JP2022083158A - レーザー溶着構造及びレーザー溶着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザー光透過性を有する第１樹脂部材とレーザー光吸収性を有する第２樹脂部材との溶着状態を簡単で精度良く判定することができるレーザー溶着技術を提供する。【解決手段】レーザー溶着構造１０１は、レーザー光透過性を有する第１樹脂部材１０は第２樹脂部材２０の接合面２１に向けて突出する溶着用リブ１３を有し、レーザー光吸収性を有する第２樹脂部材２０は第１樹脂部材１０の接合面１１に向けて突出する溶着判定用突起２２を有し、溶着用リブ１３が接合面２１に押し付けられ、且つ、溶着判定用突起２２が隣接部１４の凹部１５に隙間ｄを隔てて配置された状態で、レーザー光照射面１２の第１領域１２ａと第２領域１２ｂとのそれぞれに対するレーザー光照射により第２領域１２ｂに溶着歪が生じた否かによって溶着用リブ１３の溶着状態が判定可能となるように構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂部材のレーザー溶着技術に関する。

従来、車両を構成する樹脂部材の中には、レーザー照射による溶着構造を有するものがある。この溶着構造について、例えば、下記の特許文献１には、レーザー光透過性を有する第１樹脂部材と、レーザー光吸収性を有する第２樹脂部材とを互いに重ね合わせて、第１樹脂部材側からレーザー光を照射することにより、第１樹脂部材と第２樹脂部材とを接合する技術が開示されている。

この技術において、第１樹脂部材は、第２樹脂部材に向けて突出した溶着用リブを有し、レーザー光の照射によって溶融した第２樹脂部材の接合部に溶着用リブが溶け込むことにより、第２樹脂部材に溶着される。また、第１樹脂部材の厚みと第２樹脂部材の厚みを合わせた厚み寸法を測定用の治具や工具を使用して溶着の前後で測定することで、溶着用リブの溶着状態が判定される。この場合、溶着前の厚み寸法と溶着後の厚み寸法との差分値を、溶着用リブの溶け込みに伴う高さの減少量として算出し、この算出値が所定値であるときに溶着終了と判定される。

特開２００２－３３７２３６号公報

上記の溶着構造では、溶着用リブの溶着状態を判定するのに、治具や工具を使用して溶着の前後で測定を行う必要があり工数がかかるうえに、測定誤差等の影響によって溶着状態を精度良く判定するのが難しいという問題が生じ得る。また、このような問題は、車両を構成する樹脂部材の溶着構造のみならず、その他の分野での樹脂部材の溶着構造においても同様に生じ得る。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、レーザー光透過性を有する第１樹脂部材とレーザー光吸収性を有する第２樹脂部材との溶着状態を簡単で精度良く判定するのに有効なレーザー溶着技術を提供しようとするものである。

本発明の一態様は、
レーザー光透過性を有する第１樹脂部材と、レーザー光吸収性を有する第２樹脂部材と、を溶着するためのレーザー溶着構造であって、
上記第１樹脂部材は、上記第２樹脂部材の接合面に向けて突出する溶着用リブを有し、
上記第２樹脂部材は、上記第１樹脂部材の接合面に向けて突出する溶着判定用突起を有し、
上記第１樹脂部材の上記接合面とは反対側の面をレーザー光照射面としたとき、上記溶着用リブが上記第２樹脂部材の上記接合面に押し付けられ、且つ、上記溶着判定用突起が上記第１樹脂部材の上記接合面のうち上記溶着用リブに隣接する隣接部に隙間を隔てて配置された状態で、上記レーザー光照射面の上記溶着用リブに対応した第１領域と上記隣接部に対応した第２領域とのそれぞれへのレーザー光照射により上記第２領域に溶着歪が生じたか否かによって上記溶着用リブの溶着状態が判定可能となるように構成されている、レーザー溶着構造、
にある。

本発明の別態様は、
レーザー光透過性を有する第１樹脂部材と、レーザー光吸収性を有する第２樹脂部材と、を溶着するレーザー溶着方法であって、
上記第１樹脂部材は、上記第２樹脂部材の接合面に向けて突出する溶着用リブを有し、
上記第２樹脂部材は、上記第１樹脂部材の接合面に向けて突出する溶着判定用突起を有し、
上記第１樹脂部材の上記接合面とは反対側の面をレーザー光照射面としたとき、上記溶着用リブを上記第２樹脂部材の上記接合面に押し付け、且つ、上記溶着判定用突起を上記第１樹脂部材の上記接合面のうち上記溶着用リブに隣接する隣接部に隙間を隔てて配置する準備ステップと、
上記準備ステップの後で、上記レーザー光照射面の上記溶着用リブに対応した第１領域にレーザー光を照射する第１照射ステップと、
上記第１照射ステップの後で、上記レーザー光照射面の上記隣接部に対応した第２領域にレーザー光を照射する第２照射ステップと、
上記第２照射ステップにより上記第２領域に溶着歪が生じたか否かによって上記溶着用リブの溶着状態を判定する溶着判定ステップと、
を有する、レーザー溶着方法、
にある。

