JP7314451B2 - Sheet Laser Welding Apparatus, Sheet Laser Welding Method, Sheet Laser Welded Structure, Polyimide Sheet Laser Welding Apparatus, Polyimide Sheet Laser Welding Method, Polyimide Sheet Laser Welded Structure - Google Patents
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Description
本開示は、シートのレーザ溶着装置、シートのレーザ溶着方法、シートをレーザ溶着した構造物、に係り、特に、ポリイミドシートのレーザ溶着装置、ポリイミドシートのレーザ溶着方法、ポリイミドシートをレーザ溶着した構造物に関する。 The present disclosure relates to a laser welding apparatus for sheets, a method for laser welding sheets, and a structure obtained by laser welding sheets, and more particularly, to a laser welding apparatus for polyimide sheets, a method for laser welding polyimide sheets, and a structure obtained by laser welding polyimide sheets.
芳香族ポリイミドシート（以下、「ポリイミドシート」と略す）は、機械的強度と耐熱性に優れ、更に宇宙空間で使用する場合の耐放射線に優れており、人工衛星用のハニカムコア、耐熱性密封袋、その他の構造物への利用が検討されてきた。 Aromatic polyimide sheets (hereinafter abbreviated as "polyimide sheets") have excellent mechanical strength and heat resistance, and are also excellent in radiation resistance when used in outer space.
従来、ポリイミドシートを用いてハニカムコアやその他の構造物を作るには、ポリイミドシート同士を接着剤で接着する方法が提案されていた。しかし、ポリイミドシートの各層間に耐熱性の接着剤を塗布した積層体を積層方向に圧着・加熱した状態で一定時間保持する時間のかかる作業が必要であった。接着剤の重量が人工衛星の軽量化を阻害していた。また、耐熱製密封袋を作るには信頼性の高い接着作業を必要としていた（例えば、特許文献１、２を参照）。
Conventionally, in order to make a honeycomb core or other structures using polyimide sheets, a method of adhering polyimide sheets together with an adhesive has been proposed. However, it was necessary to perform a time-consuming work of keeping the laminated body, in which a heat-resistant adhesive was applied between the layers of the polyimide sheets, pressed and heated in the lamination direction for a certain period of time. The weight of the adhesive hinders efforts to reduce the weight of satellites. In addition, a highly reliable bonding operation is required to produce a heat-resistant hermetic bag (see
一方、接着剤を用いないでポリイミドシート同士を一体にして所定の強度の実用的構造物をつくる方法は確立されていなかった。一つの方法として、接着剤を用いずにプラスチックシートを加熱して一体に溶着する方法はあるが、ポリイミドシートは溶着に適する温度範囲が狭く、加熱途中でポリイミドシートが熱で変形したり、炭化したり、高温になった部分が溶けて孔があいたりする。 On the other hand, no method has been established for forming a practical structure with a predetermined strength by integrating polyimide sheets without using an adhesive. As one method, there is a method of heating plastic sheets to weld them together without using an adhesive, but the temperature range suitable for welding is narrow for polyimide sheets, and during heating, the polyimide sheets are deformed by heat, carbonized, and high-temperature parts melt and form holes.
例えば、従来のレーザ溶着方法によりレーザ光線をポリイミドシートに直接照射しても、（１）レーザ光線の吸収が悪い。（２）発熱が鈍い。（３）温度が上がるとレーザ光線を吸収しやすくなるが、吸収し始めると急に温度が上がる。（４）急に温度が上がって熱変形する。（５）炭化する。（６）孔が開く。（７）変化が急激である。（８）温度コントロールがきかない、という諸課題があった。従来のレーザ溶着方法で最適な溶着条件を探しても、これら複数の課題すべてを同時に解決するのは困難と言われていた。 For example, even if a polyimide sheet is directly irradiated with a laser beam by a conventional laser welding method, (1) the absorption of the laser beam is poor. (2) Heat generation is dull. (3) When the temperature rises, it becomes easier to absorb the laser beam, but when the absorption starts, the temperature rises suddenly. (4) The temperature suddenly rises and thermal deformation occurs. (5) Carbonize. (6) A hole opens. (7) The change is abrupt. (8) There were various problems that temperature control was not effective. It was said that it would be difficult to solve all of these multiple problems at the same time, even if the optimal welding conditions were searched for using conventional laser welding methods.
本開示は、接着剤を用いないでシート同士を溶着する、シートのレーザ溶着装置、シートのレーザ溶着方法、シートをレーザ溶着した構造物、を提供することを課題とし、特に、接着剤を用いないでポリイミドシート同士を溶着する、シートのレーザ溶着装置、シートのレーザ溶着方法、シートをレーザ溶着した構造物、を提供することを課題としている。 An object of the present disclosure is to provide a sheet laser welding apparatus, a sheet laser welding method, and a structure in which sheets are laser-welded, which weld sheets together without using an adhesive. In particular, an object is to provide a sheet laser welding apparatus, a sheet laser welding method, and a structure in which sheets are laser-welded, in which polyimide sheets are welded together without using an adhesive.
より具体的には、シート同士を溶着する際に、シートが熱変形せず、炭化せず、高温部分が溶けて孔があかない、密封性（水密性）に優れた溶着ができる、安定的な溶着作業ができる、シートのレーザ溶着装置、シートのレーザ溶着方法、シートをレーザ溶着した構造物、を提供することを課題としている。 More specifically, it is an object of the present invention to provide a sheet laser welding apparatus, a sheet laser welding method, and a structure in which sheets are laser-welded, in which the sheets are not thermally deformed or carbonized when the sheets are welded to each other, the high-temperature portions are not melted and holes are not formed, welding can be performed with excellent sealing performance (watertightness), and stable welding work can be performed.
更に本開示は、接着剤なしでレーザ溶着したポリイミドシートを用いた構造物を提供すること、例えば軽量化した人工衛星等の構造物を提供すること、耐熱性密封袋を提供すること、を課題としている。 Furthermore, the present disclosure aims to provide a structure using a polyimide sheet laser-welded without an adhesive, for example, to provide a structure such as a lightweight artificial satellite, and to provide a heat-resistant sealed bag.
本開示は、シートを局所的に支持するとともに、局所的に支持しているシートの部分を集中的に加熱してレーザ溶着する、言い換えれば、熱と圧力を局所的に支持しているシートの部分に集中してレーザ溶着することにより、シートの熱変形、炭化、孔あき、密封性の確保、という諸課題を解決している。 The present disclosure solves various problems such as thermal deformation, carbonization, perforation, and sealing of the sheet by locally supporting the sheet and laser welding the locally supported sheet portion by heating intensively, in other words, by concentrating the heat and pressure on the locally supporting sheet portion and performing the laser welding.
課題を解決するための手段としては、シートの下面を線状領域または点状領域で局所的に支持する支持部材と、シートの上面を覆う発熱部材と、発熱部材をシートに押圧する押圧部と、発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させるレーザ光線照射部と、制御部と、を有し、シートの上面の第１の領域を発熱部材で覆い、前記第１の領域と対向する前記シートの下面の第２の領域の任意の位置を前記線状領域支持部材の線状領域で支持し、押圧部で発熱部材をシートの上面に押圧して密着させた状態で、制御部により、レーザ光線照射部から発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させ、発熱部材で発生させた熱をシートの上面から下面へ、そして支持部材の線状領域または点状領域に向けて、伝えている。このことにより、局所的に支持しているシートの部分を集中的に加熱して溶着している。 課題を解決するための手段としては、シートの下面を線状領域または点状領域で局所的に支持する支持部材と、シートの上面を覆う発熱部材と、発熱部材をシートに押圧する押圧部と、発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させるレーザ光線照射部と、制御部と、を有し、シートの上面の第１の領域を発熱部材で覆い、前記第１の領域と対向する前記シートの下面の第２の領域の任意の位置を前記線状領域支持部材の線状領域で支持し、押圧部で発熱部材をシートの上面に押圧して密着させた状態で、制御部により、レーザ光線照射部から発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させ、発熱部材で発生させた熱をシートの上面から下面へ、そして支持部材の線状領域または点状領域に向けて、伝えている。 As a result, the portion of the sheet that is locally supported is intensively heated and welded.
