JP4009432B2 - Laser welding method for vehicular lamp - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用灯具のレーザ溶着方法に関し、詳しくはレーザ溶着を利用してレンズとボディとを一体的に接合する車両用灯具のレーザ溶着方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車のヘッドライト等の車両用灯具は、一般に、レンズと、ランプ及びリフレクタ(反射鏡)を保持するボディとが一体的に接合された構造となっている。このレンズとボディとの接合方法として、特開2000−294012号公報には、レーザ溶着を利用する方法が開示されている。
【0003】
レーザ溶着によるレンズとボディとの接合では、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディとの当接端部同士を重ね合わせ、ボディの当接端部に向けてレンズ側からレーザ光を照射する。これにより、レンズを透過したレーザ光がボディの当接端部に到達して吸収され、この当接端部に吸収されたレーザ光がエネルギーとして蓄積される。その結果、ボディの当接端部が加熱溶融されるとともに、このボディの当接端部からの熱伝達によりレンズの当接端部が加熱溶融される。この状態で、レンズ及びボディの当接端部同士を圧着させれば、両者を一体的に接合することができる。
【0004】
そして、上記特開2000−294012号公報に開示された車両用灯具では、上記レンズの材質として、透明性、耐熱性や強度等の観点から、PC(ポリカーボネート)やPMMA(ポリメタクリル酸メチル)等が用いられており、また上記ボディの材質として、耐熱性や強度等の観点から、PCを含むポリマーアロイ、具体的にはPCとAAS(アクリル・アクリロニトリル・スチレンポリマー)、PCとABS(アリクロニトリル・ブタジエン・スチレンポリマー)、PCとPET(ポリエチレンテレフタレート)又はPCとPBT(ポリブチレンテレフタレート)等のポリマーアロイ等が用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、レンズ及びボディに用いられるPC自体は、一般に、レーザ光の透過率が80〜95%程度あり、また衝撃強さ、耐熱性及び寸法安定性等に優れている。しかし、このPCは、ある一定のストレスレベルを超えるとクラック(ストレスクラック)が発生し易いという特性を有する。そして、このストレスクラックは、熱影響部(溶融はしていないが、組織や機械的性質が変化した部分)や熱劣化した部分等で特に発生し易い。
【0006】
このため、PC製レンズに対して、PCを含むポリマーアロイからなるボディをレーザ溶着する場合、以下に示すようにボディ側にストレスクラックが発生し易く、またこのストレスクラックの発生を抑制することが困難であるため、ボディの強度面における信頼性が低下するという問題がある。
【0007】
すなわち、レーザ透過側のレンズは、レーザ溶着時、PCの高透過性によりレーザ透過中におけるレーザ吸収による内部発熱がほとんどなく、レーザ吸収側のボディからの熱伝達のみで加熱溶融され、しかもボディとの界面のみが溶融して溶着する。このため、レーザ透過側のレンズにおいては、熱影響部がほとんどなく(勿論、熱劣化もしていない)、ストレスクラックがほとんど発生しない。
【0008】
一方、レーザ吸収側のボディにおいては、レーザ光の吸収により直接加熱溶融されるとともに、PC製レンズにおける高透過性によりレーザ照射による熱的影響を大きく、かつ、敏感に受けることから、急激な温度上昇や入熱過大が発生し易く、熱影響部の形成や熱劣化の発生を抑えることが困難となる。このため、ボディにPCが含まれていると、ストレスクラックが発生し易くなる。
【0009】
ここに、上記ボディの溶着面における急激な温度上昇や入熱過大は、レーザの照射条件、例えばレーザの出力、照射密度や加工速度(移動速度)等を適宜設定することにより、ある程度は回避することができる。しかし、上述のとおりボディの溶着面はレーザ照射による熱的影響を大きく、かつ、敏感に受けることから、照射条件の小さな調整ミスや操作ミス等の影響を諸に受け、かかる調整ミス等があるとボディの溶着面温度が大きく変化してしまう。このため、単純な照射条件の調整によっては、ボディ溶着面における急激な温度上昇や入熱過大を確実に回避することが困難となり、したがってボディのストレスクラック発生を効果的に抑制することが困難となる。
【0010】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、PC製レンズに対してボディをレーザ溶着する場合に、ボディにおけるストレスクラックの発生を抑制しうる車両用灯具のレーザ溶着方法を提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する請求項1記載の車両用灯具のレーザ溶着方法は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディとの当接端部同士を当接させる当接工程と、
上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レンズの当接端部及び上記ボディの当接端部の各溶着面同士を加熱溶融させて溶着し、該レンズと該ボディとを一体的に接合する照射工程とからなる車両用灯具のレーザ溶着方法であって、
上記レンズはPC材からなるとともに上記ボディはPC系材からなり、かつ、該レンズの当接端部は嵌合凸部により構成されるとともに、該ボディの当接端部は該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部により構成され、
上記当接工程では、該嵌合凸部と該嵌合凹部とを嵌合させ、上記照射工程では、該ボディの当接端部の溶着面である該嵌合凹部の内面のうちの少なくとも一部に対して上記レーザ光を斜め照射することを特徴とするものである。
【0012】
ここに、レーザ光を斜め照射するとは、レーザ光の入射角が0度を超え、かつ、90度未満であることを意味する。
【0015】
上記課題を解決する請求項2記載の車両用灯具のレーザ溶着方法は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるリフレクタとの当接端部同士を当接させる当接工程と、
上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レンズの当接端部、上記ボディの当接端部及び上記リフレクタの当接端部の各溶着面を加熱溶融させて溶着し、該レンズ、該ボディ及び該リフレクタを一体的に接合する照射工程とからなる車両用灯具のレーザ溶着方法であって、
上記レンズはPC材からなり、上記ボディはABS系材からなり、上記リフレクタはPET系材又はPBT系材からなり、
上記照射工程では、上記レンズ側から上記リフレクタの上記当接端部の溶着面に向けて上記レーザ光を照射するとともに、該溶着面で反射したレーザ光を上記レンズの上記当接端部内を透過させて上記ボディの上記当接端部の溶着面に到達させることにより、該レンズ及び該リフレクタ同士並びに該レンズ及び該ボディ同士を溶着することを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の車両用灯具のレーザ溶着方法は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディとの当接端部同士を当接させる当接工程と、該レンズ側からのレーザ光の照射により、該レンズの当接端部及び該ボディの当接端部の各溶着面同士を加熱溶融させて溶着し、該レンズと該ボディとを一体的に接合する照射工程とからなる。この照射工程において、レンズ側から照射されたレーザ光は該レンズ内を透過してボディの当接端部の溶着面に到達し、吸収される。このボディの溶着面に吸収されたレーザ光がエネルギーとして蓄積される結果、ボディの溶着面が加熱溶融されるとともに、このボディの溶着面からの熱伝達によりレンズの当接端部の溶着面が加熱溶融される。この状態で、レンズ及びボディの溶着面同士を圧着させれば、両者を一体的に接合することができる。
【0017】
こうして得られた接合部では、溶着面同士が溶融されて接合されており、該溶着面同士の間では両部材を構成する両樹脂が溶融して互いに入り込み絡まった状態が形成されているため、強固な接合状態を構成して高い接合強度及び耐圧強度を有している。
【0018】
