JP4397336B2 - レーザ加工構造、レーザ加工方法及びレーザ加工構造を用いた車両用制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工するレーザ加工方法に係り、特に加工部表面に照射したレーザの反射光を受ける位置に加工部材を覆う樹脂材が配置された２つの部材の加工部材のレーザ加工構造、及びレーザ加工方法に関する。

２つの加工部材、例えば、回路基板から突出している金属端子（ワイヤー等）同士を重ね合わせ、あるいは突き合わせ、この重ね合わせ部分あるいは突き合わせ部分を固着することによって電気的接続を行っている。この２つの加工部材の接続に、従来、重ね合わせ部分あるいは突き合わせ部分にレーザ光を照射し溶接加工することが行われている。

このように２つの加工部材は、露出している部分以外は、樹脂材で覆われている。この樹脂材がレーザ光を照射する加工部表面の近傍に配置されていると、加工部材の加工部表面にレーザを照射した際に、加工部材の加工部表面からレーザ反射光が生じ、このレーザ反射光が樹脂材に照射される。すると、この加工時に発生するレーザ反射光が、樹脂材の表面で吸収され、樹脂材の最表面で発熱し、樹脂材が焼損するという問題がある。

そこで、従来は、加工部１とこの加工部１表面より突出して近接配置された樹脂成形部２とを有する被加工材を形成し、この加工部１表面にレーザ４を照射して加工するレーザ加工方法で、レーザ照射による加工部の加工を行う際に、加工部へのレーザ照射によって発生するレーザ反射光とブルームとの少なくとも一方による樹脂成形部の焼損を防止する構造の焼損防止手段を備えたレーザ加工方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載のレーザ加工方法では、図４に示すように、固着部２７ｃ上方に配設されたレーザ照射装置により固着部２７ｃ表面の略中央にレーザ４を照射して溶接加工している。そして、この特許文献１のレーザ加工方法は、固着部２７ｃ表面と樹脂形成部２における共通端子２２ａ側面とのなす内角θを略直角に形成するとともに、焼損防止手段として、固着部２７ｃ上方の樹脂形成部２側ブルーム５及びレーザ反射光６を遮断する防御壁７を設けた構成となっている。

このように特許文献１のレーザ加工方法は、樹脂材が加工部近傍に配置しているとレーザ光が加工部からのレーザ反射光により焼損するために、金属類またはセラミック類などにより防御壁を設けて防止する構成となっている。
特開平１１−３３３５７６号（第５頁 図４）

特許文献１のレーザ加工方法においては、加工部が２つの樹脂材に挟まれ、２つの樹脂材の間隔が狭く加工部が奥にある場合には、防御壁にレーザ光が干渉してしまい、適切なレーザ出力が加工部に照射されないという問題がある。

また、特許文献１のレーザ加工方法においては、加工部が狭く、段差が大きく奥の深い部分の加工部の場合は、防御壁の焼損防止手段の防御壁とレーザ光が干渉して加工ができないという問題がある。

本発明の１つの目的は、加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工するレーザ加工構造において、加工部材と樹脂部材を小型化でき、加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工する際、加工部材の加工部表面から発生するレーザ反射光によって加工部材の加工部表面近傍に配置された加工部材を覆う樹脂材が溶損することのないレーザ加工構造を提供することにある。

本発明の他の目的は、加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工するに当たって、加工部材の加工部表面から発生するレーザ反射光によって加工部材の加工部表面近傍に配置された加工部材を覆う樹脂材が溶損することのないレーザ加工方法を提供することにある。

本発明に係るレーザ加工構造は、一方の樹脂材から突き出る一方の加工部材の端面と他方の樹脂材から突き出る他方の加工部材の２つの加工部材を重ね合わせ、該一方の加工部材の端面と他方の加工部材との加工部表面にレーザ光を照射して前記一方の加工部材と前記他方の加工部材を溶接加工するものであって、前記一方の樹脂材と前記他方の樹脂材とが、前記２つの加工部材の加工部表面に照射したレーザの反射光を受ける位置に配置してなる２つの部材のレーザ加工構造において，前記レーザ反射光を受ける位置に配置される樹脂材に、レーザ反射光を照射し該レーザ反射光が内部に浸透して行くにしたがって該レーザ反射光が減衰する樹脂材を用い、前記２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射した際の加工部表面からのレーザ反射光を吸収して前記樹脂材が焼損するのを防止することを特徴とするものである。

