JP2012179921A - 樹脂溶着方法 - Google Patents

樹脂溶着方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2012179921A
JP2012179921A JP2012143265A JP2012143265A JP2012179921A JP 2012179921 A JP2012179921 A JP 2012179921A JP 2012143265 A JP2012143265 A JP 2012143265A JP 2012143265 A JP2012143265 A JP 2012143265A JP 2012179921 A JP2012179921 A JP 2012179921A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
resin
resin member
laser beam
welding
planned
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.)
Granted
Application number
JP2012143265A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5341238B2 (ja
Inventor
Takenori Omiya
丈典 大宮
Satoshi Matsumoto
松本　　聡
Yoshio Isobe
良雄 磯部
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.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics 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 Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP2012143265A priority Critical patent/JP5341238B2/ja
Publication of JP2012179921A publication Critical patent/JP2012179921A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5341238B2 publication Critical patent/JP5341238B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • 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
    • 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
    • B29C65/1632—Laser beams characterised by the way of heating the interface direct heating the surfaces 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
    • B29C65/02—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
    • B29C65/1635—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
    • 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
    • B29C66/003—Protecting areas of the parts to be joined from overheating
    • 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
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap 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
    • B29C66/10—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
    • B29C66/1142—Single butt to 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
    • B29C66/10—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
    • B29C66/116—Single bevelled joints, i.e. one of the parts to be joined being bevelled in the joint area
    • B29C66/1162—Single bevel to bevel joints, e.g. mitre 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
    • B29C66/345—Progressively making the joint, e.g. starting from the middle
    • B29C66/3452—Making complete joints by combining partial 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
    • B29C66/40—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
    • B29C66/40—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
    • B29C66/434—Joining substantially flat articles for forming corner connections, fork connections or cross connections
    • B29C66/4342—Joining substantially flat articles for forming corner connections, e.g. for making V-shaped pieces
    • B29C66/43421—Joining substantially flat articles for forming corner connections, e.g. for making V-shaped pieces with a right angle, e.g. for making L-shaped pieces
    • 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
    • B29C66/812—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 composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B29C66/8126—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 composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps characterised by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B29C66/81261—Thermal properties, e.g. thermal conductivity, thermal expansion coefficient
    • 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
    • B29C66/812—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 composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B29C66/8126—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 composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps characterised by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B29C66/81266—Optical properties, e.g. transparency, reflectivity
    • B29C66/81267—Transparent to electromagnetic radiation, e.g. to visible light
    • 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
    • B29C66/73921—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 characterised by the materials of both parts being thermoplastics
    • 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
    • B29C66/818—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 cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps
    • B29C66/8181—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 cooling constructional aspects, or by the thermal or electrical insulating or conducting constructional aspects of the welding jaws or of the clamps ; comprising means for compensating for the thermal expansion of the welding jaws or of the clamps characterised by the cooling constructional aspects
    • 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
    • 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
    • B29C66/95—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94
    • B29C66/959—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 characterised by specific values or ranges of said specific variables
    • B29C66/9592—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling specific variables not covered by groups B29C66/91 - B29C66/94 characterised by specific values or ranges of said specific variables in explicit relation to another variable, e.g. X-Y diagrams