ここに、請求項1記載の車両用灯具のレーザ溶着方法では、上記レンズはPC材からなるとともに上記ボディはPC系材からなり、かつ、該レンズの当接端部は嵌合凸部により構成されるとともに、該ボディの当接端部は該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部により構成され、上記当接工程では、該嵌合凸部と該嵌合凹部とを嵌合させ、上記照射工程では、該ボディの当接端部の溶着面である該嵌合凹部の内面のうちの少なくとも一部に対して上記レーザ光を斜め照射することを特徴とする。
【0019】
上記ボディを構成するPC系材とは、PC単独からなるPC材(レーザ光に対する所定の吸収性を付与すべく着色材が添加されたもの)、又はPCを含むアロイ材を意味する。アロイ材におけるPCの相手材としては、AAS、ABS、PBT、PET、PMMA、PA(ポリアミド)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)やエラストマー等を挙げることができる。なお、PC系材からなるボディには、レーザ光に対して所定の吸収性を有する吸収性樹脂材とすべく、必要に応じて、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色材を混入することができ、また必要に応じて、ガラス繊維やカーボン繊維等の補強繊維を添加してもよい。
【0020】
そして、上記照射工程で、レーザ光を斜め照射することにより、ボディにおけるストレスクラックの発生を容易、かつ、効果的に抑制することが可能となる。
【0021】
すなわち、ボディの溶着面に対してレーザ光を斜め照射(以下、単に「斜め照射」という)する場合は、該溶着面に対して垂直方向から照射(以下、単に「垂直照射」という)する場合と比較して、該溶着面で反射するレーザ光が多くなる分だけ、該溶着面に吸収されるレーザ光のエネルギが小さくなる。このため、斜め照射の場合は、ボディの溶着面においてレーザ照射により受ける熱的影響が垂直照射の場合と比較して小さくなる。したがって、斜め照射によれば、前述したようにレーザの照射条件を適宜設定することによりボディの溶着面における急激な温度上昇や入熱過大を回避しようとする場合に、たとえ照射条件の小さな調整ミス等が多少あったとしても、垂直照射の場合のようにボディの溶着面温度が大きく変化するようなことはなく、急激な温度上昇や入熱過大を回避することが容易となる。したがって、斜め照射によれば、単純な照射条件の調整によっても、ボディのストレスクラック発生を容易、かつ、効果的に抑制することが可能となる。
【0022】
なお、PC材からなるレンズにおいては、前述のとおり、PCの高透過性によりレーザ透過中の内部発熱がほとんどなく、レーザ吸収側のボディからの熱伝達のみで加熱溶融され、しかもボディとの界面のみが溶融して溶着することから、前記熱影響部がほとんどなく、ストレスクラックがほとんど発生しない。
【0023】
したがって、請求項1に記載の車両用灯具のレーザ溶着方法によれば、レンズ及びボディの双方において、ストレスクラックの発生を効果的に抑えることができ、該ストレスクラック発生による強度低下の問題を効果的に抑制することが可能となる。
【0024】
また、レンズがPC材から構成されるとともに、ボディがPC系材から構成されていることから、レンズ及びボディの双方に含まれるPCの存在により、両者の溶着強度を向上させる上で有利となる。
【0025】
ところで、請求項1記載の車両用灯具のレーザ溶着方法では、照射工程で、ボディの溶着面に対してレーザ光を斜め照射することから、溶着面で反射するレーザ光が垂直照射の場合と比べて多くなる分だけ、レーザ溶着に使われないレーザ光のエネルギロスが大きくなり、コスト面及び生産性の面では不利となる。
【0026】
そこで、請求項1記載の車両用灯具のレーザ溶着方法では、透過性樹脂よりなるレンズの当接端部を嵌合凸部により構成するとともに、吸収性樹脂よりなるボディの当接端部を該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部により構成し、前記当接工程では、該嵌合凸部と該嵌合凹部とを嵌合させ、前記照射工程では、該嵌合凹部の内面のうちの少なくとも一部に対してレーザ光を斜め照射するようにしている。
【0027】
かかる態様によれば、嵌合凹部の内面のうちの少なくとも一部に斜め照射されたレーザ光を該面で反射させて嵌合凹部の内面の他の部分に到達させることができる。なお、反射光はレンズ側の嵌合凸部内を透過することになるが、PC材よりなるレンズの高透過性により、反射光の多くを他の部分に到達させることができる。このように、嵌合凹部の内面同士におけるレーザ光の反射の繰り返しを利用することにより、上記エネルギロスを低減させつつ、ボディの溶着面において分散した入熱状態として急激な温度上昇を効果的に抑えることができる。
【0032】
さらに、請求項2記載の車両用灯具のレーザ溶着方法は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂材からなるレンズと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるボディと、該レーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなるリフレクタとの当接端部同士を当接させる当接工程と、上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レンズの当接端部、上記ボディの当接端部及び上記リフレクタの当接端部の各溶着面を加熱溶融させて溶着し、該レンズ、該ボディ及び該リフレクタを一体的に接合する照射工程とからなる。
【0033】
上記レンズはPC材からなり、上記ボディはABS系材からなり、上記リフレクタはPET系材又はPBT系材からなり、上記照射工程では、上記レンズ側から上記リフレクタの上記当接端部の溶着面に向けて上記レーザ光を照射するとともに、該溶着面で反射したレーザ光を上記ボディの上記当接端部の溶着面に到達させることにより、該レンズ及び該リフレクタ同士並びに該レンズ及び該ボディ同士を溶着することを特徴とする。
【0034】
上記ボディを構成するABS系材とは、ABS単独からなるABS材(必要に応じてレーザ光に対する所定の吸収性を付与すべく着色材が添加されたもの)、又はABSを含むアロイ材を意味する。アロイ材におけるABSの相手材としては、AAS、PBT、PET、PMMA、PA(ポリアミド)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)やエラストマー等を挙げることができる。なお、ABS系材からなるボディには、レーザ光に対して所定の吸収性を有する吸収性樹脂材とすべく、必要に応じて、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色材を混入することができ、また必要に応じて、ガラス繊維やカーボン繊維等の補強繊維を添加してもよい。
【0035】
上記リフレクタを構成するPET系材とは、PET単独からなるPET材(必要に応じてレーザ光に対する所定の吸収性を付与すべく着色材が添加されたもの)又はPETを含むアロイ材を意味する。アロイ材におけるPETの相手材としては、AAS、ABS、PBT、PMMA、PA(ポリアミド)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)やエラストマー等を挙げることができる。同様に、上記リフレクタを構成するPBT材とは、PBT単独からなるPBT材(必要に応じてレーザ光に対する所定の吸収性を付与すべく着色材が添加されたもの)又はPBTを含むアロイ材を意味する。アロイ材におけるPBTの相手材としては、AAS、ABS、PET、PMMA、PA(ポリアミド)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)やエラストマー等を挙げることができる。なお、PET系材又はPBT系材からなるリフレクタには、レーザ光に対して所定の吸収性を有する吸収性樹脂材とすべく、必要に応じて、カーボンブラック、染料や顔料等の所定の着色材を混入することができ、また必要に応じて、ガラス繊維やカーボン繊維等の補強繊維を添加してもよい。
【0036】
そして、上記照射工程で、レンズ側からリフレクタの当接端部の溶着面に向けてレーザ光を照射するとともに、該溶着面で反射したレーザ光をレンズの当接端部内を透過させてボディの当接端部の溶着面に到達させることにより、ボディにおけるストレスクラックの発生を抑制しつつ、該レンズ及び該リフレクタ同士並びに該レンズ及び該ボディ同士を溶着することが可能となる。
【0037】