また、本発明に係るレーザ加工構造は、２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工するものであって、加工部表面にレーザを照射した際に反射するレーザ反射光を受ける位置に加工部材を覆う樹脂材が配置されてなる２つの部材のレーザ加工構造において，２つの加工部材のいずれか一方の加工部材を覆う樹脂材にレーザ反射光を透過する樹脂材を用い，他方の加工部材に、他方の加工部材を覆う樹脂材が加工部表面より反射されるレーザ反射光を受けない位置になるように段差を設け，２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射した際の加工部表面からのレーザ反射光の影響を排除して樹脂材の焼損を防止することを特徴とするものである。

さらに、本発明に係るレーザ加工構造は、２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工するものであって、加工部表面にレーザを照射した際に反射するレーザ反射光を受ける位置に加工部材を覆う樹脂材が配置されてなる２つの部材のレーザ加工構造において，２つの部材の加工部材の加工部表面位置が、レーザを照射して溶接加工する際に２つの部材のそれぞれの加工部材を覆う樹脂材に加工部表面より反射されるレーザ反射光が照射されない位置にくるまで屈曲させて構成し，２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射した際の加工部表面からのレーザ反射光の影響を排除し樹脂材の焼損を防止することを特徴とするものである。

本発明に係るレーザ加工方法は、２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工するものであって、加工部表面にレーザを照射した際に反射するレーザ反射光を受ける位置に加工部材を覆う樹脂材が配置されてなる２つの部材の加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶着加工するレーザ加工方法において，レーザ反射光を受ける位置に配置される樹脂材を、レーザ反射光を透過する樹脂材で構成し、２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工するようにしたことを特徴とするものである。

本発明のレーザ加工構造によれば、加工部材と樹脂部材を小型化でき、加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工する際、加工部材の加工部表面から発生するレーザ反射光によって加工部材の加工部表面近傍に配置された加工部材を覆う樹脂材が溶損するのを防止することができる。

本発明のレーザ加工方法によれば、加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工するに当たって、加工部材の加工部表面から発生するレーザ反射光によって加工部材の加工部表面近傍に配置された加工部材を覆う樹脂材が溶損するのを防止することができる。

本発明は、レーザ反射光を受ける位置に配置される樹脂材に、レーザ反射光を照射し該レーザ反射光が内部に浸透して行くにしたがって該レーザ反射光が減衰する樹脂材を用い、２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射した際の加工部表面からのレーザ反射光を吸収させるか、レーザを照射して溶接加工する際に２つの部材のそれぞれの加工部材を覆う樹脂材に加工部表面より反射されるレーザ反射光が照射されない位置にくるまで屈曲させることにより実現される。

以下、本発明の実施例について説明する。

図１には、本発明に係るレーザ加工構造及びレーザ加工方法の第１実施例が示されている。

図１において、加工部材１は、樹脂材５ａから突き出して一方の部材が構成されている。また、加工部材２は、樹脂材５ｂから突き出して他方の部材が構成されている。この樹脂材５ａと樹脂材５ｂは、レーザ反射光３を透過する樹脂によって構成されている。図１においては、樹脂材５ａから突き出した加工部材１と、樹脂材５ｂから突き出した加工部材２とを重ね合わせ、この加工部材１の端面と加工部材２との加工部６の表面にレーザ光４を照射して加工部材１と加工部材２を溶融接続する。