Landscapes

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

Abstract

【課題】 溶着予定領域において入熱過多による損傷の発生を確実に防止することができる樹脂溶着方法を提供する。
【解決手段】 この樹脂溶着方法は、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを溶着して樹脂溶着体を製造する方法であって、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材との溶着予定領域において発散するように、少なくとも溶着予定領域のレーザ光入射側端部において中央部の光強度が周囲部の光強度よりも低いものとなっているレーザ光を照射し、レーザ光の照射位置を溶着予定領域に沿って相対的に移動させて、溶着予定領域において第１の樹脂部材及び第２の樹脂部材を溶融させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、樹脂部材同士を溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着方法に関する。
上記技術分野における従来の樹脂溶着方法として、一方の樹脂部材と他方の樹脂部材との溶着予定領域に沿ってレーザ光を照射して、溶着予定領域において一方の樹脂部材及び他方の樹脂部材を溶融させることにより、樹脂部材同士を溶着する方法が知られている。
ところで、レーザ光に対して吸収性を有する樹脂部材においては、図１０に示されるように、樹脂部材のレーザ光入射面でレーザ光の吸収光量が最も多くなり、レーザ光入射面からの距離が大きくなるに従って（すなわち、樹脂部材の内部に行くに従って）レーザ光の吸収光量が徐々に少なくなる。そのため、レーザ光に対して吸収性を有する板状の樹脂部材の側面（厚さ方向に対して略平行な面）同士を突き合わせて溶着する場合などには、レーザ光入射面及びその近傍の内部領域におけるレーザ光の照射領域中心部に入熱過多による損傷（気泡、白濁、焼損等）が生じることがある。
そのような損傷を防止するための樹脂溶着方法として、特許文献１には、樹脂部材のレーザ光入射面に冷媒を供給しつつレーザ光の照射を行う方法が記載されている。
特開２００５−８８３５５号公報
しかしながら、特許文献１記載の樹脂溶着方法にあっては、樹脂部材のレーザ光入射面における損傷の発生は防止し得るものの、レーザ光入射面近傍の内部領域における損傷の発生までを防止することは困難である。
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、溶着予定領域において入熱過多による損傷の発生を確実に防止することができる樹脂溶着方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る樹脂溶着方法は、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着方法であって、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材との溶着予定領域において発散するように、少なくとも溶着予定領域のレーザ光入射側端部において中央部の光強度が周囲部の光強度よりも低いものとなっているレーザ光を照射し、レーザ光の照射位置を溶着予定領域に沿って相対的に移動させて、溶着予定領域において第１の樹脂部材及び第２の樹脂部材を溶融させることを特徴とする。
この樹脂溶着方法では、溶着予定領域のレーザ光入射側端部及びその近傍におけるレーザ光の照射領域中心部に入熱過多による損傷が生じるのを防止することができる。しかも、レーザ光が溶着予定領域において発散しているため、樹脂部材が入熱過多の状態になるのを抑制して、溶着予定領域の全領域で第１の樹脂部材及び第２の樹脂部材を適度に溶融させることができる。
本発明に係る樹脂溶着方法においては、第１の樹脂部材と第２の樹脂部材との突合せ部に沿って溶着予定領域を設定した場合には、レーザ光が少なくとも溶着予定領域のレーザ光入射側端部において第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを跨ぐようにレーザ光の照射を行うことが好ましい。樹脂部材同士の突合せ部にはレーザ光入射側に段差や隙間等が生じていることが多く、これらの段差や隙間等がレーザ光を散乱させるなどして入熱過多による損傷を生じさせる原因となり易いものの、この樹脂溶着方法では、溶着予定領域のレーザ光入射側端部において環形状のレーザ光が第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とに跨っているため、段差や隙間等に対するレーザ光の照射量が少なくなり、その結果、段差や隙間等に起因した入熱過多による損傷の発生を抑制することができる。