すなわち、レンズ側からリフレクタの溶着面に照射されたレーザ光は、その一部が該リフレクタの溶着面に吸収されるとともに、残りが該溶着面で反射してボディの溶着面に到達する。このため、リフレクタの溶着面が加熱溶融されるとともに、該溶着面と当接するレンズの溶着面がリフレクタの溶着面からの熱伝達により加熱溶融され、レンズ及びリフレクタの溶着面同士の溶着が可能となる。また、リフレクタの溶着面で反射したレーザ光がボディの溶着面に到達し、吸収されることにより、該ボディの溶着面が加熱溶融されるとともに、該溶着面と当接するレンズの溶着面がボディの溶着面からの熱伝達により加熱溶融され、レンズ及びボディの溶着面同士の溶着が可能となる。
【0038】
一方、上記レンズを構成するPC材と、上記ボディを構成するABS系材とは、異種材ではあるが、互いに相溶性のある相溶系の材料であるため、レーザ溶着が可能となる。
【0039】
また、上記ボディを構成するABS系材に含まれるABSは、ストレスクラックの発生しにくい材料である反面、PCと比較して、低融点(約170℃)で耐熱性の低い材料である。このため、ABS系材よりなるボディはストレスクラック発生の問題を効果的に解消しうる反面、仮にレンズ側から直接ABS系材よりなるボディにレーザ光を照射すると、熱劣化が発生し易くなるという問題がある。なお、レンズ側から直接ABS系材よりなるボディにレーザ光を照射する場合であっても、レーザの照射条件を適宜調整すれば、ボディにおける熱劣化の発生自体は抑えることができる。しかし、この場合はボディの溶着面における入熱不足及び該溶着面からレンズの溶着面への熱伝達不足により、溶着界面におけるボディ及びレンズの溶融不足が起こり、十分な溶着強度を確保することが不可能又は困難となる。
【0040】
この点、請求項2記載の発明では、上述のとおりレンズ側からのレーザ光をまずリフレクタに照射し、その反射光をレンズの当接端部内を透過させてボディに照射している。このため、ボディの溶接面に到達するレーザ光は、レンズ側から直接照射される場合と比較して、リフレクタの溶着面で吸収される分及び反射光がレンズの当接端部内を透過する間に該レンズ内で吸収される分だけ、エネルギが低いものとなる。したがって、耐熱性の低いABS系材からなるボディであっても、ボディの溶着面における熱劣化を効果的に抑えることができる。
【0041】
しかも、レンズの当接端部は、レンズ側からリフレクタの溶着面に向かって照射されたレーザ光が該溶着面に向かう際、及び該溶着面で反射した反射光がボディの溶着面に向かう際の少なくとも2回にわたってレーザ光が透過しており、反射光が透過する回数が多い分だけより大きく内部発熱している。すなわち、レンズの当接端部は、反射光の透過により予熱された状態となっている。このため、かかる予熱分だけ、ボディ及びレンズ間の十分な溶着強度を確保するめに必要なボディの溶着面からレンズの溶着面への熱伝達量、ひいてはボディの溶着面における入熱量を少なくすることができる。したがって、ボディの溶着面における入熱量が、ABSの熱劣化を防止しうる程度に低減された場合であっても、ボディ及びレンズ間における溶着強度を十分に確保することが可能となる。
【0042】
よって、請求項2記載の発明によれば、レンズ及びボディ間における溶着強度を十分に確保しつつ、ボディの熱劣化の発生を抑えることができ、しかもレンズ及びボディの双方におけるストレスクラックの発生を効果的に抑えて、該ストレスクラック発生による強度低下の問題を効果的に抑制することが可能となる。
【0043】
なお、レンズ側からレーザ光が直接照射されるリフレクタはPET系材又はPBT系材からなり、前述のとおりPET系材又はPBT系材はストレスクラックが発生しにくい材料であることから、リフレクタにおいてはレーザ光が直接照射されてもストレスクラックの問題は発生しない。
【0044】
また、上記ボディに採用されるABSは、PC、PETやPBT等と比べて低価格であるため、コスト面でも有利となる。
【0045】
さらに、上記照射工程では、リフレクタの溶着面でのレーザ光の反射を利用して、レンズ及びリフレクタ同士並びにレンズ及びボディ同士を同時にレーザ溶着することができる。すなわち、一度のレーザ溶着により、レンズ、ボディ及びリフレクタの三者を一体的に接合することができるので、車両用灯具の生産性を向上させる上で有利となる。
【0046】
なお、加熱源として用いるレーザ光の種類としては、レーザ光を透過させる透過性樹脂材の吸収スペクトルや板厚(透過長)等との関係で、透過性樹脂材内での透過率が所定値以上となるような波長を有するものが適宜選定される。例えば、YAG:Nd3+レーザ(レーザ光の波長:1060nm)や半導体レーザ(レーザ光の波長:500〜1000nm)を用いることができる。
【0047】
また、レーザの出力、照射密度や加工速度(移動速度)等の照射条件は、樹脂の種類等に応じて適宜設定可能である。
【0048】
【実施例】
以下、本発明の具体的な実施例を図面に基づいて説明する。
【0049】
(実施例1)
図1〜図3に示す本実施例は、請求項1記載の車両用灯具のレーザ溶着方法を具現化したもので、車両用灯具としての自動車用ヘッドライトの製造に請求項1記載の発明を適用したものである。
【0050】
図1は、自動車用ヘッドライトを切断した斜視図であり、図2は接合構造を示す要部断面図である。
【0051】
このヘッドライトは、図1に示すように、レンズ1と、ランプボディ2と、リフレクタ(反射鏡)3と、ランプ4と、カバー5とから構成された中空体である。
【0052】
レンズ1は、加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過樹脂材からなり、具体的にはPC材よりなる。
【0053】
ランプボディ2は、加熱源としてのレーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなり、具体的にはガラス繊維が30wt%、着色剤としてのカーボンブラックが適宜量添加されたPC系材(PCとPETとのアロイ材)よりなる。
【0054】
そして、レンズ1の当接端部10と、ボディ2の当接端部20とが当接された状態で、レーザ溶着により一体的に接合されている。
【0055】
また、ボディ2の内部には、エポキシ(BMC)よりなるリフレクタ3が接着剤等により配設、固定されており、ボディ2及びリフレクタ3の後方壁にそれぞれ貫設された貫孔2a及び3aにはランプ4が配設されるとともに、ボディ2の貫孔2aがカバー5で塞がれている。
【0056】
図2に示すように、レンズ1の当接端部10には、基端側(図2の左端側)に段部を残しつつ中空体の内側(図2の下側、以下同様)及び中空体の外側(図2の上側、以下同様)がテーパ状に切り欠かれるととものその先端部が切り落とされ、先端側へ漸次縮小して突出する形状に形成された嵌合凸部11が設けられている。この嵌合凸部11は、先端面11aと、中空体の内側及び外側の各テーパ外面11b及び11cと、各テーパ外面11b及び11cの基端に交差する内側及び外側の段状面11d及び11eとを有している。
【0057】
一方、ボディ2の当接端部20には、先端側(図2の左端側)へ漸次拡開して突出する形状に形成され、上記嵌合凸部11と嵌合可能な嵌合凹部21が設けられている。この嵌合凹部21は、上記先端面11aと互いに整合する底面21aと、各上記テーパ外面11b及び11cとそれぞれ互いに整合する中空体の内側及び外側の各テーパ内面21b及び21cと、各テーパ内面21b及び21cの先端に交差し、各上記段状面11d及び11eとそれぞれ互いに整合する中空体の内側及び外側の先端面21d及び21eとを有している。なお、底面21a並びに内側及び外側のテーパ内面21b及び21cにより、嵌合凹部21の内面が構成される。
【0058】
そして、レンズ1の嵌合凸部11及びボディ2の嵌合凹部21同士が嵌合されるとともに、先端面11a及び底面21a同士と、内側のテーパ外面11b及びテーパ内面21b同士と、外側のテーパ外面11c及びテーパ内面21c同士と、内側の段状面11d及び先端面21d同士と、外側の段状面11e及び先端面21e同士が、それぞれレーザ溶着により一体的に接合されている。
【0059】
なお、本実施例では、上記嵌合凸部11の先端面11a、各テーパ外面11b、11c及び各段状面11d、11e、並びに上記嵌合凹部21の底面21a、各テーパ内面21b、21c及び各先端面21d、21eがレーザ溶着により溶着される溶着面となる。
【0060】
上記構成を有する本実施例の樹脂成形品は、以下のようにして製造した。
【0061】
(当接工程)
まず、レンズ1及びボディ2を射出成形によりそれぞれ所定形状に形成した後、ボディ2の内面にリフレクターを配設、固定した。そして、レンズ1の当接端部10とボディ2の当接端部20とを当接させるとともに、レンズ1の嵌合凸部11とボディ2の嵌合凹部21とを嵌合した。
