、Ｐ３・・・の教示データＫＤにより、多関節ロボット１の制御装置２００をプレイバック運転しながら加工用レーザー光線Ｌ２を三次元樹脂ワークＷ２の溶着軌跡Ｋに沿って照射移動させながら加熱溶融させる。これと同時に、（Ｄ）上記加熱溶融状態にある熱吸収体３０ｂの真上となる透明樹脂板３０ａにおいて、加熱溶融状態の近傍位置を加圧部材ＰＰにより０．５〜１Ｋｇ／ｃｍ２前後の加圧力で加圧させる。（Ｅ）平面・三次元樹脂ワーク等の溶着軌跡Ｋを樹脂溶着する。その詳細は、多関節ロボット１をコントロールする制御装置２００を、溶着モードに切り替えてプレイバック運転される。これで、多関節ロボット１のアーム２に備えたレーザ溶着ヘッドＬＨは、三次元樹脂ワーク（自動車のヘッドライト）Ｗ２における外周となる樹脂表面の溶着軌跡Ｋの始点Ｐ０に接近し、加圧部材ＰＰの球状体１５又はコロ体１６が所定の弾性加圧力ｆで透明樹脂板３０ａの表面を軽く押圧して加圧する。これと同時に、加工用レーザー光線Ｌ２は、外部に設置したレーザ電源装置Ｌ０からファイバーＦを介してレーザ照射部１１に供給される。上記加工用レーザー光線Ｌ２は、図３に示す各種のレンズ系２０とガルバノミラーＧを介して、図９のように、ジグザク状に三次元ワークＷ２における外周となる溶着軌跡Ｋをその凹凸表面に追従移動されて一周する。この結果、加工用レーザー光線Ｌ２が樹脂板における熱吸収体３０ｂの表面１２を加熱し、且つ加圧部材ＰＰが加工用レーザー光線Ｌ２の近傍位置となる透明樹脂板３０ａを所定の弾性加圧力ｆ（０．５〜１Ｋｇ／ｃｍ２前後の加圧力）で加圧し、溶着軌跡Ｋを確実に樹脂溶着する。
しかして、レーザー光線による樹脂溶着装置１００は、平面ワークＷ１をはじめ三次元ワークＷ２の表面教示の作業性が良く。更に、図８と図９に示すように、三次元ワークＷ２の接合面１２（透明な透明樹脂板３０ａと熱吸収する基板３０ｂ）に対して、溶着時に加圧部材ＰＰが加工用レーザー光線Ｌ２の近傍位置となる接合面を確実に加圧させ、高密着性・高接合性な溶着の作用を確実に実施させられる。尚、上記三次元ワークＷ２の接合面３０（透明樹脂板３０ａと熱吸収する基板３０ｂ）に対する溶着作業が終了すると、次の三次元ワークＷ２が作業台３（又は搬送手段３ａ）上の定位置に自動搬入又は手動搬入されて、溶着作業が自動運転のもとに進行する。
本発明の実施形態となるレーザー光線による樹脂溶着加工方法によれば、下記の効果が奏せられる。特に、多関節ロボットアームの採用で溶着作業性が良く低コストに実施できる。また、平面ワーク・三次元ワークのモデル変化に対応可能な高い汎用性によりイニシャルコストの低減、ワーク曲面に馴染みしかもレーザ光線を透過させずに接合面の押圧を可能とした加圧部材により溶接作業性の向上と高い接着力が得られる。更に、平面ワークＷ１や三次元ワークＷ２の接合面に対して、加工用レーザー光線が照射される熱吸収板の真上の透明樹脂板の近傍位置を加圧部材で溶着時に確実に加圧でき、高密着性・高接合性の樹脂溶着が簡潔にできる。
また、本発明の実施形態となるレーザー光線による樹脂溶着装置１００によると、下記の効果が奏せられる。特に、多関節ロボットアームにレーザ溶着ヘッドＬＨを備えて溶着作業性が良く、平面ワークＷ１や三次元ワークＷ２の接合面に対して加工用レーザー光線Ｌ２が照射される熱吸収板の真上の透明樹脂板の近傍位置を加圧部材ＰＰで溶着時に確実に加圧でき、高密着性・高接合性の樹脂溶着が簡潔で、これらのメンテナンス性も良く、低コストとなる装置を提供できる。これにより、平面ワーク・三次元ワークのモデル変化に対応可能な高い汎用性によりイニシャルコストの低減、ワーク曲面に馴染みしかもレーザ光線を透過させずに接合面の押圧を確実且つ均等に加圧できる加圧部材により、溶着作業性の向上と高い接着力が得られる
尚、本発明のレーザー光線による樹脂溶着装置１００は、上記第１の実施の形態の構成に限定されず、その発明の要旨内での設計変更が自由にできる。例えば、図１０に示す第２の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ２のように、教示用レーザー光線Ｌ１または加工用レーザー光線Ｌ２の焦点Ｏと加圧部材ＰＰとの間隔を狭くしたい場合は、リング体１８の下面に回転自在に設けられた球体１５又はコロ１６を、リング体１８の下面から中央に明けた孔１１Ｄ側に伸びる各枝片１１Ｆの下端に回転自在に軸受けさせた構成とし、各球体１５又はコロ１６の間隔を加工用レーザー光線Ｌ２により接近させた構成とすることができる。その他の構成は、第１の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨと同一につき説明を省略する。
