JP4107112B2 - 接合検査装置及び接合検査方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、レーザ光による部材の接合の検査に用いる接合検査装置及び接合検査方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
レーザ光を透過する（透過率が高い）樹脂とレーザ光を吸収する（吸収率が高い）樹脂とを重ね合わせ、レーザ光を透過する樹脂側から樹脂を重ね合わせた部分にレーザ光を照射し、レーザ光を吸収する樹脂の一部を溶融させることで、これら樹脂部材同士を接合する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、この接合方法により接合された接合部の検査方法として、感温性シートの上に前記２つの樹脂部材を重ね合わせた状態でレーザ光の照射し、当該感温性シートの変色の有無によって当該接合部の接合の良否を判断する接合検査方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
しかしながら、上記の接合検査方法では、感温性シートの上に２つの樹脂部材を重ね合わせる際に、レーザ光を吸収する部材と感温性シートとの正確な位置決めがされていないため、接合検査において、２つの樹脂部材の接合部と感温性シートの変色位置との相対的な位置関係が不明確となり、接合が不十分な接合部の正確な位置を特定することが困難となり、正確な接合検査を行うことが出来ない。また、接合部と感温性シートとが、他方の部材の厚み分離れているため、正確な接合検査を行うことができない。
【０００５】
さらに、上記の感温性シートは、レーザ光照射により一度変色すると交換する必要があるため、樹脂部材の接合が完了し、新規な樹脂部材を準備する毎に、或いは、接合検査において不良と判断され、再度レーザ照射が必要な場合において、感温性シートをも取り外し、新規な感温性シートをセッティングする必要があり、検査効率が良いとは言い難く、特に大量生産時の全数検査には不向きであった。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６２−１４２０９２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−２２５１４０号公報
【０００８】
【発明の開示】
本発明は、レーザ光による部材の接合の検査に用いる接合検査装置及び接合検査方法に関し、特に、正確な接合検査が可能であり、しかも検査効率に優れた接合検査装置及び接合検査方法を提供することを目的とする。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、２つの部材を重ね合わせ、一方の部材側からレーザ光を照射し、前記一方の部材を透過したレーザ光を他方の部材又は前記２つの部材の間に介在する接着剤に吸収させて加熱させることにより、前記一方の部材と前記他方の部材とが接合された接合部の検査に用いられる接合検査装置であって、前記他方の部材に凹部が形成されており、前記接合検査装置は、前記他方の部材が載置される載置面と、前記他方の部材の凹部に嵌め込み可能なように、前記他方の部材の凹部に対応した位置で前記載置面に形成された凸部と、前記凸部の先端に配置され、前記他方の部材の凹部の温度を測定する温度測定手段とを少なくとも備えた接合検査装置が提供される。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明によれば、２つの部材を重ね合わせ、一方の部材側からレーザ光を照射し、前記一方の部材を透過したレーザ光を、他方の部材又は前記２つの部材の間に介在する接着剤に吸収させて加熱させることにより、前記一方の部材と前記他方の部材とが接合された接合部を検査する接合検査方法であって、前記他方の部材に形成された凹部に、前記他方の部材が載置される載置面に形成された凸部を嵌め込み、前記他方の部材を前記載置面に位置決めするステップと、前記一方の部材側からレーザ光を照射して、前記一方の部材と前記他方の部材とを接合すると共に、前記他方の部材の凹部の温度を測定するステップと、測定された前記他方の部材の凹部の温度に基づいて、前記接合部の接合の良否を判断するステップとを少なくとも備えた接合検査方法が提供される。
【００１１】
本発明は、まず、２つの部材を重ね合わせ、一方の部材側からレーザ光を照射し、この一方の部材を透過したレーザ光を他方の部材又は当該２つの部材の間に介在する接着剤に吸収させて加熱させて、一方の部材と他方の部材とを接合する接合方法により２つの部材が接合されることを前提としている。
【００１２】
本発明によれば、前記他方の部材に凹部を形成すると共に、当該他方の部材が載置される載置面と、他方の部材の凹部に嵌め込み可能なように、当該凹部に対応した位置で載置面に形成された凸部と、この凸部の先端に配置され、他方の部材の凹部の温度を測定する温度測定手段とを少なくとも備えた接合検査装置を用いる。
