JP2011201237A - 筐体組立構造及び筐体組立方法 - Google Patents

筐体組立構造及び筐体組立方法 Download PDF

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Abstract

【課題】筐体を小型化・高密度化する場合においても、必要な溶着強度を得る。
【解決手段】ケース２とカバー３との当接部分は、ケース２またはカバー３のいずれか一方の外壁３ａを延設することにより、照射されるレーザ光に対して透過性を有する光透過溶着壁面３１が形成されるとともに、他方の内壁２ａを延設することにより、光透過溶着壁面３１を介して照射されるレーザ光に対して吸収性を有し、レーザ光の照射により光透過溶着壁面３１と溶着する光吸収溶着壁面２１が形成される
【選択図】図１

Description

この発明は、レーザ溶着により複数の部品を接合して筐体を形成する際の筐体組立構造及び筐体組立方法に関するものである。
従来から、光電センサの基板等を収納したケースとカバーとをレーザ溶着により接合して筐体を構成する筐体組立方法は、一体成形や接着などによる筐体組立方法と比較して小型化に寄与している。
この従来のレーザ溶着による筐体組立方法では、図４に示すように、まず、カーボンフィラーを含有させたポリカーボネイト等の、レーザ光に対して吸収性を有する光透過樹脂からなるケース１０２に、光電センサ１００の基板１０１を収納したうえで、例えばポリアクリレート等の、レーザ光に対して透過性を有する光透過樹脂からなるカバー１０３を取り付ける。次いで、不図示の照射手段によって、カバー１０３の上方側から、ケース１０２とカバー１０３との当接面１０２ａ，１０３ａに対してレーザ光を照射する。ここで、照射されたレーザ光は、光透過樹脂からなるカバー１０３を透過して、光吸収樹脂からなるケース１０２の当接面１０２ａに照射される。次いで、当接面１０２ａはレーザ光の照射により発熱して溶融し、この当接面１０２ａの発熱により当接面１０３ａも溶融する。これによって当接面１０２ａと当接面１０３ａとが溶着して、ケース１０２とカバー１０３とを接合することができる（例えば、特許文献１参照）。
特願２００８−２８５３３０号公報
しかしながら、特許文献１に開示される従来の筐体組立方法において筐体内に収納する基板面積をより広くとる必要がある場合であったとしても、筐体の大型化を避けるため、筐体の外寸を十分大きくできない場合がある。その場合、基板面積をより広く取るためにはケース１０２とカバー１０３との当接面１０２ａ，１０３ａを成す側壁の厚みを薄くさせ、薄くした分だけ内寸を大きくすることでより大きな面積の基板を収納できるように設計する必要がある。しかしながらそのような手法によれば、当接面１０２ａ，１０３ａの面積が相対的に小さくならざるを得ず、結果としてレーザ光の照射により溶融させ得る面（溶着面）の面積も小さくなる。このため、必要な溶着強度を得ることができなくなる恐れがあった。
また、筐体内に収納する基板面積は同一で、筐体の外寸を縮小する必要がある場合にも、ケース１０２とカバー１０３との溶着面である当接面１０２ａ，１０３ａの面積を小さくする必要がある。この場合にも、必要な溶着強度を得ることができなくなる恐れがあった。
さらに、筐体の外寸を縮小して、筐体内に収納する基板面積をより広く取る必要がある場合にも同様に、ケース１０２とカバー１０３との溶着面である当接面１０２ａ，１０３ａの面積を小さくする必要があり、必要な溶着強度を得ることができなくなる恐れがあった。
また、ケース１０２とカバー１０３との溶着面が小さくなると、レーザ光の照射による溶融部分が溶着面の端部に達してしまい、樹脂が噴出したり、筐体の厚み方向の組立精度を確保することができなくなる恐れが先の特許文献１に示唆されている。
以上のように、筐体を小型化・高密度化しようとすると、必要な溶着強度を得ることができず、樹脂の噴出や組立精度の低下等が生じてしまうという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、筐体を小型化・高密度化する場合においても、必要な溶着強度を得ることができる筐体組立構造及び筐体組立方法を提供することを目的としている。
この発明に係る筐体組立構造は、ケースとカバーとの当接部分は、ケースまたはカバーのいずれか一方の外壁を延設することにより、照射されるレーザ光に対して透過性を有する光透過溶着壁面が形成されるとともに、他方の内壁を延設することにより、光透過溶着壁面を介して照射されるレーザ光に対して吸収性を有し、レーザ光の照射により光透過溶着壁面と溶着する光吸収溶着壁面が形成されるものである。