この加工部材１の端面と加工部材２との加工部６の表面にレーザ光４を照射して溶融加工する際に、加工部表面からは、レーザ反射光３が発生する。このレーザ反射光３は、樹脂材５ａ、５ｂに照射される。この樹脂材５ａ、５ｂに照射されたレーザ反射光３は、樹脂材５ａ、５ｂの表面から透過し樹脂材５ａ、５ｂの内部に浸透して行く。そして、この樹脂材５ａ、５ｂの内部に浸透して行くにしたがって、レーザ反射光３は、減衰する。本実施例においては、樹脂材５ａ、５ｂの表面からレーザ反射光３が透過し内部に浸透して行くにしたがって減衰するので、樹脂材５ａ、５ｂには局部的な熱集中がなく、樹脂材５ａ、５ｂの焼損を防止し安定した加工を図ることができる。

図２には、本発明に係るレーザ加工構造及びレーザ加工方法の第２実施例が示されている。

図２において、加工部材１は、樹脂材５ａから突き出して一方の部材が構成されている。また、加工部材２は、樹脂材７ｂから突き出して他方の部材が構成されている。この樹脂材５ａは、レーザ反射光３を透過する樹脂によって構成されており、樹脂材７ｂは、レーザ反射光３を透過しない樹脂によって構成されている。図２においては、樹脂材５ａから突き出した加工部材１と、樹脂材７ｂから突き出した加工部材２とを重ね合わせ、この加工部材１の端面と加工部材２の端面の加工部６の表面にレーザ光４を照射して加工部材１と加工部材２を溶融接続する。

また、他方の部材の加工部材２は、突き出しが長く、樹脂材７ｂから溶接する加工部表面が離れた位置になっている。この加工部表面と樹脂材７ｂとの距離は、レーザ加工の際に加工部表面から発生するレーザ反射光３の影響を受けない距離である。

この加工部材１の端面と加工部材１の端面の加工部６の表面にレーザ光４を照射して溶融加工する際に、加工部表面からは、レーザ反射光３が発生する。このレーザ反射光３は、樹脂材５ａに照射される。この樹脂材５ａに照射されたレーザ反射光３は、樹脂材５ａの表面から透過し樹脂材５ａの内部に浸透して行く。そして、この樹脂材５ａの内部に浸透して行くにしたがって、レーザ反射光３は、減衰する。本実施例においては、樹脂材５ａの表面からレーザ反射光３が透過し内部に浸透して行くにしたがって減衰するので、樹脂材５ａには局部的な熱集中がなく、樹脂材５ａの焼損を防止し安定した加工を図ることができる。

一方、透過しない樹脂によって構成されている樹脂材７ｂの方向に反射したレーザ反射光３は、散乱して、樹脂材７ｂには集中したレーザ反射光３の照射が無く、樹脂材７ｂには局部的な熱集中がない。このため、樹脂材７ｂは、レーザ反射光３の照射による焼損を防止し安定した加工を図ることができる。

図３には、本発明に係るレーザ加工構造及びレーザ加工方法の第３実施例が示されている。

図３において、加工部材１は、樹脂材５ａから突き出して一方の部材が構成されている。また、加工部材２は、樹脂材５ｂから突き出して他方の部材が構成されている。この加工部材１の先端部は、上方向に屈曲して形成されている。また、加工部材２の先端部は、加工部材１の先端部と突き合わせられるように上方向に屈曲して形成されている。図３においては、この加工部材１の屈曲して形成されている先端部と加工部材２の屈曲して形成されている先端部とは、互いに突き合わせられている。この加工部材１の屈曲して形成されている先端部と加工部材２の屈曲して形成されている先端部の加工部６にレーザ光４を照射して加工部材１と加工部材２を溶融接続する。また、この樹脂材５ａと樹脂材５ｂは、レーザ反射光３を透過する樹脂によって構成されている。

この加工部材１の屈曲して形成されている先端部と加工部材１の屈曲して形成されている先端部の合せ部の加工部６にレーザ光４を照射して溶融加工する際に、加工部表面からは、レーザ反射光３が発生する。このレーザ反射光３は、樹脂材５ａ、５ｂに照射される。この樹脂材５ａ、５ｂに照射されたレーザ反射光３は、樹脂材５ａ、５ｂの表面から透過し樹脂材５ａ、５ｂの内部に浸透して行く。そして、この樹脂材５ａ、５ｂの内部に浸透して行くにしたがって、レーザ反射光３は、減衰する。本実施例においては、樹脂材５ａ、５ｂの表面からレーザ反射光３が透過し内部に浸透して行くにしたがって減衰するので、樹脂材５ａ、５ｂには局部的な熱集中がなく、樹脂材５ａ、５ｂの焼損を防止し安定した加工を図ることができる。