上記第２の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ２によると、小物ワークや溶着軌跡Ｋの溶着幅が狭い場合、狭い隅部や曲率半径の小さい溶着や凹凸面の高低差が大きく狭いワークに適している。その他の作用・効果は、上記第１の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨと同一である。
更に、レーザ溶着ヘッドＬＨの詳細構成の設計変更や加圧部材ＰＰの型式は、図示のものに限定されず、各種形式のものが使用できる。その具体的な設計例を、図１１で第３の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ３、図１２で第４の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ４、図１３により第５の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ５として説明する。
図１１において、第３の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ３は、上記第２の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ２を更に具体化したものである。リング体１８´の下面に回転自在に設けられた球体１５又はコロ１６について、リング体１８´は、外周部１８Ａ´と中心に小孔１８Ｃ´（上記孔１１Ｄとほぼ等しい内径）を持つ底面部１８Ｂ´とからなるＬ型断面形状とする。上記リング体１８´の下面に付設した軸受体１８Ｄ´に、球体１５又はコロ１６を回転自在に軸受け構成されている。尚、上記球体１５又はコロ１６は、小孔１８Ｃ´を中心として対象位置に二個乃至は四個配置されている。そして、上記加圧部材ＰＰは、加工用レーザー光線Ｌ２の外周となる透明樹脂板３０ａの表面を球体１５又はコロ１６が均等な弾性加圧ｆで加圧させる調心機構５０を備えている。その構成は、回り止めとなるようにリング体１８´の内孔の２か所（又は３か所）に設けた球面凸部１８Ｈ´が装着部１１Ｂの外周に設けた凹部１１Ｘに係合されている。これにより、リング体１８´は首振り自在となり、透明樹脂板３０ａの表面を球体１５又はコロ１６が均等な弾性加圧ｆで加圧させられる。その他の構成は、第１の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ他と同一につき説明を省略する。
上記第３の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ３の構成によると、各球体１５又はコロ１６の間隔を加工用レーザー光線Ｌ２に更に接近させられるとともに、０．５〜１Ｋｇ／ｃｍ２前後の弾発加圧力ｆに対する剛性が高いから、透明樹脂板３０ａに対する弾発加圧力ｆが安定し、より一層、高密着性・高接合性の高い樹脂溶着が保証される。更には、リング体１８´には調心機構５０を備えて首振り自在としたから、透明樹脂板３０ａの表面を球体１５又はコロ１６が均等な弾性加圧ｆで加圧でき、安定した樹脂溶着が保証される。その他の作用・効果は、上記第１の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ他と同一である。
図１２において、第４の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ４は、上記第３の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ３において、各球体１５又はコロ１６が小孔１８Ｃ´の外周を公転可能としたものである。即ち、その構成は、リング体１８´を外周部と中心に小孔１８Ｃ´を持つ底面部１８Ｂ´とからなるＬ型断面形状とする。上記リング体１８´の底面部１８Ｂ´の下面に旋回円板２２を旋回可能に付設されている。即ち、リング体１８´に小孔１８Ｃ´を形成し、これに旋回円板２２の内孔２２Ｅを嵌めて回転可能に支持する。上記リング体１８´の底面部１８Ｂ´と旋回円板２２の接合する上面には、旋回角度調節手段２５を備え、例えば４５度間隔に旋回固定されるようになっている。上記旋回角度調節手段２５は、例えば、窪部２２Ａとこの窪部にバネ２３で付与されたボール２４を係合させるものからなる。上記球体１５又はコロ１６は、旋回円板２２の下面に付設した軸受体２２Ｂに回転自在に軸受け構成されている。尚、上記球体１５又はコロ１６は、小孔１８Ｃ´を中心として対象位置に二個乃至は四個配置されている。その他の構成は、第１の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ及び第３の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ３と同一につき説明を省略する。