また、この発明に係る筐体組立方法は、ケースとカバーとの当接部分は、ケースまたはカバーのいずれか一方の外壁を延設することにより、照射されるレーザ光に対して透過性を有する光透過溶着壁面が形成されるとともに、他方の内壁を延設することにより、光透過溶着壁面を介して照射されるレーザ光に対して吸収性を有する光吸収溶着壁面が形成され、ケースとカバーとをレーザ溶着により接合して筐体を構成する筐体組立方法であって、光透過溶着壁面を介して光吸収溶着壁面にレーザ光を照射して光透過溶着壁面と光吸収溶着壁面とを溶着するステップを有するものである。
この発明によれば、上記のように構成したので、ケースとカバーとの当接部分は、ケースまたはカバーのいずれか一方の外壁を延設することにより、照射されるレーザ光に対して透過性を有する光透過溶着壁面が形成されるとともに、他方の内壁の延設することにより、光透過溶着壁面を介して照射されるレーザ光に対して吸収性を有し、レーザ光の照射により光透過溶着壁面と溶着する光吸収溶着壁面が形成されることで、筐体を小型化・高密度化した場合においても、必要な溶着強度を得ることができる。
この発明の実施の形態１に係る筐体組立構造を適用した光電センサの構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態２に係る筐体組立構造を適用した光電センサの構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態２におけるカバーの構成を示す断面図である。 従来の筐体組立構造を適用した光電センサの構成を示す断面図である。
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る筐体組立構造を適用した光電センサ１の構成を示す断面図である。
光電センサ１は、図１に示すように、ケース２、カバー３及び基板４から構成される。
ケース２は、基板４を固定・収納するものであり、レーザ光に対して吸収性を有する光吸収樹脂により、上部が開口した箱型形状に形成されている。このケース２には、カバー３との当接部分の内壁２ａ側全周を延設することによって、光吸収溶着壁面２１が形成されている。この光吸収溶着壁面２１は、カバー３の後述する光透過溶着壁面３１を介してレーザ光が照射されて、光透過溶着壁面３１と溶着される。
なお、光吸収溶着壁面２１は、少なくとも、光透過溶着壁面３１と当接し、光透過溶着壁面３１を介してレーザ光が照射される内壁２ａの側面部分にのみ構成されていればよい。
カバー３は、ケース２にレーザ溶着によって接合されることによって一体化した筐体５を構成するものであり、レーザ光に対して透過性を有する光透過樹脂により、下部が開口した箱型形状に形成されている。このカバー３には、ケース２との当接部分の外壁３ａ側全周を延設することによって、光透過溶着壁面３１が形成されている。この光透過溶着壁面３１は、光吸収溶着壁面２１と嵌合された後にレーザ光が照射されて、光吸収溶着壁面２１と溶着される。
なお、光吸収溶着壁面２１及び光透過溶着壁面３１の高さは、光吸収溶着壁面２１と光透過溶着壁面３１との溶着によるせん断強度によってケース２とカバー３との引っ張り強度を確保することができるような高さに設計されている。
次に、上記のように構成された光電センサ１の筐体組立方法について説明する。
光電センサ１を組み立てる場合には、まず、ケース２内に光電センサの基板４を固定・収納した後に、カバー３を取り付けて、光吸収溶着壁面２１と光透過溶着壁面３１とを嵌合させる（嵌合ステップ）。
次いで、不図示の照射手段によって、図１に示すように、溶着壁面２１，３１に対して垂直にレーザ光を照射する（レーザ溶着ステップ）。この際、照射されたレーザ光は、光透過樹脂からなる光透過溶着壁面３１を透過して、光吸収樹脂からなる光吸収溶着壁面２１に照射される。
次いで、光吸収溶着壁面２１は、レーザ光が照射されることによって発熱して溶融し、この光吸収溶着壁面２１の発熱により光透過溶着壁面３１も溶融する。これによって、光吸収溶着壁面２１と光透過溶着壁面３１とが溶着して、ケース２とカバー３とを接合することができる。
以上のように、この実施の形態１によれば、ケース２とカバー３との当接部分に溶着壁面２１，３１を形成してレーザ溶着を行うように構成したので、溶着壁面２１，３１の溶着によるせん断強度によってケース２とカバー３との引っ張り強度を確保することができるため、筐体５を小型化・高密度化する必要がある場合においても、必要な溶着強度を得ることができる。
なお、この実施の形態１では、ケース２の内壁２ａ側を延設することによって光吸収溶着壁面２１を形成し、カバー３の外壁３ａ側を延設することによって光透過溶着壁面３１を形成するように構成したが、カバー３を光吸収性樹脂から構成して、ケース２との当接部分の内壁側を延設することによって光吸収溶着壁面を形成し、ケース２を光透過樹脂から構成して、カバー３との当接部分の外壁側を延設することによって光透過溶着壁面を形成するように構成してもよい。
実施の形態２．
