JP2014069371A - 溶着構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】溶着時に溶融樹脂が溶着部から押し出されて溶融バリとなることを防止して溶融バリによる外観上の見栄えの低下を防止した溶着構造を提供する。
【解決手段】第１の部材（ランプボディ１のフランジ）３に第２の部材（前面カバー２の周縁部）４を密着させ、この密着された面にレーザ光Ｌを照射して両部材を溶着する溶着構造であって、溶着される面に臨む位置に溶着時に生じる溶融バリ１ａを収容するためのバリ収容部５を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明はレーザ光等の光を対象物に照射して溶着を行う溶着構造に関し、特に車両用灯具に適用して好適な溶着構造に関するものである。
車両用ランプを製造する工程の一つに容器状をしたランプボディに透明な前面カバーを一体的に固着する工程があり、この固着する工程としてランプボディと前面カバーを溶着する技術が用いられている。例えば、図１のように前面を開口した容器状のランプボディ１と、このランプボディ１の当該前面開口に固着する透明な樹脂製の前面カバー２とでランプハウジングを構成する場合に、ランプボディ１の前面開口の周縁に沿ってフランジ３を設け、このフランジ３の前面と前面カバー２の周縁部４の内面（いずれも図１に点描する）を密接し、この密接面を溶着面として両者を溶着して一体化している。
この溶着に際しては、通常ではランプボディ側に光吸収材を含有させた樹脂を用い、レーザ光を照射したときに光吸収材でレーザ光エネルギを吸収させて加熱を促進してフランジ表面を溶融し、さらに周縁部の内面を溶融し、その上で前面カバーを押圧させることでこれらの溶融した箇所において接合を行い、ランプボディの溶融部分に前面カバーの溶着部分を沈み込ませている。この沈み込み量が小さいと溶着強度が低く、沈み込み量を大きくすることによって溶着強度が高められる。しかし、沈み込み量を大きくすると溶融した樹脂が溶着部から溶着面に沿って押し出されて溶着面の側方にはみ出し、このはみ出した樹脂が溶融バリとなってランプボディの外面に露出されてしまいランプの品質や外観上の見栄えが低下される。特許文献１ではこのような沈み込みによる溶着バリを抑制するためにランプボディと前面カバーの少なくとも一方に沈み込みが生じたときに他方に当接するストッパを設けている。このストッパを設けることにより、沈み込みが規制され、溶融バリを抑制することが可能とされている。
特開２０１１−２５８３９１号公報
特許文献１の技術は沈み込みを規制することで溶融バリを抑制しているが、少しでも沈み込むが行われれば溶融バリが発生するため溶融バリを完全に防止することは難しい。そのため、発生した溶融バリがランプボディの外面側にはみ出したときにはランプの外観上の見栄えが低下する。また、ランプボディの内面側にはみ出したときでも、透光性のある前面カバーを透して溶融バリが視認されるため見栄えが低下する。特に、内面を光反射面として構成しているランプボディにおいては、当該溶融バリによって光反射面の一部が遮蔽されてしまい、設計通りの光反射効果が得られないこともある。
本発明の目的は溶融樹脂が溶着部から押し出される場合でも、当該溶融樹脂が溶着部から被溶着部材の外側や内側にはみ出て溶融バリとなることを防止して溶融バリが要因となる見栄えの低下を防止した溶着構造を提供するものである。
本発明の溶着構造は、第１の部材に第２の部材を密着させ、この密着された面に光を照射して両部材を溶着する溶着構造であって、溶着される面に臨む第１の部材と第２の部材の少なくとも一方に、溶着時に生じる溶融バリを収容するためのバリ収容部を備えることを特徴とする。例えば、バリ収容部は、第１の部材と第２の部材の少なくとも一方の溶着面につながる領域に凹設された凹部として構成される。また、バリ収容部の形状は、凹部の底面が平面、テーパ面、逆テーパ面、凸曲面、凹曲面のいずれかに形成される。