上記第４の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ４の構成によると、各球体１５又はコロ１６の間隔を加工用レーザー光線Ｌ２に更に接近させられるとともに、透明樹脂板３０ａに対する加圧位置が自由に調節できる。しかも、０．５〜１Ｋｇ／ｃｍ２前後の弾発加圧力ｆに対する剛性が高いから、透明樹脂板３０ａに対する弾発加圧力ｆが安定し、より一層、高密着性・高接合性の高い樹脂溶着が保証される。更には、リング体１８´には調心機構５０を備えて首振り自在としたから、透明樹脂板３０ａの表面を球体１５又はコロ１６が均等な弾性加圧ｆで加圧でき、安定した樹脂溶着が保証される。その他の作用・効果は、上記第１の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ他と同一である。
図１３において、第５の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ５は、上記第４の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ４において、各球体１５又はコロ１６が小孔１８Ｃの外周を公転可能とするとともに、任意な旋回位置に固定できるようにしたものである。即ち、その構成は、リング体１８´を外周部１８Ａ´と中心に小孔１８Ｃ´を持つ底面部１８Ｂ´とからなるＬ型断面形状とする。上記リング体１８´の底面部１８Ｂ´の下面に旋回円板２２を旋回可能に付設されている。上記リング体１８´の底面部１８Ｂ´と旋回円板２２の接合する上面には、旋回角度固定手段２６を備え、自由な任意位置に旋回固定されるようになっている。上記旋回角度固定手段２６は、例えば、リング体１８´の小孔１８Ｃ´を形成し且つ旋回円板２２をその内孔２２Ｅで回転可能に支持する軸筒部１８Ｄ´において、その外周に雄ネジ１８Ｅ´を設け、これにロックナット２７を螺合させ、旋回円板２２を任意な旋回位置で締結可能としている。上記球体１５又はコロ１６は、旋回円板２２の下面に付設した軸受体２２Ｂに回転自在に軸受け構成されている。尚、上記球体１５又はコロ１６は、小孔１８Ｃ´を中心として対象位置に二個乃至は四個配置されている。その他の構成は、第１の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ及び第３の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ３と同一につき説明を省略する。
図１３において、第５の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ５の構成によると、各球体１５又はコロ１６の間隔を加工用レーザー光線Ｌ２に更に接近させられるとともに、透明樹脂板３０ａに対する各球体１５又はコロ１６の加圧位置が自由な任意位置に調節できる。即ち、ロックナット２７を緩めて、旋回円板２２を任意な旋回位置に旋回させた後、再びロックナット２７を締め付けることで調節可能としている。しかも、０．５〜１Ｋｇ／ｃｍ２前後の弾発加圧力ｆに対する剛性が高いから、透明樹脂板３０ａに対する弾発加圧力ｆが安定し、より一層、高密着性・高接合性の高い樹脂溶着が保証される。更には、リング体１８´には調心機構５０を備えて首振り自在としたから、透明樹脂板３０ａの表面を球体１５又はコロ１６が均等な弾性加圧ｆで加圧でき、安定した樹脂溶着が保証される。その他の作用・効果は、上記第１の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ他と同一である。