上記の各態様において、レーザー光透過性を有する第１樹脂部材と、レーザー光吸収性を有する第２樹脂部材と、を溶着するとき、第１樹脂部材は、第２樹脂部材の接合面に向けて突出する溶着用リブにおいて第２樹脂部材にレーザー光照射により溶着される。一方で、第２樹脂部材から第１樹脂部材の接合面に向けて突出する溶着判定用突起は、第１樹脂部材の接合面のうち溶着用リブに隣接する隣接部にレーザー光照射により溶着されるときに、溶着用リブの溶着状態の判定に使用される。

このとき、第１樹脂部材のレーザー光照射面のうち隣接部に対応した第２領域に溶着歪が生じたか否かによって溶着用リブの溶着状態が判定される。即ち、第２領域に溶着歪が生じたときには、溶着判定用突起と隣接部との隙間が無くなっており溶着用リブの溶融代が十分に確保できているため溶着用リブの溶着状態が良好であると判定できる。これに対して、第２領域に溶着歪が生じないときには、溶着判定用突起と隣接部との隙間が残っており溶着用リブの溶融代が十分に確保できていないため溶着用リブの溶着状態が良好でないと判定できる。

ユーザーはレーザー光照射後に第１樹脂部材のレーザー光照射面を目視や画像などによって確認するのみで、溶着用リブの溶着状態を工具や治具を使用することなく簡単に判定することができる。また、工具や治具を使用して測定を行うときの測定誤差等の影響を無くすことができるため、溶着用リブの溶着状態の判定精度が高まる。

以上のごとく、上記の各態様によれば、レーザー光透過性を有する第１樹脂部材とレーザー光吸収性を有する第２樹脂部材との溶着状態を簡単で精度良く判定するのに有効なレーザー溶着技術を提供することが可能になる。

実施形態１のレーザー溶着構造にかかるバックドアを車両後方からみた背面図。 図１のII-II線矢視断面図。 実施形態１のレーザー溶着方法のフローチャート。 図３中の溶着状態判定のフローチャート。 図２において図３中の第２ステップの実行時の様子を示す断面図。 図２において図３中の第３ステップの実行時の様子を示す断面図。 図２において溶着用リブの溶着状態が良好であるときの断面図。 図２において溶着用リブの溶着状態が良好でないときの断面図。 実施形態２のレーザー溶着構造について図２に対応した断面図。

上述の各態様の好ましい実施形態について説明する。

上記一態様のレーザー溶着構造において、上記第１樹脂部材の上記隣接部には、上記接合面が上記溶着判定用突起の突出方向に凹んだ凹部が設けられており、上記溶着判定用突起が上記凹部に上記隙間を隔てて配置されるのが好ましい。

このレーザー溶着構造によれば、第１樹脂部材のうち溶着判定用突起が溶着される隣接部に凹部を設け、この凹部に溶着判定用突起を対向させて配置することで、凹部を設けない場合に比べて隣接部が薄肉になる。そして、隣接部の薄肉化によって溶着判定用突起の溶着時に溶着歪が生じやすくなるため、溶着用リブの溶着状態の判定精度をより高めることができる。

上記一態様のレーザー溶着構造において、上記レーザー光照射面の上記第１領域へのレーザー光照射時に上記溶着用リブが溶融してその突出量が小さくなる溶融代の管理下限値が上記隙間とされるのが好ましい。

このレーザー溶着構造によれば、レーザー光照射面の第２領域に溶着歪が生じた場合、ユーザーは溶着用リブの溶融代が管理下限値に達したか、或いは管理下限値を上回ったことを確認できる。これにより、ユーザーは溶着用リブの溶着に最低限必要な溶着強度を容易に管理することが可能になる。

上記別態様のレーザー溶着方法において、上記第１樹脂部材の上記隣接部には、上記接合面が上記溶着判定用突起の突出方向に凹んだ凹部が設けられており、上記準備ステップで上記溶着判定用突起を上記凹部に上記隙間を隔てて配置するのが好ましい。

このレーザー溶着方法によれば、第１樹脂部材のうち溶着判定用突起が溶着される隣接部に凹部を設け、第１照射ステップでこの凹部に溶着判定用突起を対向させて配置することで、凹部を設けない場合に比べて隣接部が薄肉になる。隣接部の薄肉化によって溶着判定用突起の溶着時に溶着歪が生じやすくなるため、溶着用リブの溶着状態の判定精度をより高めることができる。