本開示は更に、支持部材を加熱する加熱部を設け、レーザ光線照射部からレーザ光線を照射して発熱部材で生じた熱を支持部材の線状領域または点状領域で支持したシート部分に伝えるとともに、加熱部で支持部材を加熱して生じた熱を支持部材の線状領域または点状領域で支持したシート部分へ伝えることにより、局所的に支持しているシートの部分を集中的に加熱して溶着している。 The present disclosure further provides a heating unit that heats the support member, irradiates a laser beam from the laser beam irradiation unit, generates heat in the heat generating member, and transfers the heat generated by the heat generating member to the sheet portion supported by the linear regions or the dot regions of the support member.
本開示は更に、シートのレーザ光線照射部に、レーザ光線照射位置を移動させるレーザ光線照射位置移動部を設け、レーザ光線照射位置を、シートを支持部材の線状領域が支持している支持位置に沿って移動させるように構成し、発熱部材で生じた熱を支持部材の線状領域に向けて伝えることにより、局所的に支持しているシートの部分を集中的に加熱して溶着するとともに、レーザ光線照射位置を移動させ、シートを支持部材の線状領域に沿った一定範囲を溶着している。 According to the present disclosure, a laser beam irradiation position moving unit for moving the laser beam irradiation position is provided in the laser beam irradiation part of the sheet, and the laser beam irradiation position is moved along the support position where the sheet is supported by the linear regions of the support member. By transferring the heat generated by the heat-generating member toward the linear regions of the support member, the part of the sheet that is locally supported is intensively heated and welded, and the laser beam irradiation position is moved to weld the sheet in a certain range along the linear regions of the support member. are
本開示は更に、レーザ光線照射部のレーザ光線照射位置を移動させるレーザ光線照射位置移動部を設け、更に、加熱部を移動させる加熱位置移動部を設け、レーザ光線照射位置と加熱部の加熱位置を、シートを支持している支持部材の線状領域に沿って移動させるように構成し、発熱部材と支持部材で生じた熱により、局所的に支持しているシートの部分を集中的に加熱して溶着するとともに、レーザ光線照射位置と加熱部の加熱位置を移動させ、シートを支持部材の線状領域に沿った一定範囲を溶着している。 The present disclosure further includes a laser beam irradiation position moving unit for moving the laser beam irradiation position of the laser beam irradiation unit, and a heating position moving unit for moving the heating unit. The laser beam irradiation position and the heating position of the heating unit are configured to be moved along a linear region of the support member supporting the sheet. It welds a certain range along the shape area.
本開示は、支持部材で局所的に支持した部分を溶着して耐熱性密封袋を溶着している。 According to the present disclosure, the portion locally supported by the support member is welded to weld the heat-resistant sealed bag.
本開示は、シートを局所的に支持するとともに、局所的に支持しているシートの部分を集中的に加熱してレーザ溶着することにより、接着剤を用いないでシート同士を溶着する、シートのレーザ溶着装置、シートのレーザ溶着方法、シートをレーザ溶着した構造物、を提供する。特に、接着剤を用いないでポリイミドシート同士を溶着する、シートのレーザ溶着装置、シートのレーザ溶着方法、シートをレーザ溶着した構造物、を提供できる効果がある。 The present disclosure provides a sheet laser welding apparatus, a sheet laser welding method, and a structure in which sheets are laser-welded, which locally support a sheet and weld the sheets together without using an adhesive by intensively heating and laser-welding the locally supported portion of the sheet. In particular, there is an effect that it is possible to provide a sheet laser welding apparatus, a sheet laser welding method, and a structure obtained by laser welding sheets that weld polyimide sheets to each other without using an adhesive.
本開示によれば、シートが、急激に発熱しない、熱で変形しない、炭化しない、高温部分が溶けて孔が開かない、密封性に優れた溶着ができる、安定的な溶着作業ができる、シートのレーザ溶着装置およびシートのレーザ溶着方法を提供できる効果がある。 According to the present disclosure, it is possible to provide a sheet laser welding apparatus and a sheet laser welding method in which the sheet does not generate heat rapidly, is not deformed by heat, is not carbonized, does not melt at high temperature portions and does not open holes, can perform welding with excellent sealing performance, and can perform stable welding work.
また本開示によれば、接着剤なしでレーザ溶着したポリイミドシートを用いた構造物を提供すること、例えば軽量化した人工衛星等の構造物を提供すること、耐熱性密封袋を提供すること、ができる効果がある。 Further, according to the present disclosure, it is possible to provide a structure using a polyimide sheet laser-welded without an adhesive, for example, to provide a structure such as a lightweight artificial satellite, and to provide a heat-resistant sealed bag.
発明者は、芳香族ポリイミドシートのようにレーザ溶着することが困難とされてきたシートについて、シートを局所的に支持するとともに、局所的に支持しているシートの部分を集中的に加熱してレーザ溶着するレーザ溶着装置、レーザ溶着方法、そしてシートをレーザ溶着した構造物の発明を完成した。 The inventor has completed the invention of a laser welding apparatus, a laser welding method, and a structure in which the sheets are laser-welded by locally supporting the sheet such as the aromatic polyimide sheet, which has been considered difficult to be laser-welded, and by intensively heating the portion of the locally supported sheet for laser welding.
本開示により、シートを急激に発熱させず、熱変形させず、炭化させず、孔を開けず、密封性に優れた溶着ができる。以下、本発明の第一実施形態から第八実施形態までと、それらの変形例について説明する。 According to the present disclosure, the sheet can be welded with excellent sealing performance without causing sudden heat generation, thermal deformation, carbonization, or perforation. Hereinafter, the first to eighth embodiments of the present invention and modifications thereof will be described.