更に、上記多関節ロボット１やこのアーム２の型式は、図示のものに限定されず、各種形式のロボットが使用できる。例えば、図１４に示すように、三軸直交ロボット１０を採用した樹脂溶着装置３００としても良い。その構成は、先ず、ベース４０の上面には、これに装備されたＸ軸移動ユニットＤＸと、これに装備された移動テーブル４２と、移動テーブル４２に搭載された冶具ユニット４３と、この冶具ユニット４３の上面に装備されたクランパー４４，４５で平面ワークＷ１を把持する部材からなる。上記ベース４０の片側には、コラム４６が直立されている。上記コラム４６の頂部から移動テーブル４２の上方に横梁４７が水平姿勢で配置されている。上記横梁４７は、移動テーブル４２の移動方向とは直交するＹ軸方向に向けられていて、この上面にはＹ軸移動ユニットＤＹと、これに搭載されたＹ軸移動体４８がＹ軸方向に移動制御されるように装備されている。上記Ｙ軸移動体４８には、上下方向に移動するＺ軸移動ユニットＤＺを備えている。上記Ｚ軸移動ユニットＤＺのＺ軸移動体４９には、垂直な上下姿勢に向けたレーザ溶着ヘッドＬＨ（ＬＨ２〜ＬＨ５）とＣＣＤカメラ５とが装備されている。上記レーザ溶着ヘッドＬＨ（ＬＨ２〜ＬＨ５）は、加工用のレーザ電源装置Ｌ０と教示用のレーザ電源装置ＬＫとにファイバーで繋がれている。また、三軸直交ロボット１０とＣＣＤカメラ５とは、ティーチングボックスＴＢとディスプレィ７とを備える制御装置２００に繋がれていて、ティーチング及びプレイバック運転他が行われる。
上記三軸直交ロボット１０にレーザ溶着ヘッドＬＨ（ＬＨ２〜ＬＨ５）を備えた樹脂溶着装置３００によると、制御装置２００によるティーチング及びプレイバック運転他が三軸直交の３軸制御で円滑に行えるから、特に小物ワークＷ３の樹脂溶着作業が簡潔に実行される。また、その運転も単品加工から、多量生産時には未加工部品Ｗ３´を冶具ユニット４３の上面に装備されたクランパー４４，４５への搬入と、加工後の小物ワークＷ３の完成品を搬出する手段を設ければ、連続多量生産に適した溶着システムとすることができる。しかして、上記三軸直交ロボット１０にレーザ溶着ヘッドＬＨ（ＬＨ２〜ＬＨ５）を備えた樹脂溶着装置３００によると、比較的低コストに且つコンパクトな樹脂溶着装置を設備することが出来るとともに、その操作性・メンテナンス性にも優れている。更に、小物ワークの溶着作業に対してその作業能率の高さ、溶着精度の高さが保証できる。その他の作用・効果は、上記第１の実施の形態のレーザ溶着ヘッドＬＨ他と同一である。
更に、本発明のレーザー光線による樹脂溶着装置は、上記各実施例に限定されない。例えば、レーザ電源装置Ｌ０，ＬＫは、半導体レーザ電源装置の他、各種形式のものが使用できる。また、上記レーザ溶着ヘッドＬＨ（ＬＨ２〜ＬＨ５）の実施例に限定されず、発明の要旨内での細部の置換や設計変更が可能である。そして、ＣＣＤカメラ５は、レーザ溶着ヘッドＬＨの外部取付で説明したが、平面ワークＷ１または三次元ワークＷ２において、教示レーザー光線Ｌ１の焦点０が観察し難い場合は、ＣＣＤカメラ５をレーザ溶着ヘッドＬＨの内部に設けた同軸観測法とするのが良い。この同軸観測法により、教示レーザー光線Ｌ１は、ワーク表面からの反射光を観測する。更に、ＣＣＤカメラ５に替えて簡単なミラーで教示点を観察するようにしても良いし、肉眼で直接的に教示点を観察するようにしても良い。
本発明は、その対象物を平面ワーク及び三次元ワークの実施例で説明したものであるが、様々な形状部品を構成するワークへの適用が可能である。例えば、円柱状の円形ワークや多角形ワークの実施も可能である。更に、樹脂溶着に限定されず、樹脂材以外の素材間の溶着にも適用される。
本発明の第１の実施の形態を示し、レーザー光線による樹脂溶着方法のブロック線図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、レーザー光線による樹脂溶着装置の外観図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、レーザ溶着ヘッドの詳細な断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、レーザ溶着ヘッドのＡ−Ａ線の断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、樹脂溶着装置の目盛板の正面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、加圧操作の断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、ティーチング操作の外観図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、溶着部位の断面図である。 本発明の第１の実施の形態を示し、溶着操作の外観図である。 本発明の第２の実施の形態を示し、レーザ溶着ヘッドの断面図である。 本発明の第３の実施の形態を示し、レーザ溶着ヘッドの断面図である。 本発明の第４の実施の形態を示し、レーザ溶着ヘッドの断面図である。 本発明の第５の実施の形態を示し、レーザ溶着ヘッドの断面図である。 本発明の第６の実施の形態を示し、三軸直交ロボットによる樹脂溶着装置の外観図である。 従来例を示し、多数レーザスタックにより三次元曲面を同時溶着する溶着装置の斜視図である。