そして、突合せ部に沿って溶着予定領域を複数層設定した場合には、レーザ光出射側に位置する溶着予定領域から順にレーザ光の照射を行うことが好ましい。この場合、レーザ光入射側の溶着予定領域に沿って先に溶着された部分によってレーザ光の進行が妨げられるようなことがなく、各溶着予定領域に沿って第１の樹脂部材及び第２の樹脂部材を確実に溶融させることができる。
本発明に係る樹脂溶着方法においては、レーザ光を透過する熱伝導体を第１の樹脂部材及び第２の樹脂部材に対してレーザ光入射側に配置し、熱伝導体をヒートシンクとしてレーザ光の照射を行うことが好ましい。この場合、ヒートシンクである熱伝導体が樹脂部材のレーザ光入射側端部から熱を奪うため、溶着予定領域のレーザ光入射側端部及びその近傍におけるレーザ光の照射領域中心部に入熱過多による損傷が生じるのをより確実に防止することができる。
本発明によれば、溶着予定領域において入熱過多による損傷の発生を確実に防止することができる。
本発明に係る樹脂溶着方法の一実施形態に用いられる集光光学系の構成図である。 図１の集光光学系を通過したレーザ光の集光スポット到達後の光強度プロファイルを示すグラフである。 本発明に係る樹脂溶着方法の一実施形態を説明するための平面図である。 本発明に係る樹脂溶着方法の一実施形態を説明するための断面図である。 本発明に係る樹脂溶着方法の一実施形態を説明するための断面図である。 樹脂部材同士の突合せ部の拡大断面図である。 本発明に係る樹脂溶着方法の他の実施形態を説明するための断面図である。 本発明に係る樹脂溶着方法の他の実施形態を説明するための断面図である。 本発明に係る樹脂溶着方法の他の実施形態を説明するための断面図である。 樹脂部材のレーザ光入射面からの距離とレーザ光の吸収光量との関係を示すグラフである。
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
図１は、本発明に係る樹脂溶着方法の一実施形態に用いられる集光光学系の構成図である。図１に示されるように、集光光学系１は、レーザ光Ｌの光源ＬＳ側から順に、コリメート用レンズ２、集光用レンズ３及び円錐凸状のアキシコンレンズ４が光軸ＯＡ上に配置されて構成されている。この集光光学系１をレーザ光Ｌが通過すると、光軸ＯＡに対して垂直なレーザ光Ｌの断面形状は、集光スポットＦＳに対して光源ＬＳ側で中実円形状となり、集光スポットＦＳに対して光源ＬＳと反対側で円環形状となる。
図２は、図１の集光光学系を通過したレーザ光の集光スポット到達後の光強度プロファイルを示すグラフである。図２に示されるように、レーザ光Ｌの光強度プロファイルは、集光スポットＦＳ到達後において、ガウシアン分布やトップハット分布のレーザ光の光強度プロファイルとは逆に、中央部の光強度が周囲部の光強度よりも低いものとなっている。なお、図２の光強度プロファイルは、光軸ＯＡ及びレーザ光Ｌの進行方向と直交する方向にレーザ光Ｌの光強度を積分した場合である。
以上のように構成された集光光学系１を用いた樹脂溶着方法について説明する。まず、図３，４に示されるように、ガラス繊維入りナイロン樹脂からなる厚さ２ｍｍの板状の樹脂部材（第１の樹脂部材）５及び樹脂部材（第２の樹脂部材）６を準備し、樹脂部材５の側面（厚さ方向に対して略平行な面）５ａと樹脂部材６の側面（厚さ方向に対して略平行な面）６ａとを突き合わせる。この状態で、樹脂部材５，６の厚さ方向における両側から、ガラスからなる押え板（熱伝導体）７とＡｌ等の金属からなる当て板８とで樹脂部材５，６を挟持し、樹脂部材５，６同士の突合せ部（ここでは、側面５ａ，６ａ）に沿って溶着予定領域Ｒを設定する。なお、樹脂部材５，６は、レーザ光Ｌに対して半吸収性を有している（吸光度０．１３）。また、押え板７は、レーザ光Ｌに対して透過性を有している。
続いて、図５に示されるように、光軸ＯＡの延在方向が樹脂部材５，６の厚さ方向と略一致し、且つ光軸ＯＡが樹脂部材５，６同士の突合せ部を通る状態で、樹脂部材５，６と押え板７との界面よりも外側（押え板７側）に集光スポットＦＳを合わせてレーザ光Ｌを照射する。そして、集光光学系１及び樹脂部材５，６の少なくとも一方を動作させることにより、レーザ光Ｌの照射位置を溶着予定領域Ｒに沿って光軸ＯＡと略直交する方向（図３における矢印Ａ方向）に相対的に移動させる。これにより、溶着予定領域Ｒにおいて樹脂部材５，６が溶融・再固化し、樹脂部材５，６同士が溶着されて樹脂溶着体が製造される。
ここで、レーザ光Ｌの照射に際しては、レーザ光Ｌは、溶着予定領域Ｒにおいて発散している。そして、光軸ＯＡに対して垂直なレーザ光Ｌの断面形状は、溶着予定領域Ｒにおいて円環形状であり、レーザ光Ｌは、溶着予定領域Ｒにおいて樹脂部材５と樹脂部材６とを跨いでいる（換言すれば、樹脂部材５と樹脂部材６とに掛け渡されている）。なお、レーザ光Ｌは、樹脂部材５，６の厚さと略同一高さの溶着予定領域Ｒにおいて樹脂部材５，６を溶融させ得るエネルギ密度を有している。