【0062】
(照射工程)
この状態で、ボディ2の嵌合凹部21の底面21aの一部(中空体の内側で図2の下側部分)、内側のテーパ内面21bの全体並びに内側及び外側の先端面21d及び21eの各面に対してそれぞれレーザ光が斜め方向から入射するように、透過性樹脂材としてのレンズ1側で中空体の外側から上記各面に向けてレーザ光6を斜め照射した(図2参照)。この斜め照射する際のレーザ光の入射角(θ)は、嵌合凹部21の底面21a及び各先端面21d、21eに対しては30度とし、嵌合凹部21の内側のテーパ内面21bに対しては45度とした(図3参照)。なお、嵌合凹部21の底面21aの一部(中空体の外側で図2の上側部分)及び外側のテーパ内面21cには、レーザ光を直接照射せずに、嵌合凹部21の底面21aの他の部分や内側のテーパ内面21b等で反射した反射光を照射した。また、レーザ光としてはYAG−ネオジウムレーザ光(波長1060nm)を用いた。照射条件は、出力:200〜400W、加工速度:5m/minとした。
【0063】
上記レーザ照射により、嵌合凹部21の内面における反射の繰り返しを利用しつつ、嵌合凹部21の内面全体、すなわち底面21a及び各テーパ内面21b、21cの全体にレーザ光を照射して、レンズ1の嵌合凸部11の各溶着面及びボディ2の嵌合凹部21の各溶着面同士を加熱溶融して溶着し、一体的に接合した。
【0064】
こうして得られた接合部では、各溶着面同士が溶融されて接合されており、該溶着面同士の間では両部材を構成する両樹脂が溶融して互いに入り込み絡まった状態が形成されているため、強固な接合状態を構成して高い接合強度及び耐圧強度を有している。
【0065】
また、本実施例では、嵌合凸部11の各溶着面及び嵌合凹部21の各溶着面同士のレーザ溶着による接合に加えて、レンズ1の嵌合凸部11とボディ2の嵌合凹部21との嵌合、及びレンズ1の各段状面11d、11eとボディ2の各先端面21d、21eとの係合により構造的にも強固な接合部となっているので、より高い接合強度及び耐圧強度を有している。
【0066】
さらに、本実施例では、レンズ1がPC材からなり、ボディ2がPC系材、すなわちPCを含むアロイ材からなる。このため、レンズ1及びボディ2の双方に含まれるPCの存在により、両者の溶着強度を向上させる上で有利となる。
【0067】
そして、PC材からなるレンズ1においては、PCの高透過性によりレーザ透過中の内部発熱がほとんどなく、レーザ吸収側のボディ2からの熱伝達のみで加熱溶融され、しかもボディとの界面のみが溶融して溶着することから、熱影響部がほとんどなく、ストレスクラックがほとんど発生しない。
【0068】
一方、PC系材からなるボディ2に対して、従来行われている一般的な垂直照射によるレーザ溶着をすれば、ストレスクラックの発生が問題となる。
【0069】
この点、本実施例では、上記照射工程で、ボディ2の各溶着面(嵌合凹部21の底面21a、内側のテーパ内面21b並びに内側及び外側の先端面21d及び21eの各面)に対してレーザ光を斜め照射している。このため、垂直照射する場合と比較して、各該溶着面で反射するレーザ光が多くなる分だけ、各該溶着面に吸収されるレーザ光のエネルギが小さくなり、各該溶着面においてレーザ照射により受ける熱的影響が小さくなる。したがって、レーザの照射条件を適宜設定することによりボディの各溶着面における急激な温度上昇や入熱過大を回避しようとする場合に、たとえ照射条件の小さな調整ミス等が多少あったとしても、垂直照射の場合のようにボディ2の溶着面温度が大きく変化するようなことはなく、急激な温度上昇や入熱過大を回避することが容易となる。よって、単純な照射条件の調整によっても、ボディ2のストレスクラック発生を容易、かつ、効果的に抑制することが可能となる。
【0070】
また、本実施例では、透過性樹脂よりなるレンズ1の当接端部10を嵌合凸部11により構成するとともに、吸収性樹脂よりなるボディ2の当接端部20を嵌合凸部11と嵌合可能な嵌合凹部21により構成し、嵌合凹部21の内面のうちの一部に対してレーザ光を斜め照射し、該嵌合凹部21の内面における反射の繰り返しを利用して、該内面全体にレーザ光を照射している。このため、エネルギロスを低減させつつ、ボディ2の溶着面において分散した入熱状態として急激な温度上昇を効果的に抑えることができる。
【0071】
なお、この実施例では、ボディ2を構成するPC系材として、PCとPETとのアロイ材を採用したが、この他に、PC単独からなるPC材(レーザ光に対する所定の吸収性を付与すべく着色材が添加されたもの)や、AAS、ABS、PBT、PMMA、PA、PE、PP又はエラストマーとPCとのアロイ材を採用しても、同様の作用効果を達成することができる。
【0072】
(参考例)
本参考例は、ボディ2の樹脂材料を変更したこと以外は、前記実施例1と同様の構成を有する。
【0073】
すなわち、本参考例に係るヘッドライトは、吸収性樹脂としてのボディ2がPET材からなる。
【0074】
ボディ2を構成するPET材は、ストレスクラックの発生しにくい材料である。このため、かかる材料をボディ2に採用することにより、PC材よりなるレンズ1に対してボディ2をレーザ溶着しても、ボディ2にストレスクラックがほとんど発生しない。したがって、ボディ2におけるストレスクラックの発生をより効果的に抑えることができる。
【0075】
その他の作用効果は前記実施例1と同様である。
【0076】
なお、この参考例では、ボディ2の樹脂材料としてPET材を採用したが、これの代わりに、PETとABSとのアロイ材、又はPBT材若しくはPBTとABSとのアロイ材を採用しても、PET材を採用した場合と同様の作用効果を達成することができる。
【0077】
また、ボディ2の樹脂材料として、PET材若しくはPETとABSとのアロイ材、又はPBT材若しくはPBTとABSとのアロイ材を採用した場合は、こら等の材料特性によりストレスクラックの発生を抑制することができることから、レーザ光を斜め照射しない場合であっても、ボディ2におけるストレスクラックの発生を効果的に抑制することが可能となる。
【0078】
(実施例2)
図4及び図5に示す本実施例は、請求項2記載の車両用灯具のレーザ溶着方法を具現化したものである。
【0079】
すなわち、本実施例では、レンズ1が加熱源としてのレーザ光に対して透過性のある透過性樹脂からなり、具体的にはPC材よりなる。
【0080】
ボディ2は、加熱源としてのレーザ光に対して吸収性のある透過樹脂材からなり、具体的にはガラス繊維が30wt%、着色剤としてのカーボンブラックが適宜量添加されたABS材よりなる。
【0081】
また、リフレクタ3が、加熱源としてのレーザ光に対して吸収性のある吸収性樹脂材からなり、具体的にはガラス繊維が30wt%、着色剤としてのカーボンブラックが適宜量添加されたPET材よりなる。
【0082】
そして、レンズ1の当接端部10と、ボディ2の当接端部20と、リフレクタ3の当接端部30が当接された状態で、こらら三者の当接端部10、20及び30がレーザ溶着により一体的に接合されている。
【0083】
具体的には、図5に示すように、レンズ1の当接端部10は、前記実施例1と同様の嵌合凸部11が形成されている。
【0084】
一方、ボディ2の当接端部20は、前記実施例1で示した嵌合凹部21の内側(図5の下側)の壁部を切り欠いた形状をなしている。すなわち、このボディ2の嵌合凹部21は、先端側(図5の左端側)へ漸次拡開して突出する形状に形成されるとともに、一方側(中空体の内側、図5の下側)の壁部が切り欠かれた形状をなし、嵌合凸部11の先端面11a及びリフレクタ3の当接端部30の第2側端面(図5の右側の端面)30cが整合して当接する段状底面21fと、嵌合凸部11の外側(図5の上側)のテーパ外面11cと互いに整合して当接する外側のテーパ内面21cと、該テーパ内面21cの先端に交差し、嵌合凸部11の外側の段状面11eと互いに整合して当接する外側の先端面21eとを有している。
【0085】
また、リフレクタ3の当接端部30は、嵌合凸部11の内側のテーパ外面11bと互いに整合して当接する傾斜先端面30aと、嵌合凸部11の内側の段状面11dと互いに整合して当接する第1側端面(図5の左側の端面)30bと、上記第2側端面30cとを有している。
【0086】
そして、レンズ1の嵌合凸部11及びボディ2の嵌合凹部21同士が嵌合されるとともに、嵌合された嵌合凸部11及び嵌合凹部21間に形成される凹部内にリフレクタ3の当接端部30の嵌合先端部が嵌合され、嵌合凸部11の内側の段状面11d及びリフレクタ3の第1側端面30b同士と、嵌合凸部11の内側のテーパ外面11b及びリフレクタ3の傾斜先端面30a同士と、嵌合凸部11の先端面11a及び嵌合凹部21の段状底面21f同士と、嵌合凸部11の外側のテーパ外面11c及び嵌合凹部21の外側のテーパ内面21c同士とが、それぞれレーザ溶着により一体的に接合されている。