図４には、本発明に係るレーザ加工構造及びレーザ加工方法の第４実施例が示されている。

図４において、加工部材１は、樹脂材５ａから突き出して一方の部材が構成されている。また、加工部材２は、樹脂材７ｂから突き出して他方の部材が構成されている。この樹脂材５ａは、レーザ反射光３を透過する樹脂によって構成されており、樹脂材７ｂは、レーザ反射光３を透過しない樹脂によって構成されている。図４においては、樹脂材５ａから突き出した加工部材１と、樹脂材７ｂから突き出した加工部材２とを重ね合わせ、この加工部材１の端面と加工部材２との加工部６の表面にレーザ光４を照射して加工部材１と加工部材２を溶融接続する。

この加工部材２は、加工部材１との重ね合わせ部から下方に鍵状に屈曲しており、段差が形成されている。この段差は、レーザ加工の際に加工部表面から発生するレーザ反射光３の影響を受けない程度のものである。

この加工部材１の端面と加工部材２の加工部６の表面にレーザ光４を照射して溶融加工する際に、加工部表面からは、レーザ反射光３が発生する。このレーザ反射光３は、樹脂材５ａに照射される。この樹脂材５ａに照射されたレーザ反射光３は、樹脂材５ａの表面から透過し樹脂材５ａの内部に浸透して行く。そして、この樹脂材５ａの内部に浸透して行くにしたがって、レーザ反射光３は、減衰する。本実施例においては、樹脂材５ａの表面からレーザ反射光３が透過し内部に浸透して行くにしたがって減衰するので、樹脂材５ａには局部的な熱集中がなく、樹脂材５ａの焼損を防止し安定した加工を図ることができる。

一方、透過しない樹脂によって構成されている樹脂材７ｂの方向に反射したレーザ反射光３は、加工部材２に段差が形成されており、この段差によって樹脂材７ｂには照射されることはなく、樹脂材７ｂには局部的な熱集中がない。このため、樹脂材７ｂは、レーザ反射光３の照射による焼損を防止し安定した加工を図ることができる。

図５には、本発明に係るレーザ加工構造及びレーザ加工方法の第５実施例が示されている。

図５において、加工部材１は、樹脂材５ａから突き出して一方の部材が構成されている。また、加工部材２は、樹脂材５ｂから突き出して他方の部材が構成されている。この樹脂材５ａと樹脂材５ｂは、レーザ反射光３を透過する樹脂によって構成されている。図５においては、樹脂材５ａから突き出した加工部材１と、樹脂材５ｂから突き出した加工部材２とを重ね合わせ、この加工部材１と加工部材２の加工部６の表面にレーザ光４を照射して加工部材１と加工部材２を溶融接続する。

この加工部材１と加工部材１の加工部６の表面にレーザ光４を照射して溶融加工する際に、加工部表面からは、レーザ反射光３が発生する。このレーザ反射光３は、樹脂材５ａ、５ｂに照射される。この樹脂材５ａ、５ｂに照射されたレーザ反射光３は、樹脂材５ａ、５ｂの表面から透過し樹脂材５ａ、５ｂの内部に浸透して行く。そして、この樹脂材５ａ、５ｂの内部に浸透して行くにしたがって、レーザ反射光３は、減衰する。本実施例においては、樹脂材５ａ、５ｂの表面からレーザ反射光３が透過し内部に浸透して行くにしたがって減衰するので、樹脂材５ａ、５ｂには局部的な熱集中がなく、樹脂材５ａ、５ｂの焼損を防止し安定した加工を図ることができる。