上記別態様のレーザー溶着方法において、上記準備ステップでは、上記第１照射ステップのレーザー光照射時に上記溶着用リブが溶融してその突出量が小さくなる溶融代の管理下限値を上記隙間とするのが好ましい。

このレーザー溶着方法によれば、第２照射ステップによってレーザー光照射面の第２領域に溶着歪が生じた場合、ユーザーは溶着判定ステップで溶着用リブの溶融代が管理下限値に達したか、或いは管理下限値を上回ったことを確認できる。これにより、ユーザーは溶着用リブの溶着に最低限必要な溶着強度を容易に管理することが可能になる。

以下、レーザー溶着構造及びレーザー溶着方法の具体的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

なお、この実施形態の説明のための図面において、車両上方を矢印ＵＰで示し、車両内方を矢印ＩＮで示している。また、特にことわらない限り、樹脂部材の板厚方向を矢印Ｘで示し、樹脂部材の幅方向を矢印Ｙで示し、板厚方向Ｘ及び幅方向Ｙのいずれにも直交する方向であって樹脂部材の長手方向を矢印Ｚで示している。

（実施形態１）
図１に示されるように、車両１のバックドア３は、後部開口２を開閉するための車両用の開閉ドアである。このバックドア３は、樹脂材料からなる樹脂製のドアとして構成されている。

図２に示されるように、実施形態１のレーザー溶着構造１０１は、レーザー光透過性を有する第１樹脂部材１０と、レーザー光吸収性を有する第２樹脂部材２０と、を板厚方向Ｘについて重ねて互いに溶着するための溶着構造である。このレーザー溶着構造１０１は、バックドア３の外周縁部に使用されている。

第１樹脂部材１０は、バックドア３のインナーパネルであり、第２樹脂部材２０は、インナーパネルの外側に接合されるアウターパネルである。第１樹脂部材１０には、後述の溶着用リブ１３が概ね一定のリブ幅で環状に連続的に設けられている。第２樹脂部材２０には、後述の溶着判定用突起２２が、溶着用リブ１３に沿って複数箇所（図１では７箇所）に断続的に設けられている。

第１樹脂部材１０は、レーザー光を透過する性質を有する熱可塑性の樹脂材料からなる。第２樹脂部材２０は、レーザー光を吸収する性質を有するとともに、第１樹脂部材１０の樹脂材料との相溶性を示す熱可塑性の樹脂材料からなる。

即ち、第１樹脂部材１０の樹脂材料は、第２樹脂部材２０の樹脂材料に比べると、レーザー光の透過性が相対的に高く、且つレーザー光の吸収性が相対的に低い。また、第２樹脂部材２０の樹脂材料は、第１樹脂部材１０の樹脂材料に比べると、レーザー光の吸収性が相対的に高く、且つレーザー光の透過性が相対的に低い。

第１樹脂部材１０は、一般的なものから選定した着色顔料を用いて着色されている。着色顔料は、顔料系の光吸収色素と染料系の光吸収色素を熱可塑性樹脂の中に分散させたもので、レーザー光を吸収する性質を有する。着色顔料の添加により、熱可塑性樹脂のレーザー光の透過率は低くなる。

第２樹脂部材２０は、一般的な着色顔料を用いて着色されている。第２樹脂部材２０には、レーザー光を吸収する性質を付与するために、着色顔料としてのカーボンブラック等を添加することができる。一般的に、黒色に近い着色顔料を熱可塑性樹脂に添加することにより、レーザー光の吸収率が高くなる（レーザー光の透過率が低くなる）。

また、第１樹脂部材１０及び第２樹脂部材２０について、顔料系の光吸収色素と染料系の光吸収色素とを混合させて添加するとともに、これらの光吸収色素の混合比率を適宜調整して、レーザー光の透過率を調整することができる。

第１樹脂部材１０及び第２樹脂部材２０を構成する熱可塑性樹脂として、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＭＭＡ（アクリル（ポリメタクリル酸メチル））、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）等を採用することができる。

なお、必要に応じて、上記の熱可塑性樹脂にガラス繊維が添加されたものを使用することもできる。また、着色顔料には、一般的なものから選定したものを使用することができる。

第１樹脂部材１０は、レーザー溶着の際に第２樹脂部材２０に第１方向Ｘについて空間部Ｓを隔てて概ね平行に対向配置される。この第１樹脂部材１０は、第１樹脂部材１０のうち板厚が一様な本体プレート部１０ａから第２樹脂部材２０の接合面２１に向けて第１方向Ｘ１（板厚方向Ｘのうちの一方向）へ突出する溶着用リブ１３を有する。