本発明の好ましい形態として、第１の部材はランプのランプボディであり、第２の部材はランプボディの前面開口に取着される前面カバーである。特に、ランプボディの前面開口に沿って延設されたフランジと、前面カバーの周縁部とが密接され、これらフランジと周縁部との密接面において溶着される溶着構造に適用される。
本発明の溶着構造によれば、溶着を行ったときに第１と第２の部材間に生じる沈み込みによって溶融樹脂が溶着部から押し出されても、押し出された溶融樹脂はバリ収容部に収容されるので、当該溶融樹脂が溶融バリとなって各部材の内面や外面に露呈されることが防止できる。これにより、溶融バリによる溶着構造の外観上の見栄えが防止できる。
本発明の溶着構造をランプのランプボディと前面カバーを溶着する部分に適用したときには、溶融バリがランプボディや前面カバーの内面や外面に露呈した状態に生じることがなく、ランプの外観上の見栄えや、前面カバーを透視したランプボディの内部の見栄えが改善できる。
本発明を適用するランプハウジングの一例の斜視図。 溶着装置の全体構成を示す概念構成図。 バリ収容部を備えた要部の部分分解斜視図。 溶着時における溶融バリの収容作用を示す断面図。 バリ収容部の変形例を示す断面図。 バリ収容部の異なる変形例を示す断面図。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図２は本実施形態における溶着装置の概念構成図であり、レーザ光源１１から出射されたレーザ光をガルバノミラー等の光偏向手段１２により任意方向に向けて偏向して照射する光偏向装置１０を備える。また当該溶着装置は被溶着物であるランプボディ１を前面開口を上方に向けて配置するワーク台１３を備え、配置したランプボディ１上に前面カバー２を載置し、さらにその上に押え板１４を配設する。この押え板１４によって前面カバー２を下方に押圧し、前面カバー２の周縁部４をランプボディ１の前面開口のフランジ３に当接させる。そして、光偏向装置１０によって偏向制御したレーザ光Ｌをランプボディ１のフランジ３に沿って走査しながら照射する。
前記ランプボディ１は、図１に示したように、少なくとも溶着部となるフランジ３の表面部位は光吸収性があってレーザ光によって加熱溶融される樹脂で構成されている。例えばカーボンブラック等の光吸収性のある材料を含んだ樹脂で構成されている。前記前面カバー２は光を透過する透明樹脂で構成されているが、加熱されたときに照射された光によって溶融あるいは軟化されて溶融されたランプボディ１のフランジ３に溶着することが可能な樹脂で構成される。そして、前記ランプボディ１のフランジ３の前面に前記前面カバー２の周縁部４の内面が位置決めされ、その上に配設した押え板１４によって前面カバー２をランプボディ１に対して押圧することで、これらフランジ３の前面と前面カバー４の内面が密接されることになる。押え板１４はレーザ光Ｌを透過することが可能な板状部材で形成されており、図２には表れない所定の押圧機構によって押え板１４を駆動して前面カバー２を押圧することにより当該前面カバー２をランプボディ１に対して押圧する。
前記ランプボディ１のフランジ３は、図３に部分斜視図を示すように、ランプボディ１の前面開口の周縁に沿って板厚方向の外側に延出された構成とされており、このフランジ３の表面が平坦にされ、前記前面カバー２の周縁部４の内面に密接される。また、フランジ３の内縁部、すなわちランプボディ１の前記前面開口に沿った内縁部には、フランジ３の溶着面につながる部分を下方に向けてＬ字型に凹ませた凹部５が形成されている。この凹部５は、本発明におけるバリ収容部として構成されるものであり、図３に点描しているフランジ３の溶着部Ｒに臨む位置、すなわちフランジ３の表面につながる位置に形成されている。このバリ収容部５の段部を構成している縦辺と底辺の各寸法は後述するように適宜の寸法に設計されている。