（第一実施形態）
図１に、本発明の第一実施形態に係るレーザ溶着装置の原理的な概略構成図を示した。本発明の第一実施形態では、上下に重ねた芳香族ポリイミドのシート１、２を下側（一側）のシート１の下面（一側面）に支持部材３を当てて局所的に支持し、シート１、２の局所的に支持している部分を上側（他側）のシート２の上面（他側面）に乗せた発熱部材４で発生させた熱により加熱し、溶着している。(First embodiment)
FIG. 1 shows a principled schematic configuration diagram of a laser welding apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the first embodiment of the present invention, vertically stacked
詳しく説明すると、図１で、支持部材３は、円柱の柱体であり、柱体がシート１と線状に接する母線とその近傍を線状領域３ａとして、上下に重ねたシート１、２のシート１の下面を支持している。
More specifically, in FIG. 1, the
本開示の効果を確認した装置構成としては、支持部材３の材質をステンレス鋼として、直径１ｍｍ程度の棒状ものを用いた。支持部材３の下には、厚さ１０ｍｍ程度のアルミニュウム板１０を台座として配置した。
As the apparatus configuration for confirming the effects of the present disclosure, the
上下に重ねたシート１、２の上には、溶着対象範囲、つまり、支持部材３で局所的に支持したシート１、２の部分を覆うように、上側のシート２の上面に発熱部材４を置いている。発熱部材４は、０．３ｍｍ程度の厚さのステンレス鋼シートを用いた。図１で、発熱部材４の大きさは大きく描いているが、線状領域３ａの長さと幅をカバーする程度の大きさにした。
On the vertically stacked
発熱部材４の上には、押圧部として厚さ５ｍｍ程度の透明ガラス板５を載せた。透明ガラス板５は後述するレーザ光線６ａを透過する。なお、図示しない他の押圧部を用いて、透明ガラス板５を発熱部材４に所定の押圧力で押圧した。
A
押圧部としての透明ガラス板５の上方には、レーザ光線照射部６を配置している。レーザ光線照射部６からは、近赤外のレーザ光線６ａを集光して発熱部材４に照射している。レーザ光線照射部６のレーザ光線照射制御は、制御部７が行う。なお、レーザ光線６ａは、近赤外のレーザ光を照射し、発熱部材４を発熱させるとともに、発熱部材４の材質に応じて最適なレーザ光線を用いる。
A laser
発明理解のために、図２（ａ）～（ｆ）では、本発明の第一実施形態のレーザ溶着作業手順を遷移図として示した。なお、発熱部材４の内、発熱している範囲がイメージとして把握できるように、交差した細線（ハッチング）を付けた範囲を発熱範囲（Ｈ）として、符号「Ｈ」で図示した。
For better understanding of the invention, FIGS. 2(a) to 2(f) show transition diagrams of the laser welding operation procedure of the first embodiment of the present invention. In order to visualize the heat-generating range of the heat-generating
図２（ａ）では、重ねたシート１、２を、シート１の下面に、支持部材３の最上部の線状領域３ａを当接して支持している。図２（ａ）では、押圧部である透明ガラス板５と発熱部材４が、シート１、２に向けて一体的に下降する直前の位置関係を示した。
In FIG. 2A, the
図２（ｂ）では、シート１、２を発熱部材４と支持部材３で挟んだ状態で、制御部７がレーザ光線照射部６でレーザ光線６ａを発熱部材４に照射して、発熱部材４の発熱が始まった状態を示している。発熱部材４の上部に小さい発熱範囲Ｈが出来ている。
FIG. 2B shows a state where the
図２（ｃ）では、レーザ光線照射部６からレーザ光線６ａを発熱部材４に照射し続けることにより、発熱範囲Ｈが下方に拡大してシート２からシート１に達した状態を示した。図２（ｃ）の状態は、発熱部材４の熱がシート２からシート１に伝わり始めた状態である。
FIG. 2(c) shows a state in which the heat generation range H expands downward and reaches from the
図２（ｄ）では、発熱部材４からの熱が、シート１、２を突き抜けて支持部材３に伝わり、発熱範囲Ｈはシート１、２から支持部材３内部に達している。シート１、２が接している面の内、支持部材３で局所的に支持されている部分に対応する部分（溶着部分Ｋ）が発熱部材４からの熱で溶融し溶着する。
In FIG. 2D, heat from the
図２（ｅ）では、制御部７がレーザ光線照射部６のレーザ光線照射を止めたとき、発熱部材４の発熱が止まり、溶融していたシート１、２の局所的に支持されている部分が冷却し、溶着部分Ｋが固化するときの状態を示した。
FIG. 2(e) shows a state in which when the
なお、シート１、２の局所的に支持されている部分が溶着されて溶着部分Ｋとなるので、支持部材３の線状領域３ａの曲率半径等の形状により、溶着部分Ｋの幅を１ｍｍ以下の細い溶着幅にすることもできる。
Since the locally supported portions of the
図２（ｆ）では、シート１、２から発熱部材４と支持部材３を、それぞれ上下に離した状態を示している。このようにして、ポリイミドシートのシート１、２を溶着している。
FIG. 2(f) shows a state in which the heat-generating
上述の通り、本実施形態では、シート１、２を支持部材３の線状領域３ａで局所的に支持し、レーザ光線照射部６のレーザ光線６ａを発熱部材４に集中して照射し、発熱部材４で生じた熱を、支持部材３の線状領域３ａで局所的に支持している部分に流して、シート１、２を発熱・溶融して溶着している。
As described above, in this embodiment, the
本実施形態に係るシートのレーザ溶着装置と、シートのレーザ溶着方法では、シート１の下面を線状領域３ａで支持する支持部材３と、シート２の上面を覆う発熱部材４と、発熱部材４をシート２に押圧する透明ガラス板５と、発熱部材４にレーザ光線６ａを照射して発熱させるレーザ光線照射部６と、制御部７と、を用い、シート１の下面を支持部材３の線状領域３ａで局所的に支持し、シート２の上面を発熱部材４で覆い、透明ガラス板５で発熱部材４をシート２の上面に押圧して密着させた状態で、制御部７により、レーザ光線照射部６から発熱部材４にレーザ光線６ａを照射して発熱させ、発熱部材４で生じた熱を支持部材３の線状領域３ａに向けて伝えることにより、シート１、２の局所的に支持している部分を加熱して溶着する制御をしている。
In the sheet laser welding apparatus and sheet laser welding method according to the present embodiment, the
本実施形態では、シート１、２を局所的に支持して、レーザ光線照射部６のレーザ光線６ａを発熱部材４に照射して、レーザ光線６ａを一定量、一定速度で所定量まで供給することにより、発熱部材４で発生した熱を支持部材３の線状領域３ａに向けてシート１、２の局所的に支持した部分に流している。この熱でシート１、２の局所的に支持した部分は発熱し、溶融して、溶着する。
In the present embodiment, the
このように、レーザ光線６ａを一定量、一定速度で所定量まで供給することで、シート１、２が溶着するのに必要な熱量で溶着するので、シート１、２を急激に発熱させず、熱変形させず、炭化させず、孔を開けない、という安定的な溶着を行っている。
By supplying the
従来のレーザ溶着技術では、炭化し、孔が開き、きれいな溶着ができないとされていたポリイミドシートの溶着を、熱変形させず、炭化させず、孔を開けず、溶着することを本実施形態は可能とした。 In the conventional laser welding technique, it was said that the polyimide sheets were carbonized, had holes, and could not be welded cleanly. However, the present embodiment has made it possible to weld polyimide sheets without thermal deformation, carbonization, or holes.
そして、接着剤なしで溶着したポリイミドシートを用いた構造物を提供することで、例えば人工衛星等の構造物の軽量化を実現することが可能にした。
なお、本発明の第一実施形態の支持部材３は、局所的な加熱を可能とするものであれば、その他の柱体、例えば角柱であっても良い。角柱の角の部分、つまり稜線部分はシートに線状に接するので本開示の支持部材として用いることが出来る。なお、線状領域が真っすぐな直線でなく、屈折した直線や曲線でできた線状領域であっても良い。By providing a structure using a polyimide sheet welded without an adhesive, it has become possible to reduce the weight of structures such as artificial satellites.