【0087】
なお、本実施例では、上記嵌合凸部11の先端面11a、各テーパ外面11b、11c及び内側の段状面11d、並びに上記嵌合凹部21の段状底面21eの一部(段状底面21eのうち嵌合凸部11の先端面11aが当接する部分)及び外側のテーパ内面21c、並びにリフレクタ3の第1側端面30b及び傾斜先端面30aがレーザ溶着により溶着される溶着面となる。
【0088】
上記構成を有する本実施例の樹脂成形品は、以下のようにして製造した。
【0089】
(当接工程)
まず、レンズ1、ボディ2及びリフレクタ3を射出成形によりそれぞれ所定形状に形成した後、ボディ2の内側にリフレクターを配設しつつ、レンズ1の当接端部10、ボディ2の当接端部20及びリフレクタ3の当接端部30を当接させるとともに、レンズ1の嵌合凸部11とボディ2の嵌合凹部21とを嵌合し、さらに嵌合凸部11及び嵌合凹部21間にリフレクタ3の当接端部30の嵌合先端部を嵌合した。
【0090】
(照射工程)
この状態で、リフレクタ3の傾斜先端面30a及び第1側端面30bの各面に対してそれぞれレーザ光が斜め方向から入射するように、透過性樹脂材としてのレンズ1側で中空体の外側から上記各面に向けてレーザ光6を斜め照射した(図5参照)。なお、嵌合凹部21の段状底面21f、外側のテーパ内面21c及び外側の先端面21eにはレーザ光を照射しなかった。そして、嵌合凹部21の段状底面21f及び外側のテーパ内面21cには、リフレクタ3の傾斜先端面30a等で反射した反射光を照射した。また、レーザ光としてはYAG−ネオジウムレーザ光(波長1060nm)を用いた。照射条件は、出力:200〜400W、加工速度:5m/minとした。
【0091】
上記レーザ照射により、嵌合凹部21の段状底面21f及び外側のテーパ内面21c、並びにリフレクタ3の傾斜先端面30aにおける反射の繰り返しを利用しつつ、溶着面の全体にレーザ光を照射して、各溶着面同士を加熱溶融して溶着し、一体的に接合した。
【0092】
こうして得られた接合部では、各溶着面同士が溶融されて接合されており、該溶着面同士の間では両部材を構成する両樹脂が溶融して互いに入り込み絡まった状態が形成されているため、強固な接合状態を構成して高い接合強度及び耐圧強度を有している。
【0093】
また、本実施例では、嵌合凸部11の各溶着面及び嵌合凹部21の各溶着面同士並びに嵌合凸部11の各溶着面及びリフレクタ3の核溶着面同士のレーザ溶着による接合に加えて、レンズ1の嵌合凸部11とボディ2の嵌合凹部21との嵌合、及び嵌合凸部と嵌合凹部21との間に形成された凹部とリフレクタ3の嵌合先端部との嵌合により構造的にも強固な接合部となっているので、より高い接合強度及び耐圧強度を有している。
【0094】
そして、PC材からなるレンズ1においては、PCの高透過性によりレーザ透過中の内部発熱がほとんどなく、レーザ吸収側のリフレクタ3及びボディ2からの熱伝達のみで加熱溶融され、しかもリフレクタ3及びボディとの界面のみが溶融して溶着することから、熱影響部がほとんどなく、ストレスクラックがほとんど発生しない。
【0095】
一方、ABS材からなるボディ2及びPET材からなるリフレクタ3においては、これらの材料特性により、ストレスクラックがほとんど発生しない。
【0096】
ただし、ボディ2を構成するABSは、PC、PETやPBT等と比べて、低価格であるためコスト面では有利となるが、耐熱性の低い材料である。このため、ABS材よりなるボディ2に直接レーザ光を照射すると熱劣化の問題が発生する。
【0097】
この点、本実施例では、上記照射工程で、ボディ2の溶着面にはレーザ光を直接照射していない。すなわち、レンズ1側からリフレクタ3の傾斜先端面30a及び第1側端面30bにレーザ光を照射し、この傾斜先端面30aで反射した反射光を、レンズ1の嵌合凸部11内を透過させてボディ2の段状底面21f及び外側のテーパ内面21cに到達させて照射している。このため、ボディ2の段状底面21f及び外側のテーパ内面21cに到達するレーザ光は、レンズ1側から直接照射される場合と比較して、リフレクタ3の傾斜先端面30aで吸収される分及び反射光がレンズ1の嵌合凸部11内を透過する間に該嵌合凸部11内で吸収される分だけ、エネルギが低いものとなる。したがって、耐熱性の低いABS系材からなるボディ2であっても、ボディ2の溶着面における熱劣化を効果的に抑えることができる。
【0098】
しかも、レンズ1の嵌合凸部11は、レンズ1側からリフレクタ3の傾斜先端面30aに向かって照射されたレーザ光が傾斜先端面30aに向かう際、及び該傾斜先端面30aで反射した反射光がボディ2の溶着面に向かう際の少なくとも2回にわたってレーザ光が透過しており、反射光が透過する回数が多い分だけより大きく内部発熱している。すなわち、レンズ1の嵌合凸部11は、反射光の透過により予熱された状態となっている。このため、かかる予熱分だけ、レンズ1及びボディ2の十分な溶着強度を確保するめに必要なボディ2の溶着面からレンズ1の溶着面への熱伝達量、ひいてはボディ2の溶着面における入熱量を少なくすることができる。したがって、ボディ2の溶着面における入熱量が、ABSの熱劣化を防止しうる程度に低減された場合であっても、ボディ1及びレンズ2間における溶着強度を十分に確保することが可能となる。
【0099】
よって、本実施例によれば、レンズ1及びボディ2間における溶着強度を十分に確保しつつ、ボディ2の熱劣化の発生を抑えることができ、しかもレンズ1及びボディ2の双方におけるストレスクラックの発生を効果的に抑えて、該ストレスクラック発生による強度低下の問題を効果的に抑制することが可能となる。
【0100】
また、本実施例では、一度のレーザ溶着により、レンズ1、ボディ2及びリフレクタ3の三者を一体的に接合することができるので、車両用灯具の生産性を向上させる上で有利となる。
【0101】
なお、この実施例では、ボディ2の樹脂材料としてABS材を採用したが、これの代わりに、AAS、PBT、PET、PMMA、PA、PE、PP又はエラストマーとABSとのアロイ材を採用しても、ABS材を採用した場合と同様の作用効果を達成することができる。
【0102】
また、この実施例では、リフレクタ3の樹脂材料としてPET材を採用したが、これの代わりに、AAS、ABS、PBT、PMMA、PA、PE、PP若しくはエラストマーとPETとのアロイ材や、PBT単独からなるPBT材又はAAS、ABS、PET、PMMA、PA、PE、PP若しくはエラストマーとPBTとのアロイ材を採用しても、PET材を採用した場合と同様の作用効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1に係る自動車用ヘッドライトを切断した斜視図である。
【図2】 本発明の実施例1に係る自動車用ヘッドライトの接合構造を示す要部断面図である。
【図3】 溶着面に対するレーザ光の入射角を説明する断面図である。
【図4】 本発明の実施例2に係る自動車用ヘッドライトを切断した斜視図である。
【図5】 本発明の実施例2に係る自動車用ヘッドライトの接合構造を示す要部断面図である。
【符号の説明】
1…レンズ 2…ランプボディ(ボディ)
3…リフレクタ 10,20,30…当接端部
11…嵌合凸部 21…嵌合凹部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for laser welding a vehicle lamp.To the lawSpecifically, laser welding of a vehicle lamp that integrally joins a lens and a body using laser weldingTo the lawRelated.
[0002]
[Prior art]
In general, a vehicular lamp such as a headlight of an automobile has a structure in which a lens and a body holding a lamp and a reflector (reflecting mirror) are integrally joined. As a method for joining the lens and the body, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-294012 discloses a method using laser welding.