溶着用リブ１３は、長手方向Ｚに延びている。この溶着用リブ１３の突出高さｈ１は、第１樹脂部材１０の接合面１１から溶着用リブ１３の突出先端面１３ａまでの板厚方向Ｘの距離に相当する。

第１樹脂部材１０の接合面１１のうち溶着用リブ１３に隣接する隣接部１４には凹部１５が設けられている。凹部１５は、接合面１１を第２方向Ｘ２に凹ませた形状によって構成されている。このため、第１樹脂部材１０のうち凹部１５に相当する部位は、本体プレート部１０ａに比べて板厚方向Ｘの寸法が小さい。

第２樹脂部材２０は、第２樹脂部材２０のうち板厚が一様な本体プレート部２０ａから第１樹脂部材１０の接合面１１に向けて第２方向Ｘ２（第１方向Ｘ１とは逆方向）へ突出する溶着判定用突起２２を有する。この溶着判定用突起２２の突出高さｈ２は、第２樹脂部材２０の接合面２１から溶着判定用突起２２の突出先端面２２ａまでの板厚方向Ｘの距離に相当する。

レーザー溶着構造１０１では、レーザー溶着の際に、第１樹脂部材１０と第２樹脂部材２０が板厚方向Ｘに重ねて概ね平行に配置される。このとき、溶着用リブ１３の突出先端面１３ａが第２樹脂部材２０の接合面２１に押し付けられ、且つ、溶着判定用突起２２の突出先端面２２ａが第１樹脂部材１０の隣接部１４に設けられている凹部１５に隙間ｄを隔てて配置された溶着準備状態になる。

第１樹脂部材１０において、第２樹脂部材２０の接合面２１に対向する接合面１１とは反対側の面は、レーザー光照射のためのレーザー光照射面１２となる。このレーザー光照射面１２には、溶着用リブ１３が設けられている位置に対応した第１領域１２ａと、溶着判定用突起２２が設けられている位置に対応した第２領域１２ｂと、が含まれている。

ここで、溶着用リブ１３の形状と溶着判定用突起２２の形状を比較した場合、図２の断面について、溶着用リブ１３の突出先端面１３ａの幅方向Ｙの寸法ｗ１が、溶着判定用突起２２の突出先端面２２ａの幅方向Ｙの寸法ｗ２を上回るように構成されるのが好ましい。本構成によれば、凹部１５に対する溶着判定用突起２２の接触面積が、第２樹脂部材２０の接合面２１に対する溶着用リブ１３の接触面積を下回るため、溶着判定用突起２２の溶着が溶着用リブ１３の溶着の妨げになるのを抑制することができる。即ち、溶着判定用突起２２は、溶着用リブ１３に比べて溶融し易く凹部１５に強干渉したときに溶着用リブ１３の溶着を妨げにくい。その結果、溶着用リブ１３における溶着力が溶着判定用突起２２の影響によって低下するのを抑制できる。

また、図２の断面について、凹部１５の底面の幅方向Ｙの寸法ｗ３が、溶着判定用突起２２の寸法ｗ２を上回るように構成されるのが好ましい。本構成によれば、溶着判定用突起２２を凹部１５に位置合わせした状態で、その突出先端面２２ａを凹部１５の底面に接合させ易くなる。

溶着用リブ１３の突出先端面１３ａの幅方向Ｙの寸法については適宜に設定可能であるが、この幅方向Ｙの寸法が１～５ｍｍまでの範囲に入るように設定されるのが好ましい。特に好ましくは、この幅方向Ｙの寸法が２～３ｍｍまでの範囲に入るように設定される。

また、溶着用リブ１３は、そのリブ高さｈ１が０．２～１ｍｍまでの範囲に入るように設定されるのが好ましい。特に好ましくは、このリブ高さｈ１が０．４～０．６ｍｍまでの範囲に入るように設定される。

レーザー溶着構造１０１は、上記の溶着準備状態で、第１樹脂部材１０のレーザー光照射面１２のうち溶着用リブ１３に対応した第１領域１２ａと隣接部１４の凹部１５に対応した第２領域１２ｂとのそれぞれへのレーザー光照射により第２領域１２ｂに溶着歪（後述の「溶着歪Ｃ」）が生じたか否かによって溶着用リブ１３の溶着状態が判定可能となるように構成されている。

なお、上記のレーザー溶着構造１０１と同様の構造を、バックドア３において、或いはバックドア３以外の内装部品または外装部品において、樹脂製の２つのパネル部材を互いに重ね合わせてレーザー溶着によって接合するのに採用することもできる。

次に、図３～図８を参照しながら実施形態１のレーザー溶着方法について説明する。このレーザー溶着方法は、第１樹脂部材１０と第２樹脂部材２０を板厚方向Ｘについて重ねて互いに溶着する溶着方法である。