図６には、本発明に係るレーザ加工構造及びレーザ加工方法の第６実施例が示されている。

図６において、加工部材１は、樹脂材７ａから突き出して一方の部材が構成されている。また、加工部材２は、樹脂材７ｂから突き出して他方の部材が構成されている。図６においては、樹脂材７ａから突き出した加工部材１と、樹脂材７ｂから突き出した加工部材２とを重ね合わせ、この加工部材１の端面と加工部材２との加工部６の表面にレーザ光４を照射して加工部材１と加工部材２を溶融接続する。この樹脂材７ａと樹脂材７ｂは、レーザ反射光３を透過しない樹脂によって構成されている。また、この樹脂材７ａと樹脂材７ｂには、それぞれ加工部表面側にレーザ反射光３を透過する樹脂によって構成されている樹脂材５ａと樹脂材５ｂが設けられている。

この加工部材１の端面と加工部材２との加工部６の表面にレーザ光４を照射して溶融加工する際に、加工部表面からは、レーザ反射光３が発生する。このレーザ反射光３は、樹脂材７ａの加工部表面側に設けられている樹脂材５ａと、樹脂材７ｂの加工部表面側に設けられている樹脂材５ｂに照射される。この樹脂材５ａ、５ｂに照射されたレーザ反射光３は、樹脂材５ａ、５ｂの表面から透過し樹脂材５ａ、５ｂの内部に浸透して行く。そして、この樹脂材５ａ、５ｂの内部に浸透して行くにしたがって、レーザ反射光３は、減衰する。本実施例においては、樹脂材５ａ、５ｂの表面からレーザ反射光３が透過し内部に浸透して行くにしたがって減衰するので、樹脂材５ａ、５ｂには局部的な熱集中がなく、樹脂材５ａ、５ｂの焼損を防止し安定した加工を図ることができる。

図７には、本発明に係るレーザ加工構造及びレーザ加工方法が適用される車両のエンジン１１と変速機１２が接続されている。

図７において、変速機１２のハウジング内部の底部側には、油圧制御装置１４が配置されている。この油圧制御装置１４は、変速機１２の内部に配置されクラッチの切り替えなどを制御する油圧の制御を行うものである。また、この油圧制御装置１４の上には、ソレノイドバルブ１５やコントロールモジュール１３が固定配置されている。このソレノイドバルブ１５のコネクタは、コントロールモジュール１３のコネクタと接続されている。

図８には、図７に図示の油圧制御装置１４の詳細が示されている。この油圧制御装置１４は、ベース２２にバスバー２４が絶縁モールド２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄとコネクタ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆによって固定されている。さらに、コントロールモジュール１３の端子２５とバスバー２４は、加工部６のレーザ加工により接続されている。

図９には、図８のＡ−Ａ断面図が示されている。コントロールモジュール１３の端子２５とバスバー２４は、図９に示す如く、レーザ光４により加工され接続される。このようにコントロールモジュール１３の端子２５は、レーザ反射光３を透過する樹脂材２７から突き出した端子２５とレーザ反射光３を透過する樹脂材の絶縁モールド２６から突き出したバスバー２４を重ね合わせて樹脂材近傍にある端子２５とバスバー２４の端面の加工部６にレーザ光４を照射して端子２５とバスバー２４を加工し接続する。この加工時に発生するレーザ反射光３は、樹脂材２７及び絶縁モールド２６の表面から透過し樹脂材の内部に行くに従い減衰する。このために樹脂材の局部的な発熱がないために樹脂材２７及び絶縁モールド２６の焼損を防止し安定した加工を図ることができる。

本発明に係るレーザ加工構造とレーザ加工方法は、油圧制御装置のコントロールモジュールの端子と樹脂材から突き出したバスバーとの加工部のレーザ加工による接続に限られず、樹脂材から突き出した端子と樹脂材から突き出した端子とをレーザ光を照射してレーザ加工によって接続するものに全て適用することができる。