[0003]
In joining of a lens and a body by laser welding, a lens made of a transparent resin material that is transmissive to laser light as a heating source, and a body made of an absorbent resin material that is absorbent to the laser light Are abutted with each other, and laser light is irradiated from the lens side toward the abutting end of the body. As a result, the laser light transmitted through the lens reaches the contact end portion of the body and is absorbed, and the laser light absorbed at the contact end portion is accumulated as energy. As a result, the contact end portion of the body is heated and melted, and the contact end portion of the lens is heated and melted by heat transfer from the contact end portion of the body. In this state, if the contact end portions of the lens and the body are pressure-bonded to each other, they can be joined together.
[0004]
In the vehicular lamp disclosed in the above Japanese Patent Laid-Open No. 2000-294012, the material of the lens is PC (polycarbonate), PMMA (polymethyl methacrylate), etc. from the viewpoint of transparency, heat resistance, strength, and the like. As the material of the body, from the viewpoint of heat resistance, strength, etc., a polymer alloy containing PC, specifically, PC and AAS (acrylic / acrylonitrile / styrene polymer), PC and ABS (alichloronitrile) are used. A polymer alloy such as butadiene / styrene polymer), PC and PET (polyethylene terephthalate) or PC and PBT (polybutylene terephthalate) is used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the PC itself used for the lens and the body generally has a laser light transmittance of about 80 to 95%, and is excellent in impact strength, heat resistance, dimensional stability, and the like. However, this PC has a characteristic that cracks (stress cracks) easily occur when a certain stress level is exceeded. This stress crack is particularly likely to occur in a heat-affected zone (a portion that has not been melted but has changed in structure or mechanical properties) or a portion that has been thermally deteriorated.
[0006]
For this reason, when laser welding a body made of a polymer alloy containing PC to a lens made of PC, stress cracks are likely to occur on the body side as shown below, and the occurrence of stress cracks can be suppressed. Since it is difficult, there is a problem that the reliability of the strength of the body is lowered.
[0007]
In other words, the lens on the laser transmission side has almost no internal heat generation due to laser absorption during laser transmission due to the high transmittance of the PC during laser welding, and is heated and melted only by heat transfer from the body on the laser absorption side. Only the interface melts and welds. For this reason, in the lens on the laser transmission side, there is almost no heat-affected zone (of course, no thermal degradation), and stress cracks hardly occur.
[0008]
On the other hand, the body on the laser absorption side is directly heated and melted by the absorption of laser light, and the thermal effect due to laser irradiation is large and sensitive due to the high transparency of the lens made of PC. An increase in temperature and excessive heat input are likely to occur, making it difficult to suppress the formation of the heat affected zone and the occurrence of thermal degradation. For this reason, if the body contains PC, stress cracks are likely to occur.
[0009]
Here, abrupt temperature rise and excessive heat input on the welding surface of the body are avoided to some extent by appropriately setting laser irradiation conditions, for example, laser output, irradiation density, processing speed (moving speed), and the like. be able to. However, as described above, the welding surface of the body is greatly affected and sensitive to the thermal effects of laser irradiation, and thus is subject to various effects such as small adjustment errors and operation errors in the irradiation conditions. And the welding surface temperature of the body changes greatly. For this reason, depending on simple adjustment of irradiation conditions, it is difficult to reliably avoid sudden temperature rise and excessive heat input on the body welding surface, and therefore it is difficult to effectively suppress the occurrence of stress cracks in the body. Become.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a laser welding method for a vehicle lamp that can suppress the occurrence of stress cracks in the body when the body is laser welded to a PC lens.The lawThis is a technical problem to be solved.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The laser welding method for a vehicular lamp according to
By irradiating the laser light from the lens side, the welding surfaces of the contact end portion of the lens and the contact end portion of the body are heated and melted to weld the lens and the body together. A laser welding method for a vehicle lamp comprising an irradiation process to be joined,
The lens is made of PC material and the body is made of PC material.And the contact end portion of the lens is constituted by a fitting convex portion, and the contact end portion of the body is constituted by a fitting concave portion that can be fitted to the fitting convex portion,
In the contact step, the fitting convex part and the fitting concave part are fitted,In the irradiation step, the welding surface of the contact end of the bodyAt least part of the inner surface of the fitting recessIn contrast, the laser beam is obliquely irradiated.
[0012]
Here, obliquely irradiating laser light means that the incident angle of the laser light is more than 0 degree and less than 90 degrees.
[0015]
Claims for solving the above problems2The laser welding method for a vehicle lamp described above includes: a lens made of a transmissive resin material that is transmissive to laser light as a heating source; and a body made of an absorbent resin material that is absorbent to the laser light. And an abutting step for abutting the abutting ends with a reflector made of an absorbing resin material that absorbs the laser beam; and
By irradiating the laser light from the lens side, the welding surfaces of the contact end portion of the lens, the contact end portion of the body, and the contact end portion of the reflector are heated and melted, and the lens, A laser welding method for a vehicular lamp comprising an irradiation step of integrally joining the body and the reflector,
The lens is made of PC material, the body is made of ABS material, the reflector is made of PET material or PBT material,
In the irradiation step, the laser light is irradiated from the lens side toward the welding surface of the contact end portion of the reflector, and the laser light reflected by the welding surface is transmitted through the contact end portion of the lens. The lens and the reflectors and the lens and the bodies are welded together by reaching the welding surface of the contact end portion of the body..
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Claim1The laser welding method for a vehicle lamp described above includes: a lens made of a transmissive resin material that is transmissive to laser light as a heating source; and a body made of an absorbent resin material that is absorbent to the laser light. The abutting step of abutting the abutting end portions with each other, and laser welding from the lens side, the welding surfaces of the abutting end portion of the lens and the abutting end portion of the body are heated and melted. And an irradiation step of integrally welding the lens and the body. In this irradiation step, the laser light irradiated from the lens side passes through the lens, reaches the welding surface of the contact end portion of the body, and is absorbed. As a result of the laser light absorbed on the welded surface of the body being accumulated as energy, the welded surface of the body is heated and melted, and the welded surface of the contact end portion of the lens is transferred by heat transfer from the welded surface of the body. It is heated and melted. In this state, if the welding surfaces of the lens and the body are pressure-bonded, the two can be integrally joined.
[0017]
In the joint portion thus obtained, the weld surfaces are melted and joined, and between the weld surfaces, both resins constituting both members are melted and are intertwined with each other, so that the entangled state is formed. It has a strong bonding state and high bonding strength and pressure resistance.
[0018]
Here, in the laser welding method for a vehicular lamp according to
[0019]
The PC material constituting the body means a PC material made of PC alone (a colorant added to give a predetermined absorbability to laser light) or an alloy material containing PC. Examples of the counterpart material of PC in the alloy material include AAS, ABS, PBT, PET, PMMA, PA (polyamide), PE (polyethylene), PP (polypropylene), and elastomer. In addition, a predetermined colorant such as carbon black, a dye, or a pigment is mixed in the body made of the PC-based material, if necessary, so as to be an absorptive resin material having a predetermined absorbability with respect to the laser beam. In addition, if necessary, reinforcing fibers such as glass fibers and carbon fibers may be added.
[0020]
In the irradiation process, the generation of stress cracks in the body can be easily and effectively suppressed by obliquely irradiating the laser beam.
[0021]
That is, when the laser beam is obliquely irradiated to the welding surface of the body (hereinafter simply referred to as “diagonal irradiation”), the laser beam is irradiated from the vertical direction (hereinafter simply referred to as “vertical irradiation”). In comparison with, the amount of laser light absorbed by the welding surface is reduced by the amount of laser light reflected by the welding surface. For this reason, in the case of oblique irradiation, the thermal influence received by laser irradiation on the welding surface of the body is smaller than that in the case of vertical irradiation. Therefore, with oblique irradiation, a small misadjustment of irradiation conditions is necessary when trying to avoid a sudden rise in temperature or excessive heat input on the welding surface of the body by appropriately setting the laser irradiation conditions as described above. Even if there is some, etc., the welding surface temperature of the body does not change greatly as in the case of vertical irradiation, and it becomes easy to avoid a sudden temperature rise and excessive heat input. Therefore, according to the oblique irradiation, the occurrence of stress cracks in the body can be easily and effectively suppressed by simply adjusting the irradiation conditions.