符号の説明
１ 多関節ロボット
２ ロボットアーム
３ 作業台
３ａ 搬送手段
５ ＣＣＤカメラ
７ ディスプレイ
１０ 三軸直交ロボット
１１ 本体
１１Ａ レーザ照射部
１１Ｂ 装着部
１１Ｃ 下調圧ナットリング
１１Ｄ 孔
１１Ｅ 雄ネジ
１１Ｆ 枝片
１１Ｇ 軸受体
１１Ｘ 凹部
１２ 表面（溶着表面）
１３ 調圧ナットリング（可調ナット）
１３Ａ ロックナット
１４ スラスト軸受
１５ 球体
１６ コロ
１７ コイルバネ（バネ）
１８ リング体
１８Ａ 外周部
１８Ｂ 底面部
１８Ｃ 小孔
１８Ｄ 軸筒部
１８Ｇ 内孔
１８Ｈ 凸部
１８´ リング体
１８Ａ´ 外周部
１８Ｂ´ 底面部
１８Ｃ´ 小孔
１８Ｄ´ 軸受体
１８Ｅ´ 雄ネジ
１８Ｈ´ 球面凸部
１９ 加圧力目盛板
２０ レンズ系
２１ Ｆθレンズ
２２ 旋回円板
２２Ａ 窪部
２２Ｅ 内孔
２３ バネ
２４ ボール
２５ 旋回角度調節手段
２６ 旋回角度固定手段
２７ ロックナット
３０ 接合面
３０ａ 透明樹脂板
３０ｂ 熱吸収体
４０ ベース
４２ 移動テーブル
４３ 冶具ユニット
４４，４５ クランパー
４６ コラム
４７ 横梁
４８ Ｙ軸移動体
４９ Ｚ軸移動体
５０ 調心機構
１００ 樹脂溶着装置
２００ 制御装置
３００ 樹脂溶着装置
ＤＸ Ｘ軸移動ユニット
ＤＹ Ｙ軸移動ユニット
ＤＺ Ｚ軸移動ユニット
Ｇ ガルバノミラー
Ｆ ファイバー
ｆ 弾性加圧力
Ｌ１ 教示用レーザー光線
Ｌ２ 加工用レーザー光線
ＬＨ レーザ溶着ヘッド
ＬＨ２〜ＬＨ５ レーザ溶着ヘッド
Ｌ０ 加工用のレーザ電源装置
ＬＫ 教示用のレーザ電源装置
Ｈ Ｆθレンズ
Ｋ 溶着軌跡
ＫＤ 教示データ
Ｍ 目印
０ 焦点
Ｐ０ 始点
Ｐ１〜Ｐｘ 各教示点
ＰＰ 加圧部材
ＴＢ ティーチングボックス
Ｘ 所定間隔
Ｗ１ 平面ワーク
Ｗ２ 三次元ワーク
Ｗ３´ 未加工部品
Ｗ３ 小物ワーク

Claims (14)

  1. ロボットアームに備えたレーザ溶着ヘッドにより、平面ワークや三次元ワークの透明樹脂板の真下に位置する熱吸収体の表面の溶着軌跡のガイド光となる教示用レーザー光線で教示入力させ、上記熱吸収体の溶着軌跡に照射される加工用レーザー光線で加熱溶融させ、上記熱吸収体の加熱溶融状態にある真上の透明樹脂板の近傍位置を加圧部材により加圧させて溶着することを特徴とするレーザー光線による樹脂溶着方法。
  2. 上記加圧部材は弾性材で加圧された球体又はコロからなり、熱吸収体の表面を照射される加工用レーザー光線の前後又は左右の両側となる透明樹脂板の表面を弾性加圧することを特徴とする請求項１記載のレーザー光線による樹脂溶着方法。
  3. 上記加圧部材は弾性材で加圧された球体又はコロからなり、熱吸収体の表面を走査される加工用レーザー光線の前後及び左右の四方となる透明樹脂板の表面を弾性加圧することを特徴とする請求項１記載のレーザー光線による樹脂溶着方法。
  4. 上記加圧部材の弾性加圧は、バネと可調ナットにより調節することを特徴とする請求項１〜３記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着方法。
  5. 上記加圧部材の球体又はコロは、加工用レーザー光線の外周を所定旋回角毎に位置決めされることを特徴とする請求項２〜４記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着方法。
  6. 上記加圧部材の球体又はコロは、加工用レーザー光線の外周を任意旋回角に位置決めされることを特徴とする請求項２〜４記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着方法。
  7. 上記加圧部材の球体又はコロは、調心機構により透明樹脂板の表面を均等な弾性加圧により加圧されることを特徴とする請求項２〜６記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着方法。