【００１３】
そして、前記他方の部材の凹部に前記載置面の凸部を嵌め込むことにより、他方の部材を載置面に位置決めし、一方の部材側からレーザ光を照射して、前記２つの部材とを接合すると共に、前記温度測定手段により前記他方の部材の凹部の温度を測定する。
【００１４】
このように、他方の部材の凹部に載置面の凸部を嵌め込み、載置面に対して他方の部材を正確に位置決めすることにより、接合検査において、接合が不十分な接合部の正確な位置を特定することができ、正確な接合検査を行うことが可能となる。また、温度測定手段が、前記載置面に形成された凸部の先端に位置して、前記他方の部材に形成された凹部に密着して、接合部に近接するようになっているので、当該接合部の正確な検査を行うことが可能となる。
【００１５】
さらに、前記２つの部材の接合が完了し、新規な樹脂部材を準備する毎に、載置面に形成された凸部及び温度測定手段を交換する必要がないため、作業工数が低減されて検査効率が向上する。また、接合検査において不良と判断され、再度レーザ照射が必要な際に、前記２つの部材を取り外すことなく、再度レーザ照射等の迅速な対処を行うことができるため、作業工数が低減されて検査効率が向上する。さらに、前記他方の部材の凹部に載置面の凸部を嵌め込むことにより、載置面に対して他方の部材を容易に位置決めすることが可能となり、作業工数がさらに低減されて検査効率が向上する。これらの効果は特に大量生産時に顕著である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施形態に係る接合検査装置の概略断面図、図２は本発明の実施形態に係る被接合体を示す図であり、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は側面図、図２（Ｃ）は底面図、図３は本発明の実施形態に係る接合部の検査方法を示す概略断面図であり、図３（Ａ）は第２の樹脂部材を載置台に載置する状態を示し、図３（Ｂ）は第１の樹脂部材を第２の樹脂部材に載置する状態を示し、図３（Ｃ）はクランプにより第１及び第２の樹脂部材を載置台に固定する状態を示す。
【００１８】
本発明の実施形態に係る接合検査装置１は、図１に示すように、レーザ光を透過する第１の樹脂部材２０（一方の部材）と、レーザ光を吸収する第２の樹脂部材３０（他方の部材）とを重ね合わせて、当該接合検査装置１に対して相対的に移動可能なレーザヘッド５０より、レーザ光（半導体又はＹＡＧ）５１を第１の樹脂部材２０の側から照射して、第２の樹脂部材３０の一部を溶融させて、第１の樹脂部材２０と第２の樹脂部材３０とを接合する接合方法により接合される接合部４０の検査に用いられるものである。この接合方法により接合される接合部４０における第２の樹脂部材３０の下面は、下方に向かって開口が広がるように、その側面が傾斜している凹部３１が形成されている。
【００１９】
この接合検査装置１は、図１に示すように、レーザ光５１を吸収する第２の樹脂部材３０が上面に載置される載置台２と、上方に向かって突出するように当該載置台２の上面に形成された凸部３、第２の樹脂部材３０の凹部３１の温度を測定する温度センサ４（温度測定手段）及び当該温度センサ４を支持するコイルスプリング５（弾性手段）から成る組み合わせと、当該温度センサ４により測定された温度を表示する表示盤６と、第１の樹脂部材２０及び第２の樹脂部材３０を載置台２に固定する、例えば、エアシリンダ、油圧シリンダ等のシリンダ７及びクランプ８から成る組み合わせとから構成されている。
【００２０】
この接合検査装置１の載置台２は、第２の樹脂部材３０を安定して載置可能なような形状の上面（載置面）を有しており、当該載置台２の上面に形成された凸部３は、上方に向かって直径が小さくなるように、その側面が傾斜していると共に、その略中央部が刳り抜かれて空洞が形成されている。当該凸部３の空洞には、コイルスプリング５に支持された、例えば、白金測温抵抗体、サーミスタ及び熱電対などの温度センサ４が上下方向に沿って移動自在に配置されている。この温度センサ４は、載置台２に被接合体（第１の樹脂部材２０及び第２の樹脂部材３０）が載置されていない状態、即ち非押圧時において、図３（Ａ）に示すように、当該温度センサ４の先端が凸部３の頂上より上方に若干突出するようにコイルスプリング５により支持されている。なお、コイルスプリング５の代わりに、例えば、ゴム、エラストマー等の弾性手段を用いても良い。
【００２１】
図１においては、説明の便宜上、シリンダ７及びクランプ８から成る組み合わせを２組、及び、凸部３、温度センサ４及びコイルスプリング５から成る組み合わせを１組しか図示していない。しかしながら、実際には、シリンダ７及びクランプ８から成る組み合わせは、例えば、被接合体の形状、大きさ等に応じて当該被接合体を安定して固定可能なように、任意の数及び配置で設定されている。
【００２２】