実施の形態１では、ケース２とカバー３に溶着壁面２１，３１を形成することで、この溶着壁面２１，３１の溶着によるせん断強度によってケース２とカバー３との引っ張り強度を確保したが、実施の形態２は、ケース２とカバー３とに溶着斜面２２，３２を形成することで、この溶着斜面２２，３２の溶着によるせん断強度及び引っ張り強度によってケース２とカバー３との引っ張り強度を確保するものについて示す。
図２はこの発明の実施の形態２に係る筐体組立構造を適用した光電センサ１の構成を示す断面図である。図２に示す実施の形態２に係る光電センサ１は、図１に示す実施の形態１に係る光電センサ１の光吸収溶着壁面２１を光吸収溶着斜面２２に変更し、光透過溶着壁面３１を光透過溶着斜面３２に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
光吸収溶着斜面２２は、カバー３との当接部分全周に、外壁２ｂ側に対して内壁２ａ側が高く形成されたものである。この光吸収溶着斜面２２は、光透過溶着斜面３２を介してレーザ光が照射されて、光透過溶着斜面３２と溶着される。
光透過溶着斜面３２は、ケース２との当接部分全周に、内壁３ｂ側に対して外壁３ａ側が高く形成されたものである。この光透過溶着斜面３２は、光吸収溶着斜面２２と嵌合された後にレーザ光が照射されて、光吸収溶着斜面２２と溶着される。
次に、上記のように構成された光電センサ１の筐体組立方法について説明する。
光電センサ１を組み立てる場合には、まず、ケース２内に光電センサの基板４を固定・収納した後に、カバー３を取り付けて、光吸収溶着斜面２２と光透過溶着斜面３２とを嵌合させる（嵌合ステップ）。
次いで、不図示の照射手段によって、図２に示すように、溶着斜面２２，３２に対して垂直にレーザ光を照射する（レーザ溶着ステップ）。この際、照射されたレーザ光は、光透過樹脂からなる光透過溶着斜面３２を透過して、光吸収樹脂からなる光吸収溶着斜面２２に照射される。
次いで、光吸収溶着斜面２２は、レーザ光が照射されることによって発熱して溶融し、この光吸収溶着斜面２２の発熱により光透過溶着斜面３２も溶融する。これによって、光吸収溶着斜面２２と光透過溶着斜面３２とが溶着して、ケース２とカバー３とを接合することができる。
以上のように、この実施の形態２によれば、ケース２とカバー３との当接部分に溶着斜面２２，３２を形成してレーザ溶着を行うように構成したので、溶着斜面２２，３２の溶着によるせん断強度及び引っ張り強度によってケース２とカバー３との引っ張り強度を確保することができるため、筐体５を小型化・高密度化する必要がある場合においても、必要な溶着強度を得ることができる。
なお、この実施の形態２では、斜面状の光透過溶着斜面３２に対して垂直にレーザ光を照射しているため、レーザ光がカバー３の外壁３ａ面に対して斜めに入射することになる。そのため、このレーザ光が外壁３ａ面への斜め入射により屈折して、照射位置がずれる恐れがある。そこで、例えば図３に示すように、レーザ光が入射されるカバー３の入射面３３部分がレーザ光に対して垂直となるように構成してもよい。
また、この実施の形態２では、ケース２に、外壁２ｂ側に対して内壁２ａ側が高い光吸収溶着斜面２２を形成し、カバー３に、内壁３ｂ側に対して外壁３ａ側が高い光透過溶着斜面３２を形成するように構成したが、カバー３を光吸収樹脂から構成して外壁３ａ側に対して内壁３ｂ側が高い光吸収溶着斜面を形成し、ケース２を光透過樹脂から構成して内壁２ａ側に対して外壁２ｂ側が高い光透過溶着斜面を形成するように構成してもよい。
また、この実施の形態１，２では、ケース２とカバー３との当接部分全周に、溶着壁面４，５または溶着斜面６，７を形成するように構成したが、ケース２とカバー３とを接合した際に充分な溶着強度を得ることができればよく、当接部分の一部分のみに溶着壁面４，５または溶着斜面６，７を形成して、従来の溶着方法と併用して接合を行うように構成してもよい。
また、この実施の形態１，２では、ケース２自体を光吸収樹脂から構成し、カバー３自体を光透過樹脂から構成するようにしたが、少なくとも溶着壁面２１，３１部分又は溶着斜面２２，３２部分が光吸収樹脂と光透過樹脂から構成されていればよい。
また、光透過樹脂としてはポリアクリレートが使用でき、光吸収樹脂としてはカーボンフィラーを含有させたポリカーボネイトやポリブチレンテレフタレートが使用できるが、各樹脂の素材はこれに限るものではなく、要は筐体５の外壁方向から照射したレーザ光により、ケース２とカバー３を適切に溶着しうるものであれば良い。
また、この実施の形態１，２では、電子機器として光電センサを用いて説明をしたが、これに限るものではなく、その他の電子機器に対しても同様に適用することが可能である。
１ 光電センサ
２ ケース
２ａ 内壁
２ｂ 外壁
３ カバー
３ａ 外壁
３ｂ 内壁
４ 基板
５ 筐体
２１ 光吸収溶着壁面
２２ 光吸収溶着斜面
３１ 光透過溶着壁面
３２ 光透過溶着斜面
３３ 入射面