  8. ロボットアームに備えたレーザ溶着ヘッドと、上記レーザ溶着ヘッドに備え透明樹脂板と熱吸収体とからなる平面ワークや三次元ワークの熱吸収体の表面の溶着軌跡を教示するガイド光となる教示用レーザー光線と、上記レーザ溶着ヘッドに備え上記熱吸収体の表面加熱をするレーザ電源装置からの加工用レーザー光線と、上記レーザ溶着ヘッドに備えた加工用レーザー光線で加熱溶融される熱吸収体の真上の透明樹脂板の表面の近傍位置を加圧する加圧部材と、を具備したことを特徴とするレーザー光線による樹脂溶着装置。
  9. 上記加圧部材は弾性材で加圧された球体又はコロからなり、熱吸収体の表面を照射される加工用レーザー光線の前後又は左右の両側の透明樹脂板の表面を弾性加圧すべく上記レーザ溶着ヘッドに配置されたことを特徴とする請求項８記載のレーザー光線による樹脂溶着装置。
  10. 上記加圧部材は弾性材で加圧された球体又はコロからなり、熱吸収体の表面を照射される加工用レーザー光線の前後及び左右の四方の透明樹脂板の表面を弾性加圧すべく上記レーザ溶着ヘッドに配置されたことを特徴とする請求項８記載のレーザー光線による樹脂溶着装置。
  11. 上記加圧部材の弾性材は、バネとこの弾性加圧を調節する可調ナットにより構成したことを特徴とする請求項８記載のレーザー光線による樹脂溶着装置。
  12. 上記加圧部材には、加工用レーザー光線の外周を球体又はコロが所定旋回角毎に位置決めする旋回角度調節手段を備えたことを特徴とする請求項８〜１０記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着装置。
  13. 上記加圧部材には、加工用レーザー光線の外周を球体又はコロが任意旋回角に位置決めする旋回角度固定手段を備えたことを特徴とする請求項８〜１０記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着装置。
  14. 上記加圧部材には、加工用レーザー光線の外周となる透明樹脂板の表面を球体又はコロが均等な弾性加圧で加圧させる調心機構を備えたことを特徴とする請求項８〜１３記載のいずれか１に記載のレーザー光線による樹脂溶着装置。
JP2008317644A 2008-10-30 2008-10-30 レーザー光線による樹脂溶着方法とレーザー光線による樹脂溶着装置 Pending JP2010105376A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008317644A JP2010105376A (ja) 2008-10-30 2008-10-30 レーザー光線による樹脂溶着方法とレーザー光線による樹脂溶着装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008317644A JP2010105376A (ja) 2008-10-30 2008-10-30 レーザー光線による樹脂溶着方法とレーザー光線による樹脂溶着装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010105376A true JP2010105376A (ja) 2010-05-13

Family

ID=42295269

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008317644A Pending JP2010105376A (ja) 2008-10-30 2008-10-30 レーザー光線による樹脂溶着方法とレーザー光線による樹脂溶着装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010105376A (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011138568A1 (fr) * 2010-05-07 2011-11-10 Renault S.A.S. Dispositif d'assemblage de deux pièces en matériaux thermoplastiques par soudage laser par transparence, procédé d'assemblage et embout de bridage associé
JP2012006046A (ja) * 2010-06-25 2012-01-12 Stanley Electric Co Ltd レーザー溶着装置
JP2014151350A (ja) * 2013-02-08 2014-08-25 Honda Motor Co Ltd レーザ加工装置