Note that the
（第一実施形態の変形例）
図３に、本発明の第一実施形態の変形例に係るレーザ溶着装置の原理的な概略構成図を示した。本発明の第一実施形態の変形例では、支持部材３０の形状を変えている。(Modification of first embodiment)
FIG. 3 shows a principled schematic configuration diagram of a laser welding apparatus according to a modification of the first embodiment of the present invention. In a modification of the first embodiment of the invention, the shape of the
本発明の第一実施形態の支持部材３は、図１のように、短い円柱の軸を水平（シート１、２と平行）にした形であった。シート１の下面に接する母線は直線であり、直線とその近傍という線状領域３ａでシート１を支持していた。円柱の軸方向の長さを短くして薄い円板にすれば、シート１の下面に接する線状領域の長さは短くなり、点状領域に近づくが、支持部材３を薄い円板にすると、強度が弱くなるという問題があった。
The
第一実施形態の変形例では、図３に示したように、支持部材３０の形を、短い円柱の周面の直径を軸方向（厚さ方向）の中央で最大にした形、つまり２つの円錐の底面同士を合わせた形状、例えとしては、算盤珠（そろばんだま）のような形にしている。シート１の下面に接する領域３０ａが小さくなっても、支持部材３０自体は一定の厚みがある。そのため、支持部材３０としての一定の強度を保った状態で、周面の直径が最大の所でシート１の下面を支持できる。支持部材３０は、シート１の下面を、点とその近傍という点状領域３０ａでシート１の下面を支持している。レーザ光線６ａの照射により発熱部材４で生じた熱は、シート１の下面を支持している支持部材３０の点状領域３０ａに集中するので、シート１、２は、発熱部材４からの熱により、効率よく発熱し、溶融し、溶着する。
In a modification of the first embodiment, as shown in FIG. 3, the shape of the
本発明の第一実施形態の変形例では、レーザ光線照射部６のレーザ光線６ａを照射して発熱部材４で生じた熱を、シート１、２の支持部材３０の点状領域３０ａで局所的に支持した部分に集中させて流すことができる。これにより、レーザ光線を一定量、一定速度で所定量まで供給することで、シート１、２が溶着するのに必要な熱量で溶着するので、シート１、２が急激に発熱しないように、シート１、２の支持部材３０の点状領域３０ａで局所的に支持した部分が熱変形せず、炭化せず、孔を開けず、安定的に溶着される。
In the modified example of the first embodiment of the present invention, the heat generated by the heat-generating
（第二実施形態）
図４に、本発明の第二実施形態に係るレーザ溶着装置の原理的な概略構成図を示した。第二実施形態では、支持部材３を加熱する加熱部１１を更に設け、加熱部１１により支持部材３を加熱し、支持部材３で生じた熱を支持部材３の線状領域３ａからシート１、２に伝えている。(Second embodiment)
FIG. 4 shows a principled schematic configuration diagram of a laser welding apparatus according to a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a
すなわち、図４では、制御部７に接続した加熱部１１をアルミニュウム板１０の下に配置し、制御部７による制御のもと、加熱部１１でアルミニュウム板１０を加熱し、アルミニュウム板１０の上の支持部材３を加熱するようにしている。
That is, in FIG. 4, the
このことにより、発熱部材４からの熱と、支持部材３からの熱がシート１、２の局所的に支持している部分に伝わり、シート１、２の局所的に支持している部分は溶融する。その後、制御部７で、レーザ光線照射部６のレーザ光線照射を止め、シート１、２から発熱部材４と支持部材３を離すと、溶融していたシート１、２の局所的に支持している部分は冷却、固化し、溶着を完成する。
As a result, the heat from the
なお、加熱部１１としては、通電加熱装置、電磁誘導加熱装置、輻射加熱装置、レーザ光線照射加熱装置など、各種の加熱方法を用いることが出来る。加熱部１１にレーザ光線照射加熱装置を用いた例は、後述する。
As the
図５（ａ）～（ｆ）では、本発明の第二実施形態の発明理解のため、支持部材３と発熱部材４の加熱を始めるタイミングを同時にしたときのレーザ溶着作業手順を遷移図として示した。
In FIGS. 5A to 5F, for the purpose of understanding the second embodiment of the present invention, the laser welding work procedure when the timing of starting the heating of the
図５（ａ）では、加熱部１１の上にアルミニュウム板１０を載せ、アルミニュウム板１０の上に支持部材３を載せ、支持部材３の線状領域３ａをシート１の下面に当接して支持し、押圧部である透明ガラス板５と発熱部材４を、シート１、２に向けて一体的に下降させる直前の位置関係を示した。
5A shows the positional relationship immediately before the
図５（ｂ）では、発熱部材４と支持部材３の発熱が始まった状態を示した。発熱部材４は第一実施形態と同様にレーザ光線照射部６からのレーザ光線６ａにより発熱し始め、支持部材３は加熱部１１により発熱し始める。発熱している範囲がイメージとして把握できるように、交差した細線（ハッチング）を付けた範囲を発熱範囲（Ｈ）として図示した。
FIG. 5B shows a state in which heat generation of the
図５（ｃ）では、発熱部材４と支持部材３の熱がそれぞれシート１、２に伝わり始めた状態を示した。図５（ｄ）では、発熱部材４からの熱と、支持部材３からの熱とがシート１、２の局所的に支持した部分に伝わり、シート１、２の局所的に支持された部分が溶融する状態を示した。図５（ｅ）では、発熱部材４と支持部材３の発熱を止め、局所的に支持した部分（溶着部分Ｋ）が冷却し、固化していく状態を示した。図５（ｆ）では、シート１、２から発熱部材４と支持部材３を、それぞれ上下に離した状態を示した。このようにして、ポリイミドシートのシート１、２を溶着している。
FIG. 5(c) shows a state in which the heat from the heat-generating
第二実施形態では、支持部材３を加熱する加熱部１１を更に設け、発熱部材４の熱に加えて、加熱部１１により加熱した支持部材３で生じた熱を支持部材３の線状領域３ａからシート１、２に伝えている。そのため、シート１、２の局所的に支持された部分は、発熱部材４からの熱と支持部材３からの熱により、効率よく発熱し、溶融し、溶着する。そして、第一実施形態と同じく、シート１、２の局所的に支持した部分が熱変形せず、炭化せず、孔を開けず、安定的に溶着される。
In the second embodiment, a
（第二実施形態の第一変形例）
図６（ａ）に、本発明の第二実施形態の第一変形例に係るレーザ溶着装置の概略構成図を示した。本発明の第二実施形態の第一変形例では、支持部材３１として、断面が半円である半円柱にしている。支持部材３１の上の母線は直線であり、線状領域３１ａでシート１の下面を支えている。支持部材３１の下側は、平面なので、面接触しているアルミニュウム板１０を経由して、加熱部１１の熱が迅速に伝わる。支持部材３１が早く加熱される利点がある。(First modification of the second embodiment)
FIG. 6(a) shows a schematic configuration diagram of a laser welding apparatus according to a first modification of the second embodiment of the present invention. In the first modified example of the second embodiment of the present invention, the
（第二実施形態の第二変形例）
図６（ｂ）に、本発明の第二実施形態の第二変形例に係るレーザ溶着装置の概略構成図を示した。本発明の第二実施形態の説明では、支持部材３２として、断面がほぼ三角形である三角柱にしている。支持部材３２の上の母線は直線であり、線状領域３２ａでシート１の下面を支えている。支持部材３２の下側は、平面なので、面接触しているアルミニュウム板１０を経由して、加熱部１１の熱が迅速に伝わる。支持部材３２が早く加熱される利点がある。(Second modification of the second embodiment)
FIG. 6(b) shows a schematic configuration diagram of a laser welding apparatus according to a second modification of the second embodiment of the present invention. In the description of the second embodiment of the present invention, the
（第二実施形態の第三変形例）
図７に、本発明の第二実施形態の第三変形例に係るレーザ溶着装置の原理的な概略構成図を示した。本発明の第二実施形態の説明では、支持部材３としてステンレス製の短い円柱、半円柱、三角柱を用いた例を説明したが、本発明の第二実施形態の第三変形例では、支持部材３３としてステンレス製の球体を用いて、シート１、２を球体の最上部の点状領域３３ａで支持している。局所的に支持している部分を小さな点（スポット）として溶着出来る。(Third Modification of Second Embodiment)
FIG. 7 shows a principled schematic configuration diagram of a laser welding apparatus according to a third modification of the second embodiment of the present invention. In the description of the second embodiment of the present invention, an example of using a stainless steel short cylinder, a semi-cylindrical column, or a triangular prism as the
必要により、球体の代わりに三角錐や円錐のような錐体を支持部材としても良い。錐体を支持部材とすれば、シート１の下面を点状領域で支持できるからであり、レーザ光線によるスポット溶着ができるからである。
If necessary, a cone such as a triangular pyramid or a cone may be used as the support member instead of the sphere. This is because if the cone is used as the support member, the lower surface of the
シート１、２の局所的に支持された部分は、発熱部材４からの熱と支持部材３からの熱により、効率よく発熱し、溶融し、溶着する。そして、第一実施形態と同じく、シート１、２の局所的に支持した部分が熱変形せず、炭化せず、孔を開けず、安定的に溶着される。
The locally supported portions of the
（第三実施形態）
先に説明した第一実施形態と第二実施形態では、支持部材で局所的に支持している部分のシートを溶着しているが、溶着する位置は変わらない。支持部材の線状領域、あるいは点状領域で局所的に支持している点状領域部分または短い線状領域部分のシートをスポット的に溶着するにとどまっていた。(Third embodiment)
In the first embodiment and the second embodiment described above, the sheet is welded at the portion locally supported by the support member, but the welding position does not change. It was limited to spot-welding the sheet of the linear region of the support member, or the dotted region portion or the short linear region portion locally supported by the dotted region.
