JP2013101865A - レーザー溶接構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】 レーザー光に照射ブレが発生した場合でも、溶着部の両端に焦げや未溶融部が生じないレンズとシェードのレーザー溶接構造を提供する。
【解決手段】 車両用灯具１において、レンズ２の周縁にフランジ部２ａを設け、シェード３の端面に溶着部５、ダボ６、ピン７を突設する。フランジ部２ａを透過したレーザー光で溶着部５を溶融させ、ダボ６によりレンズ２を光軸方向に位置決めし、溶着部５の溶融樹脂でレンズ２をシェード３に溶接する。溶着部５と重なる部位のフランジ部２ａに透明部１０を設け、溶着部５と重ならない部位のフランジ部２ａに拡散部１１を設ける。拡散部１１は溶着部５から外れたレーザー光を拡散し、溶着部５の両端から焦げや未溶融部を解消する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザー光を用いて２つの樹脂成形品を溶接する構造に関する。
従来、車両用灯具のレンズとシェードをレーザー光によって溶接する構造が知られている。例えば、図６に示す車両用灯具５１では、透明なレンズ５２と不透明なシェード５３を接合し、レンズ５２のフランジ部５２ａを透過したレーザー光でシェード５３の溶着部５４を溶かし、溶着部５４の溶融樹脂でレンズ５２をシェード５３に溶接している。
図７（ａ）に示すように、シェード５３の端面には、レンズ５２を光軸方向に位置決めするダボ５６が突設されている。そして、図７（ｂ）に示すように、レーザー溶接機ＬＷから照射したレーザー光ＬＢで溶着部５４を溶かし、ダボ５６をフランジ部５２ａに当て、レンズ５２の沈み込みを防止できるようになっている。なお、特許文献１には、ダボ５６を用いたレーザー溶接構造が記載されている。
特開２００８−２６２８７６号公報
ところが、従来のレーザー溶接構造によると、図７（ｃ）に示すように、レーザー光ＬＢが溶着部５４から外れた場合、溶着部５４の一端側でシェード５３に焦げ５７が生じ、溶着部５４の他端側に未溶融部５８が残ることがあった。また、溶着部５４の両端５４ａ（図７ａ参照）はシェード５３の端面からほぼ直角に起立しているので、溶着部５４から外れたレーザー光ＬＢがシェード５３の端面を直射し、焦げ５７が拡散しやすくなるという問題点もあった。
特に、レンズ５２とシェード５３のレーザー溶接にあたっては、溶着部５４の全域が溶けない場合、未溶融部５８がフランジ部５２ａに当たり、ダボ５６が機能しなくなり、レンズ５２の焦点距離に狂いが生じる。焦げ５７や未溶融部５８はレーザー光の照射精度を高めることで発生しにくくなるが、そのためには溶接工程を厳格に管理する必要があり、工数が増えるという別の問題が発生する。
本発明の目的は、レーザー光をそれほど高精度に照射しなくても、溶着部の両端から焦げや未溶融部を解消できるレーザー溶接構造を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、第１樹脂成形品を透過したレーザー光によって第２樹脂成形品の溶着部を溶融させ、溶融樹脂により第１および第２樹脂成形品を溶接するレーザー溶接構造において、次のような特徴的手段を提供する。
（１）第２樹脂成形品の溶着部と重ならない部位の第１樹脂成形品に、少なくとも一部のレーザー光を拡散する拡散部を設けたことを特徴とするレーザー溶接構造。
（２）第１樹脂成形品がレーザー光透過性樹脂で成形されたレンズを含み、第２樹脂成形品がレーザー光吸収性樹脂で成形されたシェードを含み、シェードの端面にレンズを光軸方向に位置決めするダボを突設したことを特徴とする（１）に記載のレーザー溶接構造。
（３）レンズにシェードの端面と接合するフランジ部を形成し、シェードの端面に溶着部をダボよりも高く突出するように形成し、溶着部と重ならない部位のフランジ部に拡散部を設けたことを特徴とする（２）に記載のレーザー溶接構造。
（４）溶着部と重なる部位のフランジ部に透明部を形成し、シェードの端面に透明部をレンズの光軸周りで溶着部に位置決めするピンを突設したことを特徴とする（３）に記載のレーザー溶接構造。
（５）溶着部の両端に５°以上の型抜き角を設定したことを特徴とする（３）または（４）に記載のレーザー溶接構造。
本発明のレーザー溶接構造によれば、第１樹脂成形品の拡散部が溶着部と重ならない部位で第２樹脂成形品を遮蔽するので、照射ブレによって溶着部から外れたレーザー光は拡散部で拡散した状態で第２樹脂成形品に到達し、溶着部と隣接する部位でレーザー光のエネルギー密度が減少する。このため、レーザー光の照射精度をそれほど高くしなくても、溶着部の両端から焦げや未溶融部を解消でき、工程管理が容易になるという効果がある。
本発明の一実施形態を示す車両用灯具の分解斜視図である。 レンズとシェードのレーザー溶接構造を示す立面図である。 レンズの拡散部とシェードの溶融部を示す正面図である。 レンズとシェードのレーザー溶接方法を示す要部拡大図である。 拡散部の変更例を示すレンズおよびシェードの正面図である。 従来の車両用灯具を示す分解斜視図である。 従来のレンズとシェードのレーザー溶接構造を示す要部拡大図である。
以下、本発明を車両用灯具に具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す車両用灯具１は、第１樹脂成形品としてのレンズ２と、第２樹脂成形品としてのシェード３とを備え、シェード３の内側に光源４が収められている。