FR3020585A1 (fr) * 2015-06-29 2015-11-06 Valeo Iluminacion Sa Tete pour dispositif de soudage
FR3022479A1 (fr) * 2014-06-23 2015-12-25 Valeo Vision Appareil de soudage laser destine a l'assemblage de pieces en matieres polymeres
JP2016123994A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 ブラザー工業株式会社 レーザ加工装置及びレーザ加工装置の制御プログラム
JP2018103193A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 ファナック株式会社 レーザ加工用ヘッドおよびそれを備えたレーザ加工システム
KR20190045487A (ko) * 2017-10-24 2019-05-03 주식회사 성우하이텍 레이저 용접 장치 및 그 방법
EP3603939A4 (en) * 2017-03-29 2020-12-30 Toyota Customizing & Development Co., Ltd. ASSEMBLY SYSTEM AND ASSEMBLY PROCESS
CN112959522A (zh) * 2021-02-07 2021-06-15 蓝思智能机器人(长沙)有限公司 带料分切装置及带料分切方法
KR20230053458A (ko) * 2021-10-14 2023-04-21 엠디티 주식회사 곡면 용접용 툴 및 그가 적용된 레이저 용접장치

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2959693A1 (fr) * 2010-05-07 2011-11-11 Renault Sa Dispositif d'assemblage de deux pieces en materiaux thermoplastiques par soudage laser par transparence et procede d'assemblage associe
WO2011138568A1 (fr) * 2010-05-07 2011-11-10 Renault S.A.S. Dispositif d'assemblage de deux pièces en matériaux thermoplastiques par soudage laser par transparence, procédé d'assemblage et embout de bridage associé
US9180612B2 (en) 2010-05-07 2015-11-10 Renault S.A.S. Device for assembling two parts made from thermoplastic materials by means of laser-transparent welding, assembly method and associated clamping fitting
JP2012006046A (ja) * 2010-06-25 2012-01-12 Stanley Electric Co Ltd レーザー溶着装置
JP2014151350A (ja) * 2013-02-08 2014-08-25 Honda Motor Co Ltd レーザ加工装置
FR3022479A1 (fr) * 2014-06-23 2015-12-25 Valeo Vision Appareil de soudage laser destine a l'assemblage de pieces en matieres polymeres
JP2016123994A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 ブラザー工業株式会社 レーザ加工装置及びレーザ加工装置の制御プログラム
WO2017001027A1 (fr) * 2015-06-29 2017-01-05 Valeo Iluminacion Tete pour dispositif de soudage
FR3020585A1 (fr) * 2015-06-29 2015-11-06 Valeo Iluminacion Sa Tete pour dispositif de soudage