第三実施形態では、シート１、２を溶着部分が連続した長い線状になるようにしている。すなわち、第三実施形態では、シート１、２を支持部材３４で局所的に支持している部分（線状領域３４ａ）に沿って所定方向にレーザ光線照射部６を移動自在に構成している。レーザ光線６ａを照射する局所的に支持している部分が移動するので、シート１、２を線状に溶着する長さが長く延長される。そのため、発熱部材４からの熱と、支持部材３４からの熱とがシート１、２の内部に支持部材３４である長尺の円柱の長手方向に移動していくので、溶着範囲が連続的につながり、シート１、２を長さの長い線状に溶着する。
In the third embodiment, the
図８に、本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置の原理的な概略構成図を示した。図８では、支持部材３４を長尺の円柱、すなわち「棒材」にしている。また、発熱部材４と透明ガラス板５の長さは、支持部材３４に対応した長さにしている。
FIG. 8 shows a principled schematic configuration diagram of a laser welding apparatus according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 8, the
図９は、本発明の第三実施形態に係るレーザ溶着装置の要部の斜視図である。図９では、想像線で示した側面視コの字状の移動フレーム５０（レーザ光線照射位置移動部）を新たに用い、移動フレーム５０の上部にレーザ光線照射部６を、下部に加熱部１１とアルミニュウム板１０を取り付け、移動フレーム５０を支持部材３４の長手方向にシート１、２に対して相対的に移動自在にしている。移動フレーム５０の移動に伴い、レーザ光線照射部６と、加熱部１１が支持部材３４の長手方向に移動する。そのため、支持部材３４で支持されたシート１、２の内、発熱部材４からの熱と、支持部材３４からの熱が付与されて溶着される部分、つまり局部的に支持され、加熱、溶着される部分が、支持部材３４の長手方向に連続的に移動する。移動フレーム５０の移動速度を、シート１、２を連続溶着するのに必要な速度にすると、レーザ光線を一定量、一定速度で所定量供給することで、シート１、２が溶着するのに必要な熱量で溶着することができる。シート１、２は急激に発熱せず、溶着部分が熱変形せず、炭化せず、孔が開かない溶着を連続的にする。溶着する点状領域あるいは線状領域が連続的につながり、シート１、２の局所的に支持した部分を連続した長さの長い線状に溶着する。
FIG. 9 is a perspective view of essential parts of a laser welding apparatus according to a third embodiment of the present invention. In FIG. 9, a moving frame 50 (laser beam irradiation position moving part) having a U-shaped side view shown by an imaginary line is newly used, and the laser
その他の構成は、第一実施形態のレーザ溶着装置の構成と同じなので、同一部分に同一符号を付して、説明を省略する。 Since other configurations are the same as those of the laser welding apparatus of the first embodiment, the same parts are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図１０では、発熱部材４と支持部材３４の発熱が始まった状態を示した。図１１では、発熱部材４からの熱と、支持部材３４からの熱とがシート１、２の局所的に支持した部分に伝わり、シート１、２の局所的に支持した部分が溶融する状態を示した。
FIG. 10 shows a state in which heat generation of the
図１１の状態のように、発熱部材４からの熱と、支持部材３４からの熱でシート１、２の局所的に支持した部分を溶融させている状態で、移動フレーム５０を支持部材３４の軸方向に移動することで、シート１、２の局所的に支持した部分を連続した線状に溶着する。
As shown in FIG. 11, the locally supported portions of the
なお上記の説明では、レーザ光線照射位置移動部として、移動フレーム５０にレーザ光線照射部６と、加熱部１１とアルミニュウム板１０を取り付け、支持部材３４の長手方向に移動する例を示したが、レーザ光線照射部６については、レーザ光線６ａを反射するミラーを取り付け、ミラー角度を動かしてレーザ光線６ａを照射する位置を移動させるなど、他の方法を用いてレーザ光線照射位置を移動しても良い。
In the above description, as the laser beam irradiation position moving unit, an example is shown in which the laser
（第四実施形態）
図１２に、本発明の第四実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した。本発明の第四実施形態では、発熱部材４と支持部材３４の両方の温度を測定する発熱温度測定部２０、支持温度測定部２１と支持部材３４と発熱部材４の両方の温度を制御する温度制御部２５を設けている。(Fourth embodiment)
FIG. 12 shows the principle of the laser welding method according to the fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment of the present invention, a heat generation
発熱温度測定部２０、支持温度測定部２１は、非接触式温度計で発熱部材４、支持部材３４それぞれから放射される赤外線を検出し、発熱部材４、支持部材３４の温度を検出する。発熱部材４、支持部材３４の温度情報は、温度制御部２５に集められ、温度制御部２５からの温度制御情報を得た制御部７が、発熱部材４を発熱させるレーザ光線照射部６と、発熱部材４を発熱させる加熱部のそれぞれの発熱量を制御する。
The exothermic
図１３に、本発明の第四実施形態に係るレーザ溶着方法の動作手順の一例をフロー図として示した。まず、重ねたシート１、２のシート１の下面に、支持部材３４の、線状領域３４ａを当てて局所的に支持した状態で、シート２の上面に平板状の発熱部材４を置き、透明ガラス板５で発熱部材４を押圧し、発熱部材４と支持部材３４でシート１、２を局所的に所定の圧力で密着させる（ステップＳＴ１）。レーザ溶着装置の図示しない溶着動作開始スイッチを入れて、制御部７による溶着動作を開始する（ステップＳＴ２）。
FIG. 13 shows an example of the operation procedure of the laser welding method according to the fourth embodiment of the present invention as a flow chart. First, the
そして、本実施形態のレーザ溶着装置のレーザ光線照射部６と加熱部１１を起動して、レーザ光線照射部６からレーザ光線６ａを発熱部材４に照射し、発熱部材４で熱を発生させる。発熱部材４の厚さは、０．３ｍｍ程度であり、レーザ光線６ａを受けると一定の面積に広がり、発生した熱をシート２の上面から、シート１、２の局所的に支持した部分に伝える。加熱部１１は、通電加熱により発熱し、熱はアルミニュウム板１０を介して、支持部材３４の線状領域３４ａの熱を、シート１の下面からシート１、２の局所的に支持した部分に伝える。そして、レーザ光線照射部６と加熱部１１を所定の移動速度（ｍｍ／秒）で支持部材３４に沿って移動させ、局所的に支持したシート１、２の部分を加熱する（ステップＳＴ３）。
Then, the laser
発熱温度測定部２０により検出した発熱部材４の温度（Ｔ１）と支持温度測定部２１により検出した支持部材３４の温度（Ｔ４）がそれぞれ、予め定めた温度（基準Ｔ１ａとＴ４ａ）、例えばポリイミドシートであれば、ポリイミドの融点温度（５６５℃）を基準として比較し（ステップＳＴ４）、基準に対して一定範囲より低いときは加熱量を増やし（ステップＳＴ５）、基準に対して一定範囲より高いときは加熱量を減らし（ステップＳＴ６）、図示しない空気吹付部により冷却空気をシート１、２に吹き付ける（ステップＳＴ１９）。融点温度を基準に一定範囲内であるときは、加熱を継続する（ステップＳＴ７）。融点温度を基準に一定範囲内の温度で、所定時間加熱した時は、加熱完了であるか否かの判断をする（ステップＳＴ８）。加熱が完了していないときはステップＳＴ４に戻り（ステップＳＴ８のＮＯ）、加熱を継続する。加熱を完了したときは（ステップＳＴ８のＹＥＳ）、加熱を止め、発熱部材４と支持部材３４のシート１、２への密着を解除する（ステップＳＴ９）。発熱部材４と支持部材３４の温度が、ポリイミドの融点温度を基準に一定範囲より小さくなれば、ブザーを鳴らして溶着作業を終了する（ステップＳＴ１１）。なお、融点温度を基準とした一定範囲とは、ポリイミドシートが熱変形しない、炭化しない、孔が開かない、温度範囲である。
The temperature (T1) of the