前記した溶着装置においてランプボディ１と前面カバー２の溶着を行う際には、図２に示したように、溶着装置のワーク台１３上にランプボディ１を配設し、その上に前面カバー２を載置する。前面カバー２の上側に配設した押え板１４で前面カバー２を押圧してランプボディ１に密接させる。このとき、図４（ａ）に要部の断面図を示すように、前面カバー２の周縁部４とランプボディ１のフランジ３を互いに位置合わせするとともに、押え板１４による押圧力Ｆによって両者を密接させる。そして、図２に示した光偏向装置１０を駆動してレーザ光源１１からのレーザ光をガルバノミラー１２で偏向させ、レーザ光Ｌを押え板１４を透して前面カバー２の表面に照射し、かつ当該前面カバー２を透過してランプボディ１のフランジ３の表面に照射し、溶着を行なう。この溶着では、照射されたレーザ光Ｌによりランプボディ１のフランジ３が加熱されて溶融状態にされる。また、同時に前面カバーの周縁部も加熱される。そして、前記した押圧力Ｆによって前面カバー２の周縁部４はランプボディ１のフランジ３の表面に押圧されるため、図４（ａ）に鎖線で示すように、周縁部４はフランジ３の表面に対して沈み込みながら当該フランジ３の表面に接合されることになる。
この溶着により、図４（ｂ）に示すように、周縁部４の沈み込みによって溶融されたフランジ３や周縁部４を構成している樹脂の一部は溶融バリ１ａとして、溶着部Ｒから内側方向及び外側方向に押し出されることになるが、溶着部Ｒの内側にはバリ収容部５が存在しているため、矢印で示すように押し出された溶融バリ１ａは点描するように殆ど全てがバリ収容部５内に収容されることになる。そのため、フランジ３の外側方向に押し出されて、フランジ３からはみ出される溶融バリは殆ど零になる。また、バリ収容部５に収容された溶融バリ１ａはバリ収容部５内を埋設する状態となる。このバリ収容部５を構成している段部の前記した縦横寸法は、この溶着時に発生する溶融バリ１ａのバリ量を計算して設計しているので、発生した溶融バリ１ａはバリ収容部５に埋設されてもランプボディ１の内面からはみ出すようなこともない。したがって、ランプボディ１の前面開口に沿った内縁部では、溶着前に存在していた段部、すなわちバリ収容部５は溶融バリ１ａによって埋設されることで当該段部の稜線が消失されることになり、またランプボディ１の内面に溶融バリ１ａによる突条が生じることもない。これにより、前面カバー２を透してランプボディ１を透過したときの見栄えの低下が防止される。
本発明のバリ収容部は次のような形状にしてもよい。図５はバリ収容部の各変形例を示すランプボディ１のフランジ３の断面図であり、各図には溶着時に溶着部Ｒから押し出された溶融バリを点描している。図５（ａ）では、バリ収容部５Ａは、凹状に形成された段部の底面を外側に向けて下方に傾斜させたテーパ面に形成している。このバリ収容部５Ａでは、溶着部から押し出された溶融バリ１ａはバリ収容部５Ａのテーパ面に沿って流れるので溶融バリ１ａの表面は緩やかな曲面形状となり、見栄えが向上する。
図５（ｂ）では、バリ収容部５Ｂは凹状に形成された段部の底面を外側に向けて上方に傾斜させた逆テーパ面に形成している。このバリ収容部５Ｂでは、溶着部から押し出ささた溶融バリ１ａが逆テーパ面上に溜まる状態となるので、溶融バリ１ａがランプボディの内面に溢れ出ることが防止でき、見栄えが向上する。
図５（ｃ）では、バリ収容部５Ｃは、段部の底面を凸曲面に形成している。このバリ収容部５Ｃでは、溶着部から押し出された溶融バリ１ａが図５（ａ）のテーパ面を有するバリ収容部５Ａよりも凸曲面に沿ってスムーズにて流れるので、溶融バリ１ａの表面はさらに緩やかな曲面形状となり、見栄えが向上する。
図５（ｄ）では、バリ収容部５Ｄは段部の底面を凹曲面に形成している。このバリ収容部５では、溶着部から押し出された溶融バリ１ａが凹曲面上に溜まる状態となるので、溶融バリ１ａがランプボディ１の内面に溢れ出ることが防止でき、見栄えが向上する。特に、溶融バリは冷えたときに、表面張力によって凹曲面に沿った曲面状に固まるので、はみ出た溶融バリ１ａの表面は滑らかなものとなり、この面からも見栄えが向上する。