JP2018103193A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 ファナック株式会社 レーザ加工用ヘッドおよびそれを備えたレーザ加工システム
US10870172B2 (en) 2016-12-22 2020-12-22 Fanuc Corporation Laser processing head and laser processing system including the same
EP3603939A4 (en) * 2017-03-29 2020-12-30 Toyota Customizing & Development Co., Ltd. ASSEMBLY SYSTEM AND ASSEMBLY PROCESS
US11787126B2 (en) 2017-03-29 2023-10-17 Toyota Customizing & Development Co., Ltd. Bonding system and bonding method
KR20190045487A (ko) * 2017-10-24 2019-05-03 주식회사 성우하이텍 레이저 용접 장치 및 그 방법
KR102020296B1 (ko) * 2017-10-24 2019-09-11 주식회사 성우하이텍 레이저 용접 장치 및 그 방법
CN112959522A (zh) * 2021-02-07 2021-06-15 蓝思智能机器人(长沙)有限公司 带料分切装置及带料分切方法
CN112959522B (zh) * 2021-02-07 2022-07-05 蓝思智能机器人(长沙)有限公司 带料分切装置及带料分切方法
KR20230053458A (ko) * 2021-10-14 2023-04-21 엠디티 주식회사 곡면 용접용 툴 및 그가 적용된 레이저 용접장치
KR102660318B1 (ko) 2021-10-14 2024-04-25 엠디티 주식회사 곡면 용접용 툴 및 그가 적용된 레이저 용접장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010105376A (ja) レーザー光線による樹脂溶着方法とレーザー光線による樹脂溶着装置
CN100450755C (zh) 用激光束连接三维形状的塑料工件的方法和装置
JP3482452B2 (ja) レーザ溶接用押圧ヘッド
JP4020099B2 (ja) レーザ加工方法
JP2013086180A (ja) 溶接用レーザ装置
CN206898588U (zh) 激光视觉焊缝跟踪三轴龙门激光焊接机
JP2011529401A (ja) ファイバレーザを備えたレーザ溶接工具
JPS59134682A (ja) マニピュレ−タ装置
JP2008307605A (ja) 線形摩擦溶接装置及び方法
CN105324208B (zh) 加工装置
WO2009081746A1 (ja) ダイシング装置及びダイシング方法
US8669487B2 (en) Device for the laser transmission welding of components over a ring-shaped contact zone
CN110446579B (zh) 激光焊接装置及方法、激光加工装置及方法、轴承、机械及车辆的制造方法
JP2000317660A (ja) レーザ光を利用したバリ取り方法及びバリ取り装置
JP2010184490A (ja) レーザ光線による樹脂溶着方法とレーザ光線による樹脂溶着装置
JP2005254618A (ja) 樹脂溶着装置
JP2018167274A (ja) 摩擦撹拌接合装置、摩擦撹拌接合装置用ｃ型フレーム、摩擦撹拌接合方法
JP2005262311A (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JPH05506104A (ja) レーザービーム等の平行ビームを配送するための装置
JP3109261B2 (ja) レーザ溶接ユニット
WO2014203489A1 (ja) 外装缶封口方法及び外装缶封口装置
JP2005138126A (ja) 溶接システム
US7560661B2 (en) Laser beam machine
JP3626919B2 (ja) レーザ溶接方法および装置
JP2009160597A (ja) レーザ溶接装置