[0022]
In the lens made of PC material, as described above, due to the high transmittance of PC, there is almost no internal heat generation during laser transmission, and it is heated and melted only by heat transfer from the body on the laser absorption side, and the interface with the body. Since only melts and welds, there is almost no said heat affected zone and stress cracks hardly occur.
[0023]
Therefore, according to the laser welding method for a vehicular lamp according to
[0024]
In addition, since the lens is made of a PC material and the body is made of a PC-based material, the presence of PC contained in both the lens and the body is advantageous in improving the welding strength of both. .
[0025]
By the way, in the laser welding method of the vehicular lamp according to
[0026]
Therefore,In the laser welding method of the vehicular lamp according to
[0027]
According to this aspect, the laser beam obliquely irradiated onto at least a part of the inner surface of the fitting recess can be reflected by the surface to reach the other part of the inner surface of the fitting recess. In addition, although reflected light permeate | transmits the inside of the fitting convex part by the side of a lens, most reflected light can be made to reach other parts with the high transmittance | permeability of the lens which consists of PC materials. As described above, by utilizing the repetition of the reflection of the laser light between the inner surfaces of the fitting recesses, it is possible to effectively increase the temperature suddenly as a heat input dispersed on the welding surface of the body while reducing the energy loss. Can be suppressed.
[0032]
And claims2The laser welding method for a vehicle lamp described above includes: a lens made of a transmissive resin material that is transmissive to laser light as a heating source; and a body made of an absorbent resin material that is absorbent to the laser light. An abutting step of abutting the abutting ends of the absorptive resin material that absorbs the laser light with each other, and irradiation of the laser light from the lens side. A contact end portion, a contact end portion of the body, and a contact end portion of the reflector are heated and melted to weld, and the lens, the body, and the reflector are integrally joined. Become.
[0033]
The lens is made of a PC material, the body is made of an ABS-based material, the reflector is made of a PET-based material or a PBT-based material, and in the irradiation step, a welding surface of the contact end portion of the reflector from the lens side. And irradiating the laser beam toward the welding surface and causing the laser beam reflected by the welding surface to reach the welding surface of the contact end portion of the body, so that the lenses and the reflectors and the lenses and the bodies are It is characterized by welding.
[0034]
The ABS material constituting the body means an ABS material made of ABS alone (added with a coloring material to give a predetermined absorbability to laser light as necessary) or an alloy material containing ABS. To do. Examples of the ABS counterpart in the alloy material include AAS, PBT, PET, PMMA, PA (polyamide), PE (polyethylene), PP (polypropylene), and elastomer. In addition, a predetermined colorant such as carbon black, a dye, or a pigment is mixed in the body made of the ABS-based material, if necessary, so as to be an absorptive resin material having a predetermined absorbability with respect to the laser beam. In addition, if necessary, reinforcing fibers such as glass fibers and carbon fibers may be added.
[0035]
The PET-based material constituting the reflector means a PET material made of PET alone (added with a coloring material to give a predetermined absorbability to laser light as necessary) or an alloy material containing PET. . Examples of the PET counterpart in the alloy material include AAS, ABS, PBT, PMMA, PA (polyamide), PE (polyethylene), PP (polypropylene), and elastomer. Similarly, the PBT material constituting the reflector is a PBT material made of PBT alone (added with a coloring material to give a predetermined absorbability to laser light as necessary) or an alloy material containing PBT. means. Examples of the PBT counterpart material in the alloy material include AAS, ABS, PET, PMMA, PA (polyamide), PE (polyethylene), PP (polypropylene), and elastomer. It should be noted that a reflector made of a PET-based material or a PBT-based material has a predetermined coloring such as carbon black, a dye, or a pigment as necessary so as to be an absorptive resin material having a predetermined absorbability with respect to laser light. A material can be mixed, and if necessary, reinforcing fibers such as glass fibers and carbon fibers may be added.
[0036]
In the irradiation step, the laser beam is irradiated from the lens side toward the welding surface of the contact end portion of the reflector, and the laser beam reflected by the welding surface is transmitted through the contact end portion of the lens to By reaching the welding surface of the abutting end, it is possible to weld the lens and the reflectors and the lens and the bodies while suppressing the occurrence of stress cracks in the body.
[0037]
That is, a part of the laser light applied to the welding surface of the reflector from the lens side is absorbed by the welding surface of the reflector, and the rest is reflected by the welding surface and reaches the welding surface of the body. For this reason, the welding surface of the reflector is heated and melted, and the welding surface of the lens that contacts the welding surface is heated and melted by heat transfer from the welding surface of the reflector, so that the welding surfaces of the lens and the reflector can be welded to each other. Become. Further, the laser beam reflected by the welding surface of the reflector reaches the welding surface of the body and is absorbed, whereby the welding surface of the body is heated and melted, and the welding surface of the lens in contact with the welding surface is the body. It is heated and melted by heat transfer from the welding surface, and the welding surfaces of the lens and the body can be welded to each other.
[0038]
On the other hand, the PC material constituting the lens and the ABS material constituting the body are different materials, but are compatible materials with each other, so that laser welding is possible.
[0039]
In addition, ABS contained in the ABS material constituting the body is a material that hardly causes stress cracks, but is a material having a low melting point (about 170 ° C.) and low heat resistance as compared with PC. For this reason, the body made of ABS material can effectively eliminate the problem of stress cracking, but if the body made of ABS material is directly irradiated with laser light from the lens side, thermal deterioration is likely to occur. There's a problem. Even when the laser beam is directly applied to the body made of an ABS material from the lens side, the occurrence of thermal deterioration in the body can be suppressed by appropriately adjusting the laser irradiation conditions. However, in this case, due to insufficient heat input at the welding surface of the body and insufficient heat transfer from the welding surface to the welding surface of the lens, insufficient melting of the body and lens at the welding interface occurs, and sufficient welding strength can be ensured. Impossible or difficult.
[0040]
This point, claims2In the described invention, the laser beam from the lens side is first irradiated to the reflector as described above, and the reflected light is transmitted through the abutting end of the lens and irradiated to the body. For this reason, compared with the case where the laser beam reaching the welding surface of the body is directly irradiated from the lens side, the amount absorbed by the welding surface of the reflector and the time during which the reflected light passes through the contact end portion of the lens. Therefore, the energy is reduced by the amount absorbed in the lens. Therefore, even if the body is made of an ABS-based material having low heat resistance, it is possible to effectively suppress thermal deterioration on the welding surface of the body.
[0041]
In addition, the contact end portion of the lens is formed when the laser beam irradiated from the lens side toward the welding surface of the reflector is directed to the welding surface, and when the reflected light reflected by the welding surface is directed to the welding surface of the body. The laser light is transmitted at least twice, and the internal heat generation is larger due to the greater number of times the reflected light is transmitted. That is, the contact end portion of the lens is preheated by the transmission of reflected light. For this reason, the amount of heat transfer from the welding surface of the body to the welding surface of the lens, which is necessary to ensure sufficient welding strength between the body and the lens, and thus the amount of heat input on the welding surface of the body is reduced by such preheating. Can do. Therefore, even when the amount of heat input on the welding surface of the body is reduced to a level that can prevent thermal degradation of the ABS, it is possible to sufficiently secure the welding strength between the body and the lens.
[0042]
Therefore, the claim2According to the described invention, it is possible to suppress the occurrence of thermal degradation of the body while sufficiently ensuring the welding strength between the lens and the body, and to effectively suppress the occurrence of stress cracks in both the lens and the body. The problem of strength reduction due to the occurrence of the stress crack can be effectively suppressed.
[0043]
In addition, the reflector directly irradiated with laser light from the lens side is made of a PET-based material or a PBT-based material, and as described above, the PET-based material or the PBT-based material is a material that hardly generates stress cracks. The problem of stress cracks does not occur even when directly irradiated with laser light.
[0044]
In addition, since ABS used for the body is less expensive than PC, PET, PBT, etc., it is advantageous in terms of cost.