本発明の第１実施例を示す樹脂材がレーザ加工部近傍にある時の断面図である。 本発明の第２実施例を示す樹脂材がレーザ加工部近傍にある時の断面図である。 本発明の第３実施例を示す樹脂材がレーザ加工部近傍にある時の断面図である。 本発明の第４実施例を示す樹脂材がレーザ加工部近傍にある時の断面図である。 本発明の第５実施例を示す樹脂材がレーザ加工部近傍にある時の断面図である。 本発明の第６実施例を示す樹脂材がレーザ加工部近傍にある時の断面図である。 コントロールモジュールが配置される車両の一部の構成を示す部分断面の正面図である。 図７に図示のコントロールモジュールの詳細構成を示す構造図である。 図８に図示のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１………………加工部材
２………………加工部材
３………………レーザ反射光
４………………レーザ光
５ａ……………樹脂材
５ｂ……………樹脂材
６………………加工部
７ａ……………樹脂材
７ｂ……………樹脂材
１１……………エンジン
１２……………変速機
１３……………コントロールモジュール
１４……………油圧制御装置
１５……………ソレノイドバルブ
２２……………ベース
２４……………バスバー
２５……………端子

Claims (6)

1. 一方の樹脂材から突き出る一方の加工部材の端面と他方の樹脂材から突き出る他方の加工部材の２つの加工部材を重ね合わせ、該一方の加工部材の端面と他方の加工部材との加工部表面にレーザ光を照射して前記一方の加工部材と前記他方の加工部材を溶接加工するものであって、前記一方の樹脂材と前記他方の樹脂材とが、前記２つの加工部材の加工部表面に照射したレーザの反射光を受ける位置に配置してなる２つの部材のレーザ加工構造において，
   前記レーザ反射光を受ける位置に配置される樹脂材に、レーザ反射光を照射し該レーザ反射光が内部に浸透して行くにしたがって該レーザ反射光が減衰する樹脂材を用い、前記２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射した際の加工部表面からのレーザ反射光を吸収して前記樹脂材が焼損するのを防止することを特徴とするレーザ加工構造。
2. ２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工するものであって、加工部表面に照射したレーザの反射光を受ける位置に前記加工部材を覆う樹脂材が配置されてなる２つの部材のレーザ加工構造において，
   前記２つの加工部材のいずれか一方の加工部材を覆う樹脂材にレーザ反射光を透過する樹脂材を用い，
   他方の加工部材に、該他方の加工部材を覆う樹脂材が前記加工部表面より反射されるレーザ反射光を受けない位置になるように段差を設け，
   前記２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射した際の加工部表面からのレーザ反射光の影響を排除して前記樹脂材の焼損を防止することを特徴とするレーザ加工構造。
3. ２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工するものであって、加工部表面に照射したレーザの反射光を受ける位置に前記加工部材を覆う樹脂材が配置されてなる２つの部材のレーザ加工構造において，
   前記２つの部材の加工部材の加工部表面位置が、レーザを照射して溶接加工する際に該２つの部材のそれぞれの加工部材を覆う樹脂材に前記加工部表面より反射されるレーザ反射光が照射されない位置にくるまで屈曲させて構成し，
   前記２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射した際の加工部表面からのレーザ反射光の影響を排除し前記樹脂材の焼損を防止することを特徴とするレーザ加工構造。
4. 請求項１、２又は３に記載のレーザ加工構造において，
   前記加工部材を覆う樹脂材に用いる照射したレーザ反射光が内部に浸透して行くにしたがって減衰する樹脂材は、加工部材を覆う樹脂材の少なくともレーザ反射光の影響を受ける部分であるレーザ加工構造。
5. ２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工するものであって、加工部表面に照射したレーザの反射光を受ける位置に前記加工部材を覆う樹脂材が配置されてなる２つの部材の加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶着加工するレーザ加工方法において，
   前記レーザ反射光を受ける位置に配置される樹脂材を、レーザ反射光を透過する樹脂材で構成し、前記２つの加工部材の加工部表面にレーザを照射して溶接加工するようにしたことを特徴とするレーザ加工方法。
6. 請求項１、２、３又は４に記載のレーザ加工構造を備えた車両用制御装置。

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