図３に示されるように、このレーザー溶着方法は、第１ステップＳ１０１～第５ステップＳ１０５までの処理を順次実行することによって可能になる。なお、これらのステップに対して、必要に応じて１または複数のステップが追加されてもよいし、或いは複数のステップが統合されてもよい。

図３中の第１ステップＳ１０１は、上記のレーザー光透過性の第１樹脂部材１０と、上記のレーザー光吸収性の第２樹脂部材２０と、をそれぞれ準備して、所定の受け治具（図示省略）にセットする準備ステップである。この第１ステップＳ１０１によれば、第１樹脂部材１０の下方に第２樹脂部材２０を配置して重ね合わせた状態で位置決めされる。

このとき、第１樹脂部材１０を第２樹脂部材２０に空間部Ｓを隔てて対向させ、且つ第１樹脂部材１０に設けられている溶着用リブ１３の突出先端面１３ａを第２樹脂部材２０の接合面２１に押し付けた加圧状態（図２を参照）で、第１樹脂部材１０の凹部１５と第２樹脂部材２０に設けられている溶着判定用突起２２の突出先端面２２ａとの間に予め定めた隙間ｄを確保するようにセットする。

図３中の第２ステップＳ１０２と第３ステップＳ１０３はともに、第１ステップＳ１０１で第２樹脂部材２０の上に重ね合わせた第１樹脂部材１０のレーザー光照射面１２にレーザー光を照射する照射ステップである。

第２ステップＳ１０２は、第１樹脂部材１０のレーザー光照射面１２のうちの第１領域１２ａにレーザー光を照射する第１照射ステップである。これに対して、第３ステップＳ１０３は、第２ステップＳ１０２の後で、第１樹脂部材１０のレーザー光照射面１２のうちの第２領域１２ｂにレーザー光を照射する第２照射ステップである。

図５に示されるように、第２ステップＳ１０２では、第１ステップＳ１０１の後で、レーザー出力装置（図示省略）を第１樹脂部材１０のレーザー光照射面１２のうちの第１領域１２ａに向けて配置する。そして、このレーザー出力装置を、環状に設けられている溶着用リブ１３（図１を参照）に沿って予め設定された走査速度で走査しながらレーザー光Ｌを出力する。これにより、レーザー光照射面１２のうち溶着用リブ１３に対応した第１領域１２ａにレーザー光Ｌを所定の強度で照射する。このとき、レーザー出力装置は、ロボットアームを使用して、予め記憶されている溶着用リブ１３の位置情報に基づいて走査されるのが好ましい。

レーザー光照射面１２の第１領域１２ａに照射されたレーザー光Ｌは、その一部が第１樹脂部材１０の溶着用リブ１３に吸収され、その残部が溶着用リブ１３を透過する。そして、第１樹脂部材１０の溶着用リブ１３を透過したレーザー光Ｌは、第２樹脂部材２０の本体プレート部２０ａに吸収されて発熱し、溶融する。また、第２樹脂部材２０の接合面２１から第１樹脂部材１０の溶着用リブ１３へ熱伝導によって熱が伝わり、溶着用リブ１３が溶融する。これにより、溶着用リブ１３と本体プレート部２０ａの接合面２１の近傍とが互いに溶け合い、溶着用リブ１３の突出先端面１３ａと接合面２１との境界に溶着部Ａが形成される。

図６に示されるように、第２ステップＳ１０２により溶着用リブ１３が溶融することによってその突出量が小さくなる。このとき、溶着用リブ１３の突出量が小さくなった分の寸法（板厚方向Ｘの溶着用リブ１３の潰れ量）を溶融代Ｍとすると、この溶融代Ｍは、溶着用リブ１３の溶着前のリブ高さｈ１（図５を参照）から溶着用リブ１３の溶着後のリブ高さｈ３（図６を参照）を差し引いた値として算出される。

溶着用リブ１３について溶融代Ｍと溶着強度との関係を予め把握しておいて、この溶融代Ｍの管理下限値Ｍａを、第１樹脂部材１０の凹部１５と溶着判定用突起２２との間の隙間ｄとすることによって、溶着用リブ１３について所望の溶着強度のうちの最小値（溶融代Ｍが管理下限値Ｍａであるときの溶着強度）を少なくとも得ることが可能になる。

図６に示されるように、第３ステップＳ１０３では、第２ステップＳ１０２の後で、第１ステップＳ１０１で用いたレーザー出力装置を使用して、今度は第１樹脂部材１０のレーザー光照射面１２のうち凹部１５に対応した第２領域１２ｂにレーザー光Ｌを同一強度で照射する。このとき、レーザー出力装置は、ロボットアームを使用して、予め記憶されている溶着判定用突起２２の位置情報に基づいて走査されるのが好ましい。