[0045]
Further, in the irradiation step, the lens and the reflectors and the lens and the body can be laser-welded at the same time by utilizing the reflection of the laser beam on the welding surface of the reflector. That is, the three components of the lens, the body, and the reflector can be integrally joined by one laser welding, which is advantageous in improving the productivity of the vehicular lamp.
[0046]
The type of laser light used as the heating source is a predetermined value for the transmittance in the transparent resin material in relation to the absorption spectrum, plate thickness (transmission length), etc. of the transparent resin material that transmits the laser light. What has the wavelength which becomes the above is selected suitably. For example, a YAG: Nd3 + laser (laser light wavelength: 1060 nm) or a semiconductor laser (laser light wavelength: 500 to 1000 nm) can be used.
[0047]
Further, irradiation conditions such as laser output, irradiation density, and processing speed (moving speed) can be appropriately set according to the type of resin.
[0048]
【Example】
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0049]
Example 1
The embodiment shown in FIGS.1The present invention embodies a laser welding method for a vehicle lamp, and claims the manufacture of an automotive headlight as a vehicle lamp.1This invention is applied.
[0050]
FIG. 1 is a perspective view of a car headlight cut, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing a joining structure.
[0051]
As shown in FIG. 1, this headlight is a hollow body composed of a
[0052]
The
[0053]
The
[0054]
Then, the
[0055]
In addition, a
[0056]
As shown in FIG. 2, the abutting
[0057]
On the other hand, the
[0058]
And the fitting
[0059]
In this embodiment, the
[0060]
The resin molded product of the present example having the above-described configuration was manufactured as follows.
[0061]
(Contact process)
First, the
[0062]
(Irradiation process)
In this state, a part of the
[0063]
The laser irradiation irradiates the entire inner surface of the fitting recess 21, that is, the
[0064]
In the joint portion thus obtained, the respective weld surfaces are melted and joined, and between the weld surfaces, both resins constituting both members are melted to enter each other and become entangled. It has a strong bonding state and a high pressure strength by constituting a strong bonding state.
[0065]
In addition, in this embodiment, in addition to joining by welding the respective welding surfaces of the fitting
[0066]
Further, in this embodiment, the
[0067]
In the
[0068]
On the other hand, if laser welding is performed on the
[0069]
In this respect, in this embodiment, in the irradiation step, each welding surface of the body 2 (the
[0070]
Further, in this embodiment, the
[0071]
In this embodiment, an alloy material of PC and PET is used as the PC material constituting the
[0072]
(Reference example)
BookReference examplesExcept for changing the resin material of
[0073]
Ie bookreferenceIn the headlight according to the example, the
[0074]
The PET material that constitutes the
[0075]
Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
[0076]
In addition, thisreferenceIn the example, a PET material is adopted as the resin material of the
[0077]
In addition, when a resin material of the
[0078]
(Example2)
This embodiment shown in FIG. 4 and FIG.2The present invention embodies a laser welding method for a vehicle lamp.
[0079]
In other words, in the present embodiment, the
[0080]
The
[0081]
The
[0082]
The three
[0083]
Specifically, as shown in FIG. 5, the
[0084]
On the other hand, the
[0085]
Further, the abutting
[0086]
And the fitting
[0087]
In this embodiment, the
[0088]
The resin molded product of the present example having the above-described configuration was manufactured as follows.
[0089]
(Contact process)
First, the
[0090]
(Irradiation process)
In this state, from the outside of the hollow body on the
[0091]
By irradiating the entire welding surface with laser light while utilizing the repetition of reflection on the stepped
[0092]
In the joint portion thus obtained, the respective weld surfaces are melted and joined, and between the weld surfaces, both resins constituting both members are melted to enter each other and become entangled. It has a strong bonding state and a high pressure strength by constituting a strong bonding state.
[0093]
Further, in this embodiment, each welding surface of the fitting
[0094]
In the
[0095]
On the other hand, in the
[0096]
However, ABS, which constitutes the
[0097]
In this regard, in this embodiment, the laser beam is not directly irradiated on the welding surface of the
[0098]
In addition, the fitting
[0099]
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of thermal deterioration of the
[0100]
Further, in this embodiment, the three components of the
[0101]
In this embodiment, an ABS material is used as the resin material of the
[0102]
In this embodiment, a PET material is used as the resin material of the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an automotive headlight according to a first embodiment of the present invention cut.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing a joining structure of an automotive headlight according to
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an incident angle of laser light with respect to a welding surface.
FIG. 4 is a perspective view of an automobile headlight according to a second embodiment of the present invention cut.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part showing a joining structure of an automotive headlight according to a second embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
1 ...
3 ...
11 ... Fitting convex part 21 ... Fitting concave part
Claims (2)
上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レンズの当接端部及び上記ボディの当接端部の各溶着面同士を加熱溶融させて溶着し、該レンズと該ボディとを一体的に接合する照射工程とからなる車両用灯具のレーザ溶着方法であって、
上記レンズはPC材からなるとともに上記ボディはPC系材からなり、かつ、該レンズの当接端部は嵌合凸部により構成されるとともに、該ボディの当接端部は該嵌合凸部と嵌合可能な嵌合凹部により構成され、
上記当接工程では、該嵌合凸部と該嵌合凹部とを嵌合させ、上記照射工程では、該ボディの当接端部の溶着面である該嵌合凹部の内面のうちの少なくとも一部に対して上記レーザ光を斜め照射することを特徴とする車両用灯具のレーザ溶着方法。Abutting ends of a lens made of a transparent resin material that is transparent to laser light as a heating source and a body made of an absorbent resin material that is absorbent to the laser light are brought into contact with each other. A contact process;
By irradiating the laser light from the lens side, the welding surfaces of the contact end portion of the lens and the contact end portion of the body are heated and melted to weld the lens and the body together. A laser welding method for a vehicular lamp comprising an irradiation process to be joined,
The lens is made of a PC material, the body is made of a PC-based material, and the contact end portion of the lens is configured by a fitting convex portion, and the contact end portion of the body is the fitting convex portion It is composed of a fitting recess that can be fitted with
In the contact step, the fitting convex portion and the fitting concave portion are fitted , and in the irradiation step, at least one of the inner surfaces of the fitting concave portion which is a welding surface of the contact end portion of the body. A laser welding method for a vehicular lamp characterized by obliquely irradiating the laser beam to the part .
上記レンズ側からの上記レーザ光の照射により、上記レンズの当接端部、上記ボディの当接端部及び上記リフレクタの当接端部の各溶着面を加熱溶融させて溶着し、該レンズ、該ボディ及び該リフレクタを一体的に接合する照射工程とからなる車両用灯具のレーザ溶着方法であって、
上記レンズはPC材からなり、上記ボディはABS系材からなり、上記リフレクタはPET系材又はPBT系材からなり、
上記照射工程では、上記レンズ側から上記リフレクタの上記当接端部の溶着面に向けて上記レーザ光を照射するとともに、該溶着面で反射したレーザ光を上記レンズの上記当接端部内を透過させて上記ボディの上記当接端部の溶着面に到達させることにより、該レンズ及び該リフレクタ同士並びに該レンズ及び該ボディ同士を溶着することを特徴とする車両用灯具のレーザ溶着方法。A lens made of a transparent resin material that is transparent to laser light as a heating source, a body made of an absorbent resin material that is absorbent to the laser light, and an absorptive material to the laser light A contact step of contacting the contact end portions with a reflector made of a certain absorbent resin material;
By irradiating the laser light from the lens side, the welding surfaces of the contact end portion of the lens, the contact end portion of the body, and the contact end portion of the reflector are heated and melted, and the lens, A laser welding method for a vehicular lamp comprising an irradiation step of integrally joining the body and the reflector,
The lens is made of PC material, the body is made of ABS material, the reflector is made of PET material or PBT material,
In the irradiation step, the laser light is irradiated from the lens side toward the welding surface of the contact end portion of the reflector, and the laser light reflected by the welding surface is transmitted through the contact end portion of the lens. A laser welding method for a vehicular lamp, wherein the lens and the reflector and the lens and the body are welded to each other by reaching the welding surface of the contact end portion of the body.
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