JP4553296B2 - 車輌用灯具の製造方法及び車輌用灯具の製造装置。 - Google Patents

車輌用灯具の製造方法及び車輌用灯具の製造装置。 Download PDF

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Description

本発明は新規な車輌用灯具の製造方法及び車輌用灯具の製造装置に関する。詳しくは、外観が良好であると共に、レンズとハウジングの間の結合を確実にする技術に関する。
車輌用灯具、例えば、自動車用灯具の製造において、ハウジングにその前面開口を覆うようにレンズを取り付ける工程が必要である。
従来にあっては、レンズとハウジングとの間の取付には、レンズの周縁部にシール脚を突設し、ハウジングには上記シール脚を受け入れる溝を形成し、レンズのシール脚をハウジングの溝にシール材或いは接着材を介して受け入れる方法が一般的に採用されていたが、この取付方法にあっては、シール脚や溝はレンズやハウジングの周縁部から突出した部分に設けられるため、レンズを前方から眺めたときに、その周縁部に光を通さない部分、すなわち、暗い部分が出来てしまい、全体の大きさの割には発光面積が小さくなると言う問題があった。
そこで、レンズのシール脚をハウジングの接合面に直接接合する方法が考えられた。レンズのシール脚をハウジングに直接接合するようにすれば、接合代はほんの僅かの幅があれば良く、レンズ周縁部の暗く見える部分は極めて狭い幅で足りることになる。そして、この直接接合する手段としては、熱板溶着、振動溶着等が一般的に採用されていた。これらの手段にあっては、レンズとハウジングとの接合部に互いの材料の溶融した部分が混合した状態で冷却固化されることによって接合されるのであるが、余分な溶融材料が接合箇所から脇にはみ出して、これが前方からレンズを通して視認されて外観を損ねるという問題がある。また、形状に制限がある（傾斜角度に制限がある；振動溶着では振動する方向に平坦でなければならないし、熱板溶着では熱板を押し当てる方向に対して極端な傾斜はできない、等）ので、昨今の立体的なデザインに対応できない。
また、レンズとハウジングをレーザー溶着により接合する方法がある。レーザー溶着にあっては、レーザー出力と接合部におけるスポット径並びに走査スピードを制御することにより材料の溶融状態、すなわち、接合部における照射エネルギーを一定にコントロールすることが出来るので、溶融のしすぎによる溶融材料のはみ出しや溶融不良による接合不良を回避することが可能である。
ところで、レーザー溶着にあっては、レンズの溶着部とハウジングの溶着部とが確実に接触していないと接合不良を起こす。そして、自動車用灯具には大型のものが多く、その全周に亘って、２〜５ｍｍ程度の幅の互いの溶着部（接合箇所）を確実に接触させておくことは、ハウジングの上にレンズを単に載置しただけでは困難である。
そこで、押さえ治具を使用して、レンズをハウジングの方へと押圧しておくことが考えられるが、押さえ治具によってレンズの溶着部の上方の部分を押圧するようにすると、押さえ治具が邪魔をしてレンズを通してレーザー光を照射することが出来なくなってしまう。だからといって、レンズの周縁部（溶着部の上方の部分）を除いた部分を押圧しても、レンズの周縁部を除いた部分とハウジングとの間には空間が位置しているので、かえって、レンズの周縁部を除いた部分を押圧することによって、周縁部の全体に亘って不均一な応力がかかって、レンズの溶着部とハウジングの溶着部とが部分的に不接触となることを積極的に誘発する結果となりかねない。
そこで、押さえ治具にレーザー光を透過することが出来る材料を使用して押さえ治具を透過させてレーザー光を照射することが考えられる。先に、レーザー出力と接合部におけるスポット径並びに走査スピードを制御することにより材料の溶融状態をコントロールすることが出来ると説明したが、接合部におけるレーザー光のスポット径は、押さえ治具の屈折率が原因して押さえ治具を透過する距離如何により、変化してしまい、これを一定にコントロールすることが困難である。特に、車輌用灯具のレンズは、全周に亘って同一の平面内にあることはほとんど無く、凹曲面及び／又は凸曲面を有しているものであるので、接合面における照射エネルギーを一定に保つことは極めて困難である。
そこで、本発明は、押さえ治具を使用することによりレンズの溶着部とハウジングの溶着部とを確実に接触させると共に、レンズとハウジングとの接合部におけるレーザー光照射時の照射エネルギーがほぼ一定になるようにすることを課題とする。