レーザー光照射面１２の第２領域１２ｂに照射されたレーザー光Ｌは、その一部が第１樹脂部材１０の凹部１５に吸収され、その残部が凹部１５を透過する。ここで、凹部１５の底面に溶着判定用突起２２の突出先端面２２ａが当接して隙間ｄ（図５を参照）が無くなるまで、溶着用リブ１３が板厚方向Ｘに潰れている場合、第１樹脂部材１０の凹部１５を透過したレーザー光Ｌは、第２樹脂部材２０の溶着判定用突起２２に吸収されて発熱し、溶融する。また、溶着判定用突起２２の突出先端面２２ａから第１樹脂部材１０の凹部１５へ熱伝導によって熱が伝わり、凹部１５が溶融する。

これにより、溶着用リブ１３と溶着判定用突起２２と凹部１５の近傍とが互いに溶け合い、溶着判定用突起２２の突出先端面２２ａと凹部１５の底面との境界に溶着部Ｂが形成される。一方で、凹部１５の底面に溶着判定用突起２２の突出先端面２２ａが当接することなく隙間ｄ（図５を参照）が残っている場合には、溶着部Ｂが形成されない。

なお、このレーザー溶着方法では、種々の波長のレーザー光Ｌを使用できる。例えば、８０８ｎｍ、８４０ｎｍ、９４０ｎｍ、９８０ｎｍ等の波長を有する半導体レーザーや、１０６４ｎｍの波長を有するＹＡＧレーザー等から出力される光をレーザー光Ｌとして使用できる。また、溶着判定用突起２２が溶着用リブ１３よりも小さい場合、必要に応じて、レーザー光照射面１２の第２領域１２ｂに照射するレーザー光Ｌの強度を、レーザー光照射面１２の第１領域１２ａに照射するレーザー光Ｌの強度よりも弱くすることもできる。

図３中の第４ステップＳ１０４は、レーザー光Ｌの照射を停止して自然放置することによって冷却固化を行うステップである。この第４ステップＳ１０４によれば、溶着部Ａが冷却固化し、また溶着部Ｂが形成されている場合にこの溶着部Ｂが冷却固化する。さらに、溶着部Ｂが形成されている場合には、冷却固化時の熱収縮の影響で、レーザー光照射面１２の第２領域１２ｂに「ヒケ」と呼ばれる溶着歪Ｃが生じる（図７を参照）。これに対して、溶着部Ｂが形成されていない場合には、第２領域１２ｂに溶着歪Ｃが生じない（図８を参照）。

図３中の第５ステップＳ１０５は、第３ステップＳ１０３によりレーザー光照射面１２の第２領域１２ｂに溶着歪Ｃが生じたか否かによって溶着用リブ１３の溶着状態を判定する溶着判定ステップである。この第５ステップＳ１０５は、具体的には、図４の溶着状態判定のフローにしたがってステップＳ１０５ａ～Ｓ１０５ｄを実行することによって可能になる。

ステップＳ１０５ａは、ユーザーがレーザー光照射面１２の第２領域１２ｂを目視するステップである。このステップＳ１０５ａによれば、レーザー光照射面１２の第２領域１２ｂの変化を確認することができる。なお、これに代えて、レーザー光照射面１２の第２領域１２ｂを撮影してその撮影画像に基づいて第２領域１２ｂの変化を確認するようにしてもよい。

ステップＳ１０５ｂは、レーザー光照射面１２の第２領域１２ｂに、全ての溶着判定用突起２２に対応する溶着歪Ｃが生じているか否かを確認するステップである。全ての溶着判定用突起２２に対応する溶着歪Ｃが生じていることが確認された場合（ステップＳ１０５ｂの「Ｙｅｓ」の場合）にステップＳ１０５ｃにすすみ、そうでない場合（ステップＳ１０５ｂの「Ｎｏ」の場合）にステップＳ１０５ｄにすすむ。

ステップＳ１０５ｃでは、溶着用リブ１３は、全ての溶着判定用突起２２に隣接する部位において溶着状態が良好であり、所望の溶着強度を確保できていると判定される（図７を参照）。これに対して、ステップＳ１０５ｄでは、溶着用リブ１３は、その全部或いは一部において溶着状態が良好でなく、所望の溶着強度を確保できていないと判定される（図８を参照）。ステップＳ１０５ｂで全ての溶着判定用突起２２に対応する溶着歪Ｃの有無を確認することによって、溶着用リブ１３にその溶着強度が十分な位置と不十分な位置が存在するようなバラツキが発生する不具合を解消することができる。