以上説明したように、集光光学系１を用いた樹脂溶着方法においては、図５に示されるように、光軸ＯＡに対して垂直なレーザ光Ｌの断面形状が溶着予定領域Ｒのレーザ光入射側端部Ｒ１において円環形状であるため、溶着予定領域Ｒのレーザ光入射側端部Ｒ１及びその近傍におけるレーザ光Ｌの照射領域中心部に入熱過多による損傷（気泡、白濁、焼損等）が生じるのを防止することができる。しかも、レーザ光Ｌが溶着予定領域Ｒにおいて発散しているため、樹脂部材５，６が入熱過多の状態になるのを抑制して、溶着予定領域Ｒの全領域で樹脂部材５，６を適度に溶融させることができる。
また、溶着予定領域Ｒのレーザ光入射側端部Ｒ１において円環形状のレーザ光Ｌが樹脂部材５と樹脂部材６とに跨っているため、樹脂部材５，６間の段差や隙間等に対するレーザ光Ｌの照射量が少なくなり、その結果、樹脂部材５，６間の段差や隙間等に起因した入熱過多による損傷の発生を抑制することができる。図６は、樹脂部材同士の突合せ部の拡大断面図である。図６に示されるように、樹脂部材５，６の成形精度がそれ程高くないことに起因して、樹脂部材５，６同士の突合せ部にはレーザ光入射側に段差や隙間等が生じていることが多く、これらの段差や隙間等がレーザ光Ｌを散乱させるなどして入熱過多による損傷を生じさせる原因となり易い。従って、レーザ光Ｌが溶着予定領域Ｒのレーザ光入射側端部Ｒ１において樹脂部材５と樹脂部材６とを跨ぐようにレーザ光Ｌの照射を行う樹脂溶着方法は、樹脂部材５，６同士を突き合わせその突合せ部に沿って溶着予定領域Ｒを設定した場合に特に有効である。
更に、この樹脂溶着方法は、集光スポットＦＳ到達後のレーザ光で加工を行うため、ワーキングディスタンス（例えば、集光光学系１と樹脂部材５，６との距離）をかせぐ必要がある場合に有効である。
なお、レーザ光Ｌの照射に際しては、樹脂部材５，６に対してレーザ光入射側に配置された押え板７がヒートシンクとして機能し、樹脂部材５，６のレーザ光入射側端部から熱を奪っている。そのため、溶着予定領域Ｒのレーザ光入射側端部Ｒ１及びその近傍におけるレーザ光Ｌの照射領域中心部で、入熱過多による損傷の発生がより確実に防止されている。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、図７に示されるように、樹脂部材５，６の厚さが溶着予定領域Ｒ（換言すれば、レーザ光Ｌが樹脂部材５，６を溶融させ得るエネルギ密度の範囲）の高さよりも大きい場合には、樹脂部材５，６同士の突合せ部（ここでは、側面５ａ，６ａ）に沿って溶着予定領域Ｒを複数層設定してもよい。そして、この場合には、レーザ光出射側に位置する溶着予定領域Ｒから順にレーザ光Ｌの照射を行うことが好ましい。レーザ光入射側の溶着予定領域Ｒに沿って先に溶着された部分によってレーザ光Ｌの進行が妨げられるようなことがなく、各溶着予定領域Ｒに沿って樹脂部材５，６を確実に溶融させることができるからである。
また、図８に示されるように、板状の樹脂部材５の表面（厚さ方向に対して略垂直な面）５ｂと板状の樹脂部材６の側面６ａとが略一致するように、樹脂部材５の側面５ａと樹脂部材６の表面（厚さ方向に対して略垂直な面）６ｂとを突き合わせて、その突合せ部に沿って溶着予定領域Ｒを設定してもよい。一例として、この場合には、光軸ＯＡの延在方向が樹脂部材５の厚さ方向と略一致し、且つ光軸ＯＡが樹脂部材５，６同士の突合せ部を通る状態で、樹脂部材５と押え板７との界面よりも外側（押え板７側）に集光スポットＦＳを合わせてレーザ光Ｌを照射して、溶着予定領域Ｒにおいて樹脂部材５，６を溶融させることにより、樹脂部材５，６同士を溶着して樹脂溶着体を製造する。
また、図９に示されるように、板状の樹脂部材５の表面５ｂと板状の樹脂部材６の表面６ｂとが接触するように樹脂部材５，６同士を重ね合わせて、その重ね合せ部に沿って溶着予定領域Ｒを設定してもよい。このとき、樹脂部材５，６の成形精度がそれ程高くないことに起因して、反り等によって樹脂部材５の表面５ｂと樹脂部材６の表面６ｂとの間に隙間が生じる場合があるものの、そのような場合であっても、樹脂部材５と樹脂部材６とに跨る溶着予定領域Ｒにおいて樹脂部材５，６が溶融し、溶融した樹脂が隙間を埋めるため、樹脂部材５，６同士を確実に溶着することができる。なお、溶着予定領域Ｒにおいては、レーザ光Ｌの進行と伴に発散によってレーザ光Ｌのエネルギ密度が低下するため、樹脂部材５の融点よりも樹脂部材６の融点が低いような場合であっても、樹脂部材５，６を略同時に溶融させることができる。
また、光軸ＯＡに対して垂直なレーザ光Ｌの断面形状が少なくとも溶着予定領域Ｒのレーザ光入射側端部Ｒ１において環形状であれば、溶着予定領域Ｒのレーザ光入射側端部Ｒ１及びその近傍におけるレーザ光Ｌの照射領域中心部に入熱過多による損傷が生じるのを防止することができる。更に、レーザ光Ｌが少なくとも溶着予定領域Ｒのレーザ光入射側端部Ｒ１において樹脂部材５と樹脂部材６とを跨いでいれば、樹脂部材５，６間の段差や隙間等に起因した入熱過多による損傷の発生を抑制することができる。
なお、溶着予定領域Ｒのレーザ光入射側端部Ｒ１は、図５，７，８の例では押え板７との界面となる樹脂部材５，６の表面となり、図９の例では樹脂部材５のレーザ光入射側表面となる。
５…樹脂部材（第１の樹脂部材）、６…樹脂部材（第２の樹脂部材）、７…押え板（熱伝導体）、Ｌ…レーザ光、ＯＡ…光軸、Ｒ…溶着予定領域。