本発明車輌用灯具の製造方法は、上記した課題を解決するために、レーザー光はレーザーヘッドから射出された状態から径が絞られていって、ハウジングの溶着面で所定のスポット径となるように制御され、レーザー溶着にあたっては、先ずロボットを用いてレーザー光走査方向のティーチングを行い、次に全周に亘ってレーザー透過部及び溶着部が形成されたレンズの上記溶着部をハウジングの全周に亘って形成された溶着部に当接させ、レーザー透過部を備えた押さえ治具によってレンズを押圧してレンズの溶着部をハウジングの溶着部に当接させ、レンズの溶着部とハウジングの溶着部とが当接された箇所にレーザー光を照射する際に、少なくともその一部において押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射され、上記押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射される部分の連続する区画において、上記押さえ治具のレーザー透過部の肉厚とレンズのレーザー透過部の肉厚との和がレーザー光走査方向においてほぼ一定となるようにしたものである。
また、本発明車輌用灯具の製造装置は、上記した課題を解決するために、レーザー光はレーザーヘッドから射出された状態から径が絞られていって、ハウジングの溶着面で所定のスポット径となるように制御され、レーザー溶着にあたり、先ずロボットを用いてレーザー光走査方向のティーチングを行い、次に全周に亘ってレーザー透過部及び溶着部が形成されたレンズの上記溶着部をハウジングの全周に亘って形成された溶着部に当接させる押さえ治具を備え、上記押さえ治具は、レンズの溶着部とハウジングの溶着部とが当接された箇所にレーザー光を照射する際に、少なくともその一部において押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射されるように成されると共に、上記押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射される部分の連続する区画において、押さえ治具のレーザー透過部の肉厚とレンズのレーザー透過部の肉厚との和がレーザー光走査方向においてほぼ一定となるようにされたものである。
従って、本発明にあっては、押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射される部分の連続する区画において、レーザー光が押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過する距離がレーザー光の走査方向においてほぼ一定となる。
本発明車輌用灯具の製造方法は、前面が開口したハウジングに上記前面開口を覆うようにレンズをレーザー溶着により固定する車輌用灯具の製造方法において、レーザー光はレーザーヘッドから射出された状態から径が絞られていって、ハウジングの溶着面で所定のスポット径となるように制御され、レーザー溶着にあたっては、先ずロボットを用いてレーザー光走査方向のティーチングを行い、次に全周に亘ってレーザー透過部及び溶着部が形成されたレンズの上記溶着部をハウジングの全周に亘って形成された溶着部に当接させ、レーザー透過部を備えた押さえ治具によってレンズを押圧してレンズの溶着部をハウジングの溶着部に当接させ、レンズの溶着部とハウジングの溶着部とが当接された箇所にレーザー光を照射する際に、少なくともその一部において押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射され、上記押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射される部分の連続する区画において、上記押さえ治具のレーザー透過部の肉厚とレンズのレーザー透過部の肉厚との和がレーザー光走査方向においてほぼ一定であることを特徴とする。
また、本発明車輌用灯具の製造装置は、前面が開口したハウジングに上記前面開口を覆うようにレンズをレーザー溶着により固定する車輌用灯具の製造装置において、レーザー光はレーザーヘッドから射出された状態から径が絞られていって、ハウジングの溶着面で所定のスポット径となるように制御され、レーザー溶着にあたり、先ずロボットを用いてレーザー光走査方向のティーチングを行い、次に全周に亘ってレーザー透過部及び溶着部が形成されたレンズの上記溶着部をハウジングの全周に亘って形成された溶着部に当接させる押さえ治具を備え、上記押さえ治具は、レンズの溶着部とハウジングの溶着部とが当接された箇所にレーザー光を照射する際に、少なくともその一部において押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射されるように成されると共に、上記押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射される部分の連続する区画において、押さえ治具のレーザー透過部の肉厚とレンズのレーザー透過部の肉厚との和がレーザー光走査方向においてほぼ一定となるようにされたことを特徴とする。