上述の実施形態１によれば、以下のような作用効果が得られる。

レーザー光透過性を有する第１樹脂部材１０と、レーザー光吸収性を有する第２樹脂部材２０と、を溶着するとき、第１樹脂部材１０は、第２樹脂部材２０の接合面２１に向けて突出する溶着用リブ１３において第２樹脂部材２０にレーザー光照射により溶着される。一方で、第２樹脂部材２０から第１樹脂部材１０の接合面１１に向けて突出する溶着判定用突起２２は、第１樹脂部材１０の接合面１１のうち溶着用リブ１３に隣接する隣接部１４（凹部１５）にレーザー光照射により溶着されるときに、溶着用リブ１３の溶着状態の判定に使用される。

このとき、第１樹脂部材１０のレーザー光照射面１２のうち凹部１５に対応した第２領域１２ｂに溶着歪Ｃが生じたか否かによって溶着用リブ１３の溶着状態が判定される。即ち、第２領域１２ｂに溶着歪Ｃが生じたときには、溶着判定用突起２２と凹部１５との隙間ｄが無くなっており溶着用リブ１３の溶融代Ｍが十分に確保できているため溶着用リブ１３の溶着状態が良好であると判定できる。これに対して、第２領域１２ｂに溶着歪Ｃが生じないときには、溶着判定用突起２２と凹部１５との隙間ｄが残っており溶着用リブ１３の溶融代Ｍが十分に確保できていないため溶着用リブ１３の溶着状態が良好でないと判定できる。

ユーザーはレーザー光照射後に第１樹脂部材１０のレーザー光照射面１２を目視や画像などによって確認するのみで、溶着用リブ１３の溶着状態を工具や治具を使用することなく簡単に判定することができる。また、工具や治具を使用して寸法測定を行うときの測定誤差等の影響を無くすことができるため、溶着用リブ１３の溶着状態の判定精度が高まる。さらに、溶着判定用突起２２を用いるため、第１樹脂部材１０に深さ測定用ゲージのような測定治具を挿入するための貫通穴を設ける必要がなく、外観上の見栄えが損なわれるのを防ぐのに有効である。

したがって、実施形態１によれば、レーザー光透過性を有する第１樹脂部材１０とレーザー光吸収性を有する第２樹脂部材２０との溶着状態を簡単で精度良く判定することが可能になる。

上述の実施形態１によれば、第１樹脂部材１０のうち溶着判定用突起２２が溶着される隣接部１４に凹部１５を設け、この凹部１５に溶着判定用突起２２を対向させて配置することで、凹部１５を設けない場合に比べて隣接部１４が薄肉になる。そして、隣接部１４の薄肉化によって溶着判定用突起２２の溶着時に溶着歪Ｃが生じやすくなるため、溶着用リブ１３の溶着状態の判定精度をより高めることができる。

上述の実施形態１によれば、レーザー光照射面１２の第２領域１２ｂに溶着歪Ｃが生じた場合、ユーザーは溶着用リブ１３の溶融代Ｍが管理下限値Ｍａに達したか、或いは管理下限値Ｍａを上回ったことを確認できる。これにより、ユーザーは溶着用リブ１３の溶着に最低限必要な溶着強度を容易に管理することが可能になる。

以下、上述の実施形態１に関連する他の実施形態について図面を参照しつつ説明する。他の実施形態において、実施形態１の要素と同一の要素には同一の符号を付しており、当該同一の要素についての説明を省略する。

（実施形態２）
図９に示されるように、実施形態２のレーザー溶着構造１０２は、第１樹脂部材１０の断面形状が実施形態１のレーザー溶着構造１０１のものと相違している。レーザー溶着構造１０１では、第１樹脂部材１０の隣接部１４に凹部１５が設けられているのに対して、このレーザー溶着構造１０２では、隣接部１４に凹部１５に相当する部位が設けられていない。即ち、第１樹脂部材１０の本体プレート部１０ａ自体によって隣接部１４が構成されている。

レーザー溶着構造１０２の溶着準備状態では、溶着用リブ１３の突出先端面１３ａが第２樹脂部材２０の接合面２１に押し付けられ、且つ、溶着判定用突起２２の突出先端面２２ａが第１樹脂部材１０の隣接部１４に隙間ｄを隔てて配置される。

実施形態２のレーザー溶着方法は、実施形態１のレーザー溶着方法の場合と同様に、図３及び図４に示されるフローチャートを適用して実行される。

その他の構成及び方法は、実施形態１の場合と同様である。

実施形態２によれば、第１樹脂部材１０の隣接部１４の断面形状を簡素化することができる。

その他、実施形態１の場合と同様の作用効果を奏する。

本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の応用や変形が考えられる。例えば、上述の実施形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上述の実施形態では、第１樹脂部材１０に溶着用リブ１３を連続的に設け、且つ第２樹脂部材２０に複数の溶着判定用突起２２を溶着用リブ１３に沿って断続的に設ける場合について例示したが、これに代えて、連続的に設けた溶着用リブ１３に沿って溶着判定用突起２２を連続的に設けたり、断続的に設けた複数の溶着用リブ１３に沿って溶着判定用突起２２を連続的或いは断続的に設けたりするようにしてもよい。