レンズ２は、レーザー光を透過する透明樹脂材料で成形され、周縁に円形のフランジ部２ａが一体的に設けられている。シェード３は、レーザー光を吸収する不透明樹脂材料で成形され、内面に反射膜３ａが被着されている。
シェード３の端面はフランジ部２ａと同大の円環状に形成され、端面の円周方向４箇所に溶着部５が突設され、溶着部５の両端に約５°またはそれ以上の型抜き角θ（図４ａ参照）が設定されている。溶着部５と異なる位置には４つのダボ６と２本のピン７が突設され、ピン７とフランジ部２ａの切欠８との嵌合によりレンズ２が円周方向に位置決めされる。
そして、図２（ａ）に示すように、溶着部５はダボ６よりも高く突出するように形成され（Ｈ５＞Ｈ６）、図２（ｂ）に示すように、フランジ部２ａを透過したレーザー光ＬＢで溶着部５を溶かし、ダボ６によりレンズ２を光軸方向に位置決めし、溶着部５の溶融樹脂９によってレンズ２をシェード３に溶接するようになっている。
図３に示すように、シェード３の溶着部５と重なる部位のフランジ部２ａには、レーザー光ＬＢを透過させる透明部１０が設けられ、ピン７によってレンズ２の光軸周りで溶着部５に位置決めされる。また、溶着部５と重ならない部位のフランジ部２ａには、レーザー光ＬＢを拡散する拡散部１１が設けられている。拡散部１１は、シェード３と反対側のフランジ部２ａの表面にシボ加工によって形成されている。
上記構成の車両用灯具１において、レンズ２とシェード３のレーザー溶接にあたっては、まず、図４（ａ）に示すように、レンズ２のフランジ部２ａをシェード３の溶着部５に接合する。このとき、図２に示すように、ピン７と切欠８との嵌合によって、フランジ部２ａの透明部１０をシェード３の溶着部５に正確に位置決めすることができる。
次に、図４（ｂ）に示すように、レーザー溶接機ＬＷからレーザー光ＬＢを照射し、透明部１０を透過したレーザー光ＬＢにより溶着部５を溶融させる。そして、シェード３上のダボ６によりレンズ２の沈み込みを規制した状態で、溶着部５の溶融樹脂９を硬化させ、レンズ２をシェード３に溶接する。
このとき、フランジ部２ａの拡散部１１が溶着部５と重ならない部位でシェード３の端面を遮蔽しているので、図４（ｃ）に示すように、照射ブレによって溶着部５から外れたレーザー光ＬＢが拡散部１１で拡散した状態でシェード３に到達し、溶着部５と隣接する部位でレーザー光ＬＢのエネルギー密度が減少する。したがって、照射精度をさほど高くしなくても、溶着部５の両端から焦げや未溶融部を解消でき、工程管理が容易となる。
また、透明部１０と重なる範囲では、溶着部５の全域が確実に溶融するので、未溶融部がフランジ部２ａに当たるおそれがなくなり、すべてのダボ６を機能させて、レンズ２の焦点距離を正確に出すことができる。しかも、溶着部５の両端に大きな型抜き角θが設定されているので、溶着部５から外れたレーザー光ＬＢを両端の傾斜部で吸収し、シェード３端面の焦げを確実に防止できる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するように、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。
（ａ）図５に示すように、溶着部５と重ならない範囲のフランジ部２ａにおいて、拡散部１１を透明部１０の両側に部分的に形成し、拡散部１１により溶着部５の両端外側部位を遮蔽すること。
（ｂ）拡散部１１をシボ加工によりフランジ部２ａの裏面に形成すること。
（ｃ）拡散部１１をアルミ蒸着によりフランジ部２ａの表面または裏面に形成すること。
（ｄ）溶着部５、ダボ６、ピン７の個数や円周方向位置を適宜変更すること。
（ｅ）本発明をレンズ２とシェード３のレーザー溶接の他に、車両用灯具の前面カバーとランプボディのレーザー溶接に利用すること。
（ｆ）その他、本発明を各種の透明および不透明樹脂成形品のレーザー溶接に応用すること。
１ 車両用灯具
２ レンズ
２ａ フランジ部
３ シェード
５ 溶着部
６ ダボ
７ ピン
９ 溶融樹脂
１０ 透明部
１１ 拡散部
ＬＢ レーザー光
θ 型抜き角

Claims (5)

  1. 第１樹脂成形品を透過したレーザー光によって第２樹脂成形品の溶着部を溶融し、溶融樹脂により第１および第２樹脂成形品を溶接するレーザー溶接構造において、
    前記第２樹脂成形品の溶着部と重ならない部位の第１樹脂成形品に、少なくとも一部のレーザー光を拡散する拡散部を設けたことを特徴とするレーザー溶接構造。
  2. 前記第１樹脂成形品がレーザー光透過性樹脂で成形されたレンズを含み、前記第２樹脂成形品がレーザー光吸収性樹脂で成形されたシェードを含み、シェードの端面にレンズを光軸方向に位置決めするダボを突設した請求項１記載のレーザー溶接構造。
  3. 前記レンズにシェードの端面と接合するフランジ部を形成し、シェードの端面に前記溶着部をダボよりも高く突出するように形成し、溶着部と重ならない部位のフランジ部に前記拡散部を設けた請求項２記載のレーザー溶接構造。
  4. 前記溶着部と重なる部位のフランジ部に透明部を形成し、シェードの端面に透明部をレンズの光軸周りで溶着部に位置決めするピンを突設した請求項３記載のレーザー溶接構造。
  5. 前記溶着部の両端に５°以上の型抜き角を設定した請求項３または４記載のレーザー溶接構造。
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