Claims (4)

  1. 第１の樹脂部材と第２の樹脂部材とを溶着して樹脂溶着体を製造する樹脂溶着方法であって、
    前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材との溶着予定領域において発散するように、少なくとも前記溶着予定領域のレーザ光入射側端部において中央部の光強度が周囲部の光強度よりも低いものとなっているレーザ光を照射し、前記レーザ光の照射位置を前記溶着予定領域に沿って相対的に移動させて、前記溶着予定領域において前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材を溶融させることを特徴とする樹脂溶着方法。
  2. 前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材との突合せ部に沿って前記溶着予定領域を設定した場合には、前記レーザ光が少なくとも前記溶着予定領域のレーザ光入射側端部において前記第１の樹脂部材と前記第２の樹脂部材とを跨ぐように前記レーザ光の照射を行うことを特徴とする請求項１記載の樹脂溶着方法。
  3. 前記突合せ部に沿って前記溶着予定領域を複数層設定した場合には、レーザ光出射側に位置する前記溶着予定領域から順に前記レーザ光の照射を行うことを特徴とする請求項２記載の樹脂溶着方法。
  4. 前記レーザ光を透過する熱伝導体を前記第１の樹脂部材及び前記第２の樹脂部材に対してレーザ光入射側に配置し、前記熱伝導体をヒートシンクとして前記レーザ光の照射を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の樹脂溶着方法。
JP2012143265A 2012-06-26 2012-06-26 樹脂溶着方法 Active JP5341238B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012143265A JP5341238B2 (ja) 2012-06-26 2012-06-26 樹脂溶着方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012143265A JP5341238B2 (ja) 2012-06-26 2012-06-26 樹脂溶着方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008159469A Division JP5030872B2 (ja) 2008-06-18 2008-06-18 樹脂溶着方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012179921A true JP2012179921A (ja) 2012-09-20
JP5341238B2 JP5341238B2 (ja) 2013-11-13