上記では、レーザ光線照射部の移動速度（ｍｍ／秒）を所定の一定値とした場合を説明した。動作制御のフローに含まれる上記の温度調節に、移動速度調節を組み合わせて制御するようにしてもよい。例えば、図１３のフロー図は、図１４のようになる。図１４では、ステップＳＴ４で発熱部材４の温度（Ｔ１）と支持部材３４の温度（Ｔ４）をそれぞれ基準と比較し、温度（Ｔ１、Ｔ４）が基準に対して一定範囲より低いときは移動速度（ｍｍ／秒）を減速し（ステップＳＴ２０）、温度（Ｔ１、Ｔ４）が基準に対して一定範囲より高いときは移動速度（ｍｍ／秒）を増速する（ステップＳＴ２１）、という動作ステップを追加しておいて、必要により移動速度（ｍｍ／秒）を可変するようにしても良い。
In the above description, a case where the moving speed (mm/sec) of the laser beam irradiation unit is set to a predetermined constant value has been described. The movement speed adjustment may be combined with the temperature adjustment included in the operation control flow. For example, the flow diagram of FIG. 13 becomes as shown in FIG. In FIG. 14, in step ST4, the temperature (T1) of the heat-generating
（第四実施形態の第一変形例）
図１５に、本発明の第四実施形態の第一変形例にかかるレーザ溶着装置の支持部材３４と発熱部材４の温度を測定する手段である支持温度測定部２１と発熱温度測定部２２を付けたときの構成を示した。(First Modification of Fourth Embodiment)
FIG. 15 shows the configuration of the laser welding apparatus according to the first modified example of the fourth embodiment of the present invention when the supporting
本発明の第二施形態の第一の変形例にかかるレーザ溶着装置では、レーザ光線照射部６のレーザ光線６ａを水平方向に出力した後、ハーフミラー６ｂで９０度進行方向を変え、発熱部材４を照射して発熱させている。発熱部材４の温度を測定する発熱温度測定部２２は、発熱部材４の上方にあって、ハーフミラー６ｂを透過して到達する発熱部材４からの熱線をキャッチして温度検出している。発熱部材４の厚さは薄いので、発熱部材４から上方に向かう熱線がハーフミラー６ｂを透過するのをキャッチすることで、より正確な温度検出ができる。
In the laser welding apparatus according to the first modification of the second embodiment of the present invention, after the
支持温度測定部２１で支持部材３４からの熱線をキャッチして温度を検出しているのは図１２の本発明の第四実施形態と同じである。
It is the same as the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 12 that the supporting
第四実施形態の第一変形例として、発熱部材４の温度を測定する経路２２ａとレーザ光線照射経路を同軸に配置したときのレーザ溶着装置の構成を説明した。
As the first modified example of the fourth embodiment, the configuration of the laser welding apparatus when the
（第四実施形態の第二変形例）
図１６に、本発明の第四実施形態の第二変形例にかかるレーザ溶着装置のシート１、２の溶着対象範囲の温度を測定するシート温度測定部２３を付けたときの構成を示した。(Second Modification of Fourth Embodiment)
FIG. 16 shows the configuration of the laser welding apparatus according to the second modified example of the fourth embodiment of the present invention when a sheet
本発明の第四実施形態の第二変形例では、シート温度測定部２３の検出ターゲットを、支持部材３４で局所的に支持したシート１、２の重なり部分にしている。本発明の第四実施形態の第二変形例では、一つのシート温度測定部２３でレーザ溶着装置の局所的に支持したシート１、２の重なり部分の温度制御をすることができる。
In the second modification of the fourth embodiment of the present invention, the detection target of the seat
（第五実施形態）
図１７に、本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した。本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着方法では、発熱部材４で熱を発生させるための手段としてレーザ光線照射部６を用いるとともに、支持部材３４で熱を発生させるための加熱部としても別のレーザ光線照射部６０を用いて、発熱部材４と支持部材３４で挟んだ状態で、二以上のシート１、２を発熱部材４と支持部材３４で発生するそれぞれの熱を用いて溶着するように構成している。(Fifth embodiment)
FIG. 17 shows the principle of the laser welding method according to the fifth embodiment of the present invention. In the laser welding method according to the fifth embodiment of the present invention, the laser
図１８に、本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した斜視図を示した。支持部材３４は、ステンレス製の円柱（ステンレス棒）であり、円柱の母線が線状領域３４ａとしてシート１の下面を支持している。支持部材３４の下には、透明ガラス板５Ｄを配置している。そして、透明ガラス板５Ｄの下方には、レーザ光線照射部６０を配置して、レーザ光線照射部６０からレーザ光線６０ａを支持部材３４に照射して発熱させ、支持部材３４の上の線状領域３４ａからシート１の下面に熱を伝えるようにしている。
FIG. 18 shows a perspective view showing the principle of the laser welding method according to the fifth embodiment of the present invention. The
（第五実施形態の第一の変形例）
図１９に、本発明の第五実施形態の第一の変形例に係るレーザ溶着方法の原理を示した。本発明の第五実施形態の第一の変形例では、発熱部材４０と支持部材３５のそれぞれがシート１、２と当接する部分の裏側に空間部４０Ａｉｒ、３５Ａｉｒを形成して肉厚を薄くしている。シート１、２と当接する部分の熱容量を小さくすると、同じレーザ光線照射量でも早く昇温するので、レーザ光線照射量を有効に使うことができる。(First Modification of Fifth Embodiment)
FIG. 19 shows the principle of the laser welding method according to the first modification of the fifth embodiment of the present invention. In the first modification of the fifth embodiment of the present invention, space portions 40Air and 35Air are formed on the back sides of portions of the
（第五実施形態の第二の変形例）
図２０に、本発明の第五実施形態に係るレーザ溶着装置の第二の変形例で、発熱部材４１と支持部材３６の外周側面を断熱材７０Ｕ、７０Ｄで囲んだ構成を示した。発熱部材４１と支持部材３６で発生した熱は、それぞれ断熱材７０Ｕ、７０Ｄで囲まれているため、熱量が蓄積されて早く昇温するため、レーザ光線照射量を有効に使うことができる。(Second Modification of Fifth Embodiment)
FIG. 20 shows a second modification of the laser welding apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, in which the outer peripheral side surfaces of the
（第六実施形態）
図２１に、本発明の第四実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した。本発明の第六実施形態では、発熱部材４と支持部材３７の間に三枚のシート１ａ、１ｂ、２を挟み、三枚のシート１ａ、１ｂ、２を一度に溶着する構成を示した。第六実施形態では、シートの溶着は、一対のシートだけでなく、三枚を超えるシートの溶着が可能であることを示した。(Sixth embodiment)