Claims (4)

  1. ケースとカバーとをレーザ溶着により接合して筐体を構成する筐体組立構造において、
    前記ケースと前記カバーとの当接部分は、前記ケースまたは前記カバーのいずれか一方の外壁を延設することにより、照射されるレーザ光に対して透過性を有する光透過溶着壁面が形成されるとともに、他方の内壁を延設することにより、前記光透過溶着壁面を介して照射されるレーザ光に対して吸収性を有し、前記レーザ光の照射により前記光透過溶着壁面と溶着する光吸収溶着壁面が形成される
    ことを特徴とする筐体組立構造。
  2. ケースとカバーとをレーザ溶着により接合して筐体を構成する筐体組立構造において、
    前記ケースと前記カバーのうち一方の当接部分には、照射されるレーザ光に対して透過性を有し、内壁側に対して外壁側が高い光透過溶着斜面が形成され、他方の当接部分には、前記光透過溶着壁面を介して照射されるレーザ光に対して吸収性を有し、前記レーザ光の照射により前記光透過溶着斜面と溶着する光吸収溶着斜面が形成される
    ことを特徴とする筐体組立構造。
  3. ケースとカバーとの当接部分は、前記ケースまたは前記カバーのいずれか一方の外壁を延設することにより、照射されるレーザ光に対して透過性を有する光透過溶着壁面が形成されるとともに、他方の内壁を延設することにより、前記光透過溶着壁面を介して照射されるレーザ光に対して吸収性を有する光吸収溶着壁面が形成され、前記ケースと前記カバーとをレーザ溶着により接合して筐体を構成する筐体組立方法であって、
    前記光透過溶着壁面を介して前記光吸収溶着壁面にレーザ光を照射して前記光透過溶着壁面と前記光吸収溶着壁面とを溶着するステップ
    を有することを特徴とする筐体組立方法。
  4. ケースとカバーのうち一方の当接部分には、照射されるレーザ光に対して透過性を有し、内壁側に対して外壁側が高い光透過溶着斜面が形成され、他方の当接部分には、前記光透過溶着壁面を介して照射されるレーザ光に対して吸収性を有する光吸収溶着斜面が形成され、前記ケースと前記カバーとをレーザ溶着により接合して筐体を構成する筐体組立方法であって、
    前記光透過溶着斜面を介して前記光吸収溶着斜面にレーザ光を照射して前記光透過溶着斜面と前記光吸収溶着斜面とを溶着するステップ
    を有することを特徴とする筐体組立方法。
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