また、凸部３、温度センサ４及びコイルスプリング５から成る組み合わせは、例えば、被接合体において応力が集中する箇所、シリンダ７及びクランプ８による押圧方向が接合面に対して傾斜している箇所及びソリやヒケが発生し易い箇所等の、特に接合検査が必要となる箇所にそれぞれ局所的に、任意の数及び配置で設定されている。これに伴って、第２の樹脂部材３０の下面に形成された凹部３１も、当該凸部３、温度センサ４及びコイルスプリング５から成る組み合わせに対応する箇所にそれぞれ形成されている。
【００２３】
例えば、被接合体が、図２に示すようなレーザ光透過性の第１の樹脂部材２０とレーザ光吸収性の第２の樹脂部材３０とを接合部４０にて接合されて構成される、エンジンオイルを濾過するためのオイルストレーナ１０である場合には、シリンダ７及びクランプ８から成る組み合わせが、当該オイルストレーナ１０の形状、大きさ等に対応して当該オイルストレーナ１０を安定して固定可能なように、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すような４箇所のＡ部に配置されている。なお、図２（Ａ）〜（Ｃ）において、接合部４０はハッチングで示されている。
【００２４】
また、当該オイルストレーナ１０に対して、凸部３、温度センサ４及びコイルスプリング５から成る組み合わせが、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、被接合体において応力が集中する２箇所のＢ部と、クランプ８による押圧方向が接合面に対して傾斜している２箇所のＣ部との合計４箇所に配置されている。なお、特に図示しないが、載置台２の上面は、当該オイルストレーナ１０の第２の樹脂部材３０の下面の形状と実質的に一致するように形成されており、当該オイルストレーナ１０の第２の樹脂部材３０の下面には、接合検査装置１の載置台２に上記のように配置された４つの凸部３に対応するような位置で、４つの凹部３１がそれぞれ形成されている。
【００２５】
以下に、本発明の実施形態に係る接合検査方法の一例として、上述のオイルストレーナ１０に対して、本実施形態に係る接合検査装置１を用いた接合検査方法について説明する。
【００２６】
まず、図３（Ａ）に示すように、接合検査装置１の載置台２の上面に形成された４箇所の凸部３を、オイルストレーナ１０の第２の樹脂部材３０の下面に形成された４箇所の凹部３１にそれぞれ嵌め込むように、載置台２に対して第２の樹脂部材３０を位置決めして載置する。
【００２７】
このように、載置台２の上面に形成された各凸部３を、被接合体の第２の樹脂部材３０の下面に形成された各凹部３１にそれぞれ嵌め込んで、載置台２に対して第２の樹脂層３０を載置することにより、接合検査において、接合不良の正確な位置を特定することが可能となると共に、セッティングが容易となり検査効率が向上する。また、凸部３及び凹部３１の側面がそれぞれ傾斜しているため、より容易なセッティング作業が可能となる。
【００２８】
さらに、上述のように非押圧時において温度センサ４の先端を凸部３の頂上より上方に向かって若干突出させているコイルスプリング５が、このオイルストレーナ１０の載置により、押圧されて収縮され、この弾性力により、温度センサ４の先端が、オイルストレーナ１０の第２の樹脂部材３０に形成された凹部３１に密着して接合部４０に近接するため、接合部４０の正確な接合検査が可能となる。
【００２９】
次に、図３（Ｂ）に示すように、オイルストレーナ１０の第１の樹脂部材２０を、載置台２に載置された第２の樹脂部材３０の上に重ね合わせ、図３（Ｃ）に示すように、シリンダ７を作動させて、クランプ８により、オイルストレーナ１０の第１の樹脂部材２０及び第２の樹脂部材３０を載置台２に固定する。
【００３０】
次に、図１に示すように、オイルストレーナ１０の第１の樹脂部材２０側からレーザヘッド５０がレーザ光５１を照射しながら、図２（Ａ）〜（Ｃ）においてハッチングで示される接合部４０を走査する。第１の樹脂部材２０はレーザ光５１を透過するため、第２の樹脂部材３０に当該レーザ光５１が吸収されて加熱され、この熱により、第２の樹脂部材３０の一部が溶融し、第１の樹脂部材２０と第２の樹脂部材３０とが接合部４０において接合され、オイルストレーナ１０が形成される。
【００３１】
この際、接合部４０における２箇所のＢ部及び２箇所のＣ部において、第２の樹脂部材３０の凹部３１に密着し、接合部４０に近接している温度センサ４が当該凹部３１の温度を測定し、当該温度測定値が表示盤６に視覚的に表示される。
【００３２】
そして、当該表示盤６に表示された温度測定値を所定温度値と比較し、凹部３１の温度測定値が、所定温度より高い場合には、第１の樹脂部材２０と第２の樹脂部材３０との間に空気層等が介在するなどして、第２の樹脂部材３０での発熱が第１の樹脂部材２０に十分に伝わっておらず、当該凹部３１の温度が高くなっているものとして、接合部４０の接合は不十分と判断し、再度、当該箇所にレーザ光５１を照射する等して対処する。
【００３３】