従って、本発明にあっては、押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射される部分の連続する区画において、レーザー光が押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過する距離がレーザー光の走査方向においてほぼ一定となる。そのため、レーザー出力と走査スピードが一定であれば、レンズとハウジングとの接合部におけるレーザー光のスポット径が一定となる。すなわち、レンズとハウジングとの接合部における照射エネルギーが一定となる。従って、、レンズとハウジングとの接合部における照射エネルギーのコントロールが容易になり、品質の良好なレーザー溶着を行うことが出来る。また、ロボットを使用してレーザー光の照射工程を行う際のティーチングも容易になる。
請求項２に記載した発明にあっては、曲面を備えているレンズ表面のほぼ全面が押さえ治具の面当て部によって面接触された状態で、レンズがハウジングの方へ押圧されて、レンズの溶着部がハウジングの溶着部に当接されるので、レンズの溶着とハウジングの溶着部とが確実に当接される。
請求項３に記載した発明にあっては、押さえ治具の全周縁部に形成された位置決め部によってレンズの周縁部が位置決めされた状態で、レンズの溶着部がハウジングの溶着部に当接されるので、レンズの溶着部とハウジングの溶着部とが位置ズレを起こすことが無く、確実に当接される。
請求項４に記載した発明にあっては、押さえ治具はレンズの材料と屈折率が近似した材料によって形成されているので、押さえ治具のレーザー透過部とレンズのレーザー透過部との相対肉厚がレーザー光走査方向において変化しても、両者の和がほぼ同じであれば、レンズとハウジングとの接合部におけるレーザー光のスポット径はほぼ同じになるので上記接合部における照射エネルギーのコントロールを行い易い。
以下に、本発明車輌用灯具の製造方法及び車輌用灯具の製造装置を実施するための最良の形態について添付図面を参照して説明する。
車輌用灯具１は、ハウジング２にその前面開口を覆うようにレンズ３が取着され、ハウジング２とレンズ３とで囲まれた空間４内に図示しない光源体が配置されて構成される。
上記ハウジング１とレンズ３とはレーザー溶着によって一体化される。すなわち、正面から見て（図１参照）下縁のほぼ直線的に左右に延びる部分においては、レンズ３から後方へ突出した突出部５が形成されており、該突出部５の後端面６が内側に行くに従って前方へ変位する傾斜平面とされ、該平面が溶着面とされている。それに伴い、レンズ３の上記突出部５（図４参照）に対応したハウジング１の前端縁は突出部５の前後幅に相当する分他の部分の前端縁より後方に後退されており、該前端縁の前面７は内側に行くに従って前方へ変位する傾斜平面とされ、該面７が溶着面とされている。そして、レンズの溶着面６とハウジングの溶着面７とは同じ傾斜角で傾斜している。
そして、レンズ３の下縁部を除いた部分の周縁部の下面にはほぼ水平面とされた溶着面８が形成され、レンズ周縁部の該溶着面８より上方の部分９がレーザー透過部とされる。そして、ハウジング２の前端縁のうちレンズの溶着面８に対応した部分はほぼ水平面とされ、該面１０が溶着面とされている。
ハウジング２とレンズ３とは、溶着面６と７とが、また、溶着面８と１０とが、互いに接触され、その状態でレーザー溶着により接合される。
ハウジング２とレンズ３とをその周縁部でレーザー溶着する際に、押さえ治具１１によってレンズ３をハウジング２の方へと押圧して、レンズ３の溶着面６、８がハウジング２の溶着面７、１０に確実に当接するようにする。