FIG. 21 shows the principle of the laser welding method according to the fourth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment of the present invention, three
（第七実施形態）
図２２に、本発明の第七実施形態に係るレーザ溶着方法の原理を示した。本発明の第七実施形態では、シート２ａ、２ｂの端面を突き合せ、シート２ａ、２ｂの突き合せ面の上に発熱部材４を載せ、シート２ａ、２ｂの突き合せ面の下にステンレスシート製の発熱シート４２を配置して、その下を支持部材３９で支持している。(Seventh embodiment)
FIG. 22 shows the principle of the laser welding method according to the seventh embodiment of the invention. In the seventh embodiment of the present invention, the end faces of the
これは、シート２ａ、２ｂの突き合せ面の下を直接支持部材３９の線状領域３９ａで支えると、シート２ａ、２ｂの突き合せ面が離れてしまうので、シート２ａ、２ｂの突き合せ面の下をステンレスシート製の発熱シート４２の平面を当てて、突き合せ面が離れないようにしているためである。
This is because if the lower surfaces of the
なお、同様の効果を得る方法として、支持部材３９の線状領域３９ａの線の太さを太くして「一定の太さのある線状領域」としても良いし、支持部材３９とステンレスシート製の発熱シート４２を一体化しても良い。
As a method for obtaining the same effect, the line thickness of the
発熱部材４と支持部材３９で発生した熱は、シート２ａ、２ｂの突き合せ合せ面を加熱し、溶融させる。その後、発熱部材４と支持部材３９で熱の発生を止めると、支持部材３９で支持されているシート２ａ、２ｂの突き合せ面は、冷却、固化して、溶着される。
The heat generated by the
第七実施形態では、ポリイミドシートなどのシートを突き合せ溶着することが出来ることを説明した。 In the seventh embodiment, it was described that sheets such as polyimide sheets can be butt welded.
（第八実施形態）
図２３に、本発明の第八実施形態に係るレーザ溶着装置で溶着している状態を外観斜視図で示した。(Eighth embodiment)
FIG. 23 is an external perspective view showing a state of welding by the laser welding apparatus according to the eighth embodiment of the present invention.
第一実施形態から第七実施形態では、支持部材として主として円柱を水平にした状態で、所定位置に固定して、あるいは、支持部材としての円柱の軸に沿って、円柱の長手方向に直線状に溶着する実施例を説明した。 In the first to seventh embodiments, examples were described in which a column as a support member was mainly horizontally placed and fixed at a predetermined position, or welded linearly in the longitudinal direction of the column along the axis of the column as the support member.
本発明の第八実施形態では、支持部材３としての円柱をシート１、２に対して軸回りに転動する動作をさせて、直線でない任意の形に溶着する実施例を説明する。
In the eighth embodiment of the present invention, an example will be described in which a cylinder as a
本発明の第八実施形態では、支持部材３９としての円柱を回転自在に支持し、図示しない転動駆動手段で時計方向回転、あるいは反時計方向に回転させ、支持部材３９としての円柱の表面がシート１の下面を転動して、支持位置を移動できるようにしている。
In the eighth embodiment of the present invention, a cylinder as the
また、レーザ光線照射部６も、支持部材３９としての円柱の転動動作に連動して、円柱の軸方向(図２４のＹ方向)の移動（Ｙ１、Ｙ２）、と、円柱の軸に対して直角方向(図２４のＸ方向)の移動（Ｘ１、Ｘ２）ができるようにしている。つまり、レーザ光線照射部６は、発熱部材４と支持部材３９でシート１、２を挟んだ形で、任意の形状の軌跡で移動することができる。
In addition, the laser
例えば図２４では本発明の第八実施形態に係るレーザ溶着装置によりシートを五角形の軌跡でレーザ光線照射位置を移動させた平面図を示しており、図２４のように２枚のシート１、２を溶着して五角形の溶着部分を作ることができる。図２４では、五角形の溶着部分の溶着強度増加と密封性（水密性）向上のため、内側と中央と外側に五角形の溶着部分Ｋ１、Ｋ２を作っている。
For example, FIG. 24 shows a plan view in which the laser beam irradiation position is moved along a pentagonal trajectory by the laser welding apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 24, two
その後、図２４に示したシート１、２から溶着した五角形の袋（Ｓ）の周囲（Ｗ）を切り取れば、図２５、図２６のように、五角形の袋（Ｓ）ができる。他に、四角形、六角形、七角形、八角形など任意の多角形の袋や円形の袋を作ることができる。
After that, by cutting the perimeter (W) of the pentagonal bag (S) welded from the
また、図２７、図２８のように、レーザ溶着する際に、五角形の袋（Ｓａ）部分に内容物入れるための通路（Ｐ）を形成すれば、通路（Ｐ）から五角形の袋部分に高温の内容物を収納できる。つまり、ポリイミドシートを用いた耐熱性密封袋を作ることができる。 Also, as shown in FIGS. 27 and 28, if a passage (P) for putting contents into the pentagonal bag (Sa) is formed during laser welding, high-temperature contents can be stored from the passage (P) into the pentagonal bag. In other words, a heat-resistant hermetic bag can be made using a polyimide sheet.
以上説明したとおり、本開示は、ポリイミドシートなどのシートを溶着できる、新しいレーザ溶着方法とレーザ溶着装置を実現している。 As described above, the present disclosure realizes a new laser welding method and laser welding apparatus capable of welding sheets such as polyimide sheets.
本開示は、シートの材料がレーザ光線の吸収が悪い。そのため、発熱が鈍い。温度が上がるとレーザ光線を吸収しやすくなるが、吸収し始めると急に温度が上がる。急に温度が上がると炭化してしまう。孔が開く。レーザ光線を照射したときシートの変化が急激に起きる。そのため、温度コントロールがきかない。と言う、ポリイミドシートのようなシートを溶着するのに適用することが出来る。 The present disclosure indicates that the material of the sheet has poor absorption of laser light. Therefore, heat generation is slow. As the temperature rises, it becomes easier to absorb the laser beam, but when it begins to absorb, the temperature rises suddenly. If the temperature rises suddenly, it will carbonize. holes open. When the laser beam is applied, the sheet changes abruptly. Therefore, temperature control is not effective. It can be applied to weld sheets such as polyimide sheets.