上述の実施形態では、車両１のバックドア３におけるレーザー溶着技術について例示したが、このレーザー溶着技術を、車両１におけるバックドア３以外の樹脂部品や、車両１以外の樹脂部品などのレーザー溶着技術に適用できることは勿論である。

１０ 第１樹脂部材
１１ 接合面
１２ レーザー光照射面
１２ａ 第１領域
１２ｂ 第２領域
１３ 溶着用リブ
２０ 第２樹脂部材
２１ 接合面
２２ 溶着判定用突起
１０１，１０２ レーザー溶着構造
Ｃ 溶着歪
ｄ 隙間
Ｌ レーザー光
Ｍ 溶融代
Ｍａ 管理下限値
Ｓ１０１ 第１ステップ（準備ステップ）
Ｓ１０２ 第２ステップ（第１照射ステップ）
Ｓ１０３ 第３ステップ（第２照射ステップ）
Ｓ１０５ 第５ステップ（溶着判定ステップ）
Ｘ１ 溶着用リブの突出方向
Ｘ２ 溶着判定用突起の突出方向

Claims (6)

1. レーザー光透過性を有する第１樹脂部材と、レーザー光吸収性を有する第２樹脂部材と、を溶着するためのレーザー溶着構造であって、
   上記第１樹脂部材は、上記第２樹脂部材の接合面に向けて突出する溶着用リブを有し、
   上記第２樹脂部材は、上記第１樹脂部材の接合面に向けて突出する溶着判定用突起を有し、
   上記第１樹脂部材の上記接合面とは反対側の面をレーザー光照射面としたとき、上記溶着用リブが上記第２樹脂部材の上記接合面に押し付けられ、且つ、上記溶着判定用突起が上記第１樹脂部材の上記接合面のうち上記溶着用リブに隣接する隣接部に隙間を隔てて配置された状態で、上記レーザー光照射面の上記溶着用リブに対応した第１領域と上記隣接部に対応した第２領域とのそれぞれへのレーザー光照射により上記第２領域に溶着歪が生じたか否かによって上記溶着用リブの溶着状態が判定可能となるように構成されている、レーザー溶着構造。
2. 上記第１樹脂部材の上記隣接部には、上記接合面が上記溶着判定用突起の突出方向に凹んだ凹部が設けられており、上記溶着判定用突起が上記凹部に上記隙間を隔てて配置される、請求項１に記載のレーザー溶着構造。
3. 上記レーザー光照射面の上記第１領域へのレーザー光照射時に上記溶着用リブが溶融してその突出量が小さくなる溶融代の管理下限値が上記隙間とされる、請求項１または２に記載のレーザー溶着構造。
4. レーザー光透過性を有する第１樹脂部材と、レーザー光吸収性を有する第２樹脂部材と、を溶着するレーザー溶着方法であって、
   上記第１樹脂部材は、上記第２樹脂部材の接合面に向けて突出する溶着用リブを有し、
   上記第２樹脂部材は、上記第１樹脂部材の接合面に向けて突出する溶着判定用突起を有し、
   上記第１樹脂部材の上記接合面とは反対側の面をレーザー光照射面としたとき、上記溶着用リブを上記第２樹脂部材の上記接合面に押し付け、且つ、上記溶着判定用突起を上記第１樹脂部材の上記接合面のうち上記溶着用リブに隣接する隣接部に隙間を隔てて配置する準備ステップと、
   上記準備ステップの後で、上記レーザー光照射面の上記溶着用リブに対応した第１領域にレーザー光を照射する第１照射ステップと、
   上記第１照射ステップの後で、上記レーザー光照射面の上記隣接部に対応した第２領域にレーザー光を照射する第２照射ステップと、
   上記第２照射ステップにより上記第２領域に溶着歪が生じたか否かによって上記溶着用リブの溶着状態を判定する溶着判定ステップと、
   を有する、レーザー溶着方法。
5. 上記第１樹脂部材の上記隣接部には、上記接合面が上記溶着判定用突起の突出方向に凹んだ凹部が設けられており、上記準備ステップで上記溶着判定用突起を上記凹部に上記隙間を隔てて配置する、請求項４に記載のレーザー溶着方法。
6. 上記準備ステップでは、上記第１照射ステップのレーザー光照射時に上記溶着用リブが溶融してその突出量が小さくなる溶融代の管理下限値を上記隙間とする、請求項４または５に記載のレーザー溶着方法。

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