これに対し、当該凹部３１の温度測定値が、所定温度より低い場合には、第１の樹脂部材２０と第２の樹脂部材３０との間に空気層等が介在しておらず、第２の樹脂部材２０での発熱が第１の樹脂部材３０に十分に伝わっているために当該凹部３１の温度が低くなっているものとして、接合部４０の接合は十分と判断する。
【００３４】
そして、接合検査において４箇所全ての接合部４０の接合が十分と判断されたら、当該接合が終了したオイルストレーナ１０を載置台２から取り外し、新規な第１及び第２の樹脂部材２０、３０のみを上述と同様の方法によりセッティングする。
【００３５】
このように、新規な第１及び第２の樹脂部材２０、３０を準備する毎に、載置台２の上面に形成された凸部３及び温度センサ４を交換する必要がないため、作業工数が低減されて検査効率が向上する。
【００３６】
また、接合部４０の接合が不十分と判断された場合において、被接合体を取り外すことなく、再度レーザ照射等の迅速な対処を行うことができるため、接合検査の効率が向上する。なお、表示盤６の代わりに、温度センサ４により測定された温度測定値に基づいて、例えばコンピュータ等が所定温度と自動的に比較することにより、接合検査の効率化を図っても良い。
【００３７】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、実施形態では、被接合体をレーザー光を透過する第１の樹脂部材及びレーザ光を吸収する第２の樹脂部材から構成されるもととして説明したが、本発明においては特にこれに限定されず、例えば、第１及び第２の部材のいずれにもレーザー光を透過する樹脂部材やガラス部材等を用い、これら部材間にレーザ光を吸収する接着剤を介在させて接合されるような被接合体であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る接合検査装置の概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る被接合体を示す図であり、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は側面図、図２（Ｃ）は底面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る接合部の検査方法を示す概略断面図であり、図３（Ａ）は、第２の樹脂部材を載置台に載置する状態を示し、図３（Ｂ）は、第１の樹脂部材を第２の樹脂部材に載置する状態を示し、図３（Ｃ）は、クランプにより第１及び第２の樹脂部材を載置台に固定する状態を示す。
【符号の説明】
１…接合検査装置
２…載置台
３…凸部
４…温度センサ
５…コイルスプリング
６…表示盤
７…シリンダ
８…クランプ
１０…オイルストレーナ
２０…第１の樹脂部材
３０…第２の樹脂部材
３１…凹部
４０…接合部
５０…レーザヘッド
５１…レーザ光

Claims (5)

  1. ２つの部材を重ね合わせ、一方の部材側からレーザ光を照射し、前記一方の部材を透過したレーザ光を他方の部材又は前記２つの部材の間に介在する接着剤に吸収させて加熱させることにより、前記一方の部材と前記他方の部材とが接合された接合部の検査に用いられる接合検査装置であって、
    前記他方の部材に凹部が形成されており、
    前記接合検査装置は、
    前記他方の部材が載置される載置面と、
    前記他方の部材の凹部に嵌め込み可能なように、前記他方の部材の凹部に対応した位置で前記載置面に形成された凸部と、
    前記凸部の先端に配置され、前記他方の部材の凹部の温度を測定する温度測定手段とを少なくとも備えた接合検査装置。
  2. 前記温度測定手段が、弾性手段により支持されている請求項１記載の接合検査装置。
  3. 前記他方の部材の凹部の側面と前記載置面の凸部の側面とが傾斜して形成されている請求項１又は２記載の接合部検査装置。
  4. ２つの部材を重ね合わせ、一方の部材側からレーザ光を照射し、前記一方の部材を透過したレーザ光を、他方の部材又は前記２つの部材の間に介在する接着剤に吸収させて加熱させることにより、前記一方の部材と前記他方の部材とが接合された接合部を検査する接合検査方法であって、
    前記他方の部材に形成された凹部に、前記他方の部材が載置される載置面に形成された凸部を嵌め込み、前記他方の部材を前記載置面に位置決めするステップと、
    前記一方の部材側からレーザ光を照射して、前記一方の部材と前記他方の部材とを接合すると共に、前記他方の部材の凹部の温度を測定するステップと、
    測定された前記他方の部材の凹部の温度に基づいて、前記接合部の接合の良否を判断するステップとを少なくとも備えた接合検査方法。
  5. 前記接合部の接合の良否を判断するステップにおいて、
    前記他方の部材の凹部の温度が所定温度より低い場合には、前記接合部が十分に接合されていると判断し、
    前記他方の部材の凹部の温度が前記所定温度より高い場合には、前記接合部が十分に接合されていないと判断する請求項４記載の接合検査方法。
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