押さえ治具１１はレンズ３の前面の全体を覆う大きさの厚手の板状をしており、下面１２が面当て部とされ、該面当て部１２がレンズ３の前面１３の全面に当接するようになっている。このように、押さえ治具１１の面当て部１２がレンズ３の前面の全面に当接されるので、成形時にレンズ３の前面部にソリや撓みが出来た場合でも、該ソリや撓みを解消することが出来て、レンズ３の溶着面６、８の全面をハウジング２の溶着面７、１０に確実に当接させることが出来る。また、押さえ治具１１の下面の周縁部には全周に亘って下方へ突出した位置決め突縁１４が突設されており、該位置決め突縁１４がレンズ３の周縁部に外側から当接して、これによって、レンズ３が押さえ治具１１に対して位置決めされる。従って、ハウジング２が押さえ治具１１に対して位置決めされた状態で配置されれば、レンズ３がハウジング２に対して位置決めされ、レンズ３の溶着面６はハウジング２の溶着面７に、また、レンズ３の溶着面９はハウジング２の溶着面１０に、確実に当接される。なお、ハウジング２は、押さえ治具１１に対して位置決めが為されている載置台１５上に載置されることによって、押さえ治具１１に対して位置決めされる。
そして、押さえ治具１１の下縁部を除く部分の周縁部１６はレーザー透過部とされる。すなわち、透明でレーザー光が透過可能な部分とされている。押さえ治具１１はレーザー透過部１６のみが透明に形成されていればよいが、押さえ治具１１全体が透明な材料で形成されていても構わない。
上記したように、ハウジング２、レンズ３及び押さえ治具１１をセットした後、レーザー光を溶着面６、７、８、１０に照射してレーザー溶着を行う。
レンズ３の溶着面８とハウジング２の溶着面１０とのレーザー溶着は、図５に矢印Ａで示すようにレーザー光を走査して行う。この場合、図３に示すように、押さえ治具１１のレーザー透過部１６のほぼ真上に位置したレーザーヘッド１７から照射されたレーザー光１８は押さえ治具１１のレーザー透過部１６、レンズ３のレーザー透過部９を順次透過してハウジング２の溶着面１０に所定のスポット径で集光される。これにより、ハウジング２の溶着面１０がレーザー光１８の照射エネルギーにより加熱溶融され、その溶融熱によりレンズ３の溶着面８も溶融して相溶状態となり、さらに、それが冷却することによりハウジング２の溶着面１０とレンズ３の溶着面８とが接合される。
そして、ハウジング２の溶着面１０とレンズ３の溶着面８とのレーザー溶着を行う際に、上記押さえ治具１１のレーザー透過部１６の肉厚Ｔ１６とレンズ３のレーザー透過部９の肉厚Ｔ９との和ｔＴ（＝Ｔ１６＋Ｔ９）がレーザー光走査方向Ａにおける全域においてほぼ一定であることが好ましい。すなわち、レーザー光１８はレーザーヘッド１７から射出された状態から径が絞られていって、ハウジング２の溶着面１０で所定のスポット径となるように制御されているので、２つのレーザー透過部１６、９を透過する距離が変化すると、溶着面１０でのスポット径が変化してしまい、溶着面１０が受けるレーザー光１８の照射エネルギーが変化して、その溶融状態が一様でなくなってしまうからである。そのため、走査方向Ａの全域において上記ｔＴが一様であると、ロボットへのティーチングが容易となる利点がある。しかしながら、走査方向Ａの全域においてｔＴが一様であることは必須ではなく、少なくとも一部の区間においてｔＴが一様であれば、その区間に対するロボットのティーチングが容易になる。
以上のような観点から、レンズ３のレーザー透過部９の屈折率と押さえ治具１１のレーザー透過部１６の屈折率とが近似していることが好ましい。例えば、レンズ３がアクリル樹脂で形成されている場合は、押さえ治具１１のレーザー透過部１６がアクリル樹脂又はアクリル樹脂の屈折率に近似した屈折率を有する材料で形成されることが好ましい。すなわち、２つのレーザー透過部１６、９の厚みの和ｔＴがレーザー光走査方向Ａにおいて同じであり、両者１６、９の厚みがレーザー光走査方向Ａにおいて異なっていて、しかも、両者１６、９の屈折率が異なっていると、溶着面１０におけるスポット径がレーザー光走査方向Ａにおいて異なってきてしまうので、レーザー光１８の照射エネルギー、走査スピード等を調整して、溶着面１０における照射エネルギーがレーザー光走査方向Ａにおいて一様になるように制御しなければならず、制御が複雑になる。
次に、レンズ３の溶着面６とハウジング２の溶着面７とのレーザー溶着は、図４に示すように、レーザー光１８をレンズ３の突出部５に対して斜め上方から斜めに照射してハウジング２の溶着面７に所定のスポット径で照射されるようにし、且つ、図５の矢印Ｂ方向へレーザー光１８を走査して行う。この場合、レンズ３の突出部の一部５ａがレーザー透過部となる。
以上のようにして、ハウジング２の開口縁部にレンズ３の周縁部がレーザー溶着によって接合される。
なお、上記した実施の形態において示した各部の具体的形状及び構造は、何れも本発明を実施するに際して行う具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
車輌用灯具、特に大型の車輌用灯具におけるハウジングとレンズとの接合に適用して、外観を損ねること無しに、確実な接合を行うことが出来る。