Family

ID=47011535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012143265A Active JP5341238B2 (ja) 2012-06-26 2012-06-26 樹脂溶着方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5341238B2 (ja)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010000622A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Hamamatsu Photonics Kk 樹脂溶着方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010000622A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Hamamatsu Photonics Kk 樹脂溶着方法
JP5030872B2 (ja) * 2008-06-18 2012-09-19 浜松ホトニクス株式会社 樹脂溶着方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP5341238B2 (ja) 2013-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5030871B2 (ja) 樹脂溶着方法
JP5030872B2 (ja) 樹脂溶着方法
JP5832412B2 (ja) 光学系及びレーザ加工装置
EP2716398B1 (en) Laser processing apparatus comprising an optical system
JP2001334578A (ja) レーザによる樹脂の溶着加工方法
JP2013196844A (ja) 車両用灯具及び車両用灯具の製造方法
WO2011074072A1 (ja) 樹脂溶着方法
TWI581885B (zh) A method of cutting a resin plate attached to a glass substrate
JP5368814B2 (ja) 樹脂溶着方法
JP6109638B2 (ja) 肉盛溶接装置及び肉盛溶接システム
JP5341238B2 (ja) 樹脂溶着方法
WO2017110241A1 (ja) レーザ加工装置、レーザ加工方法、光学系、及び肉盛り加工品
JP5341237B2 (ja) 樹脂溶着方法
WO2011074071A1 (ja) 樹脂溶着方法
JP6972670B2 (ja) レーザ加工装置
JP5553155B2 (ja) レーザー溶着を用いた車両用灯具製造方法
JP6420994B2 (ja) レーザ溶接方法
JP6989549B2 (ja) 接合体の製造方法
JP2014069371A (ja) 溶着構造
JP5653652B2 (ja) 熱硬化性樹脂接合方法及び熱硬化性樹脂接合装置
JP2016047552A5 (ja) レーザ溶接方法
JP2010046701A (ja) レーザ加工装置
JP5547883B2 (ja) 樹脂材の溶着方法
JP2004195829A (ja) レーザ溶接方法及び被溶接部材
JP2019150842A (ja) レーザ溶接方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120626

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20120626

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20120711

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120807

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121009

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132

Effective date: 20121106

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121225

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130219

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130423

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20130501

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130806

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130807

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5341238

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250