以上の実施形態では、バリ収容部をフランジの内側端部に設けた例を示したが、図６に示すようにバリ収容部５Ｅをフランジ３の外側縁部に設けるようにしてもよい。このようにバリ収容部５Ｅを外側端部に設けたときには、溶着部から押し出される溶融バリ１ａはフランジ３の外側端部からバリ収容部５Ｅに収容されることになる。そのため、ランプボディ１の内面側に溶融バリが発生することは殆ど零になる。また、バリ収容部５Ｅに収容された溶融バリ１ａはランプボディ１の外側にまではみ出されることがない。これによりランプの外観上の見栄えが向上する。このようにバリ収容部をフランジの外側縁部に設ける場合でも、図５（ａ）〜（ｄ）の変形例が適用できることは言うまでもない。
また、図示は省略するが、ランプボディのフランジと前面カバーの周縁部とを全周にわたって溶着するのではなく、周方向に離れた複数箇所において溶着することもあるが、この場合には当該溶着部についてのみバリ収容部を形成してもよい。あるいは、図示は省略するが、前面カバーの周縁部の内側端部や外側端部にバリ収容部を設けてもよい。ただし、この場合にはランプボディの溶融された樹脂が透明な前面カバーのバリ収容部に収容されることになるので、前面カバーの一部に当該樹脂が入り込む状態となる。したがって、この構成は前面カバーとランプボディとの色の差が目立たないようなランプに適用することが好ましい。また、このような場合には、ランプボディと前面カバーの両方にバリ収容部を設けるようにしてもよい。
以上の実施形態では本発明の溶着構造を、車両のヘッドランプのランプボディと前面カバーとを溶着する例について説明したが、ランプユニットのリフレクタと前面レンズを溶着するための溶着構造であってもよく、あるいはランプを構成する部材以外の溶着構造であってもよい。すなわち、本発明は第１と第２の部材を光照射によって互いに溶着するための溶着構造であれば適用することが可能である。
本発明において溶着に用いる光はレーザ光に限られるものではなく、照射されたときに第１と第２の部材を溶着することが可能な光エネルギを備える光であれば適用できる。
本発明は第１の部材と第２の部材を密接し、第２の部材を透して光を密接した面に照射し、当該密接した面を溶着面として２つの部材を溶着する溶着構造に採用することが可能である。
１ ランプボディ（第１の部材）
１ａ 溶融バリ
２ 前面カバー（第２の部材）
３ フランジ（溶着部）
４ 周縁部（溶着部）
５，５Ａ〜５Ｅ バリ収容部（凹部）
１０ 光偏向装置
１１ レーザ光源
１２ 光偏向手段（ガルバノミラー）
１３ ワーク台
１４ 押え板

Claims (5)

  1. 第１の部材に第２の部材を密着させ、この密着された面に光を照射して両部材を溶着する溶着構造であって、溶着される面に臨む前記第１の部材と第２の部材の少なくとも一方に、溶着時に生じる溶融バリを収容するためのバリ収容部を備えることを特徴とする溶着構造。
  2. 前記バリ収容部は、前記第１の部材と第２の部材の少なくとも一方の溶着面につながる領域に凹設された凹部として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の溶着構造。
  3. 前記バリ収容部の形状は、凹部の底面が平面、テーパ面、逆テーパ面、凸曲面、凹曲面のいずれかに形成されている請求項２に記載の溶着構造。
  4. 前記第１の部材はランプのランプボディであり、前記第２の部材は前記ランプボディの前面開口に取着される前面カバーであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の溶着構造。
  5. 前記ランプボディの前面開口に沿って延設されたフランジと、前記前面カバーの周縁部とが密接され、これらフランジと周縁部との密接面において溶着されることを特徴とする請求項４に記載の溶着構造。

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