図面は本発明車輌用灯具の製造方法及び車輌用灯具の製造装置の実施の形態を示すものであり、本図は車輌用灯具の一例を示す正面図である。 レンズと押さえ治具を離した状態で示す断面図である。 レーザー溶着工程の様子を図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線で示す部位で切断した状態で示す断面図である。 レーザー溶着工程の様子を図１のＩＶ−ＩＶ線で切断した状態で示す部位で示す断面図である。 レーザー光の走査方向の例を示す平面図である。
符号の説明
１…車輌用灯具、２…ハウジング、３…レンズ、８…溶着面（溶着部）、９…レーザー透過部、１０…溶着面（溶着部）、１１…押さえ治具、１２…面当て部、１３…前面、１４…位置決め突縁（位置決め部）、１６…レーザー透過部、１８…レーザー光、Ｔ９…レンズのレーザー透過部の肉厚、Ｔ１６…押さえ治具のレーザー透過部の肉厚、ｔＴ…レンズのレーザー透過部の肉厚と押さえ治具のレーザー透過部の肉厚との和

Claims (5)

  1. 前面が開口したハウジングに上記前面開口を覆うようにレンズをレーザー溶着により固定する車輌用灯具の製造方法において、
    レーザー光はレーザーヘッドから射出された状態から径が絞られていって、ハウジングの溶着面で所定のスポット径となるように制御され、
    レーザー溶着にあたっては、先ずロボットを用いてレーザー光走査方向のティーチングを行い、次に全周に亘ってレーザー透過部及び溶着部が形成されたレンズの上記溶着部をハウジングの全周に亘って形成された溶着部に当接させ、
    レーザー透過部を備えた押さえ治具によってレンズを押圧してレンズの溶着部をハウジングの溶着部に当接させ、
    レンズの溶着部とハウジングの溶着部とが当接された箇所にレーザー光を照射する際に、少なくともその一部において押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射され、
    上記押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射される部分の連続する区画において、上記押さえ治具のレーザー透過部の肉厚とレンズのレーザー透過部の肉厚との和がレーザー光走査方向においてほぼ一定である
    ことを特徴とする車輌用灯具の製造方法。
  2. 曲面を備えているレンズ表面のほぼ全面が押さえ治具の面当て部によって面接触された状態で、レンズがハウジングの方へ押圧されて、レンズの溶着部がハウジングの溶着部に当接される
    ことを特徴とする請求項１に記載の車輌用灯具の製造方法。
  3. 押さえ治具の全周縁部に形成された位置決め部によってレンズの周縁部が位置決めされた状態で、レンズの溶着部がハウジングの溶着部に当接される
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車輌用灯具の製造方法。
  4. 押さえ治具はレンズの材料と屈折率が近似した材料によって形成されている
    ことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の車輌用灯具の製造方法。
  5. 前面が開口したハウジングに上記前面開口を覆うようにレンズをレーザー溶着により固定する車輌用灯具の製造装置において、
    レーザー光はレーザーヘッドから射出された状態から径が絞られていって、ハウジングの溶着面で所定のスポット径となるように制御され、
    レーザー溶着にあたり、先ずロボットを用いてレーザー光走査方向のティーチングを行い、次に全周に亘ってレーザー透過部及び溶着部が形成されたレンズの上記溶着部をハウジングの全周に亘って形成された溶着部に当接させる押さえ治具を備え、
    上記押さえ治具は、レンズの溶着部とハウジングの溶着部とが当接された箇所にレーザー光を照射する際に、少なくともその一部において押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射されるように成されると共に、上記押さえ治具のレーザー透過部及びレンズのレーザー透過部を透過してレーザー光が照射される部分の連続する区画において、押さえ治具のレーザー透過部の肉厚とレンズのレーザー透過部の肉厚との和がレーザー光走査方向においてほぼ一定となるようにされた
    ことを特徴とする車輌用灯具の製造装置。
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