１ 第一のシート
２ 第二のシート
３ 支持部材
３ａ 線状領域
４ 発熱部材
５ 透明ガラス板
６、６０ レーザ光線照射部
６ａ、６０ａ レーザ光線
６ｂ レーザ光線半反射ミラー（レーザ光線ハーフミラー）
７ 制御部
２０、２２ 発熱温度測定部
２１ 支持温度測定部
２３ シート温度測定部
２５ 温度制御部
７０Ｕ、７０Ｄ 断熱材
REFERENCE SIGNS
7
Claims (22)
前記シートの上面を覆う発熱部材と、
前記発熱部材を前記シートに押圧する押圧部と、
前記発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させるレーザ光線照射部と、
制御部と、を有し、
前記シートの上面の第１の領域を前記発熱部材で覆い、前記第１の領域と対向する前記シートの下面の第２の領域の任意の位置を前記線状領域支持部材の線状領域で支持し、前記押圧部で前記発熱部材を前記シートの上面に押圧して密着させた状態で、
前記制御部により、前記レーザ光線照射部から前記発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させ、前記発熱部材で生じた熱を前記線状領域支持部材の線状領域に向けて伝えることにより、前記シートを加熱して溶着する制御をするように構成した、ことを特徴とするシートのレーザ溶着装置。 a linear area support member that supports the lower surface of the sheet in linear areas;
a heat-generating member covering the upper surface of the sheet;
a pressing portion that presses the heat generating member against the sheet;
a laser beam irradiation unit that irradiates the heat generating member with a laser beam to generate heat;
a control unit;
A first area of the upper surface of the sheet is covered with the heat generating member, an arbitrary position of a second area of the lower surface of the sheet facing the first area is supported by the linear area of the linear area support member, and the heat generating member is pressed against the upper surface of the sheet by the pressing portion so as to be in close contact,
The sheet laser welding apparatus is characterized in that the sheet laser welding apparatus is configured such that the controller controls heating and welding of the sheet by irradiating the heat-generating member with a laser beam from the laser beam irradiation unit to generate heat, and transferring the heat generated by the heat-generating member toward the linear regions of the linear region support member.
前記シートの上面の前記第１の領域を前記発熱部材で覆い、前記シートの下面の前記第２の領域の任意の位置を前記線状領域支持部材の線状領域で支持し、前記押圧部で前記発熱部材を前記シートの上面に押圧して密着させた状態で、
前記制御部により、前記レーザ光線照射部から前記発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させ、前記発熱部材で生じた熱を前記線状領域支持部材の線状領域に向けて伝えるとともに、
前記加熱部で前記線状領域支持部材の線状領域を発熱させ、線状領域で生じた熱を前記シートへ伝えることにより、前記シートを加熱して溶着する制御をするように構成した、ことを特徴とするシートのレーザ溶着装置。 The sheet laser welding apparatus according to claim 1 is further provided with a heating unit for heating the linear region support member,
The first area on the upper surface of the sheet is covered with the heat-generating member, an arbitrary position of the second area on the lower surface of the sheet is supported by the linear area of the linear area support member, and the heat-generating member is pressed against the upper surface of the sheet by the pressing portion so as to be in close contact with the upper surface of the sheet.
The controller causes the heat-generating member to generate heat by irradiating the heat-generating member with a laser beam from the laser beam irradiation unit, and transmits the heat generated by the heat-generating member toward the linear region of the linear region support member,
The sheet laser welding apparatus is characterized in that the heating section heats the linear regions of the linear region support member and transfers the heat generated in the linear regions to the sheet, thereby heating and welding the sheet.
前記レーザ光線照射位置を、前記シートを前記線状領域支持部材の線状領域が支持している支持位置に沿って移動させるように構成し、
前記シートの上面の前記第１の領域を前記発熱部材で覆い、前記シートの下面の前記第２の領域の任意の位置を前記線状領域支持部材の線状領域で支持し、前記押圧部で前記発熱部材を前記シートの上面に押圧した状態で、
前記制御部により、前記レーザ光線照射部から前記発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させ、前記発熱部材で生じた熱を前記線状領域支持部材の線状領域に向けて伝えることにより前記シートを加熱して溶着するとともに、
前記レーザ光線照射位置を移動させ、前記シートを前記線状領域支持部材の線状領域に沿った一定範囲を溶着する制御をするように構成した、ことを特徴とするシートのレーザ溶着装置。 A laser beam irradiation position moving part for moving the laser beam irradiation position is provided in the laser beam irradiation part of the sheet of claim 1,
The laser beam irradiation position is configured to move the sheet along a support position supported by the linear regions of the linear region support member,
The first area on the upper surface of the sheet is covered with the heat generating member, an arbitrary position of the second area on the lower surface of the sheet is supported by the linear area of the linear area support member, and the pressing portion presses the heat generating member against the upper surface of the sheet,
The control unit irradiates the heat-generating member with a laser beam from the laser beam irradiation unit to generate heat, and transfers the heat generated by the heat-generating member toward the linear regions of the linear region support member to heat and weld the sheet,
A sheet laser welding apparatus characterized in that the laser beam irradiation position is moved and the sheet is controlled to weld a certain range along the linear region of the linear region support member.
更に、加熱部を移動させる加熱位置移動部を設け、
前記レーザ光線照射位置と前記加熱部による加熱位置を、前記シートを前記線状領域支持部材の線状領域が支持している支持位置に沿って移動させるように構成し、
前記シートの上面の前記第１の領域を前記発熱部材で覆い、前記シートの下面の前記第２の領域の任意の位置を前記線状領域支持部材の線状領域で支持し、前記押圧部で前記発熱部材を前記シートの上面に押圧して密着させた状態で、
前記制御部により、前記レーザ光線照射部から前記発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させて前記発熱部材で生じた熱を前記線状領域支持部材の線状領域に向けて伝え、前記加熱部で前記線状領域支持部材の線状領域を発熱させて線状領域で生じた熱を前記シートへ伝え、前記シートを加熱して溶着するとともに、
前記レーザ光線照射位置と加熱部の加熱位置を移動させ、前記シートを前記線状領域支持部材の線状領域に沿った一定範囲を溶着する制御をするように構成した、ことを特徴とするシートのレーザ溶着装置。 The sheet laser welding apparatus according to claim 2 is provided with a laser beam irradiation position moving unit for moving the laser beam irradiation position of the laser beam irradiation unit,
Furthermore, a heating position moving unit for moving the heating unit is provided,
The laser beam irradiation position and the heating position by the heating unit are configured to move the sheet along the support position supported by the linear region of the linear region support member,
The first area on the upper surface of the sheet is covered with the heat-generating member, an arbitrary position of the second area on the lower surface of the sheet is supported by the linear area of the linear area support member, and the heat-generating member is pressed against the upper surface of the sheet by the pressing portion so as to be in close contact with the upper surface of the sheet.
The controller causes the heat-generating member to generate heat by irradiating the heat-generating member with a laser beam from the laser beam irradiation unit to transmit the heat generated by the heat-generating member toward the linear regions of the linear region support member, and the heating unit heats the linear region of the linear region support member and transmits the heat generated in the linear region to the sheet, thereby heating and welding the sheet.
A sheet laser welding apparatus characterized in that the laser beam irradiation position and the heating position of the heating unit are moved, and the sheet is controlled to weld a certain range along the linear region of the linear region support member.
前記シートの上面を覆う発熱部材と、
前記発熱部材を前記シートに押圧する押圧部と、
前記発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させるレーザ光線照射部と、
制御部と、を有するレーザ溶着装置を用いて、
前記シートの上面の第１の領域を前記発熱部材で覆い、前記第１の領域と対向する前記シートの下面の第２の領域の任意の位置を前記線状領域支持部材の線状領域で支持し、前記押圧部で前記発熱部材を前記シートの上面に押圧して密着させた状態で、
前記制御部により、前記レーザ光線照射部から前記発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させ、前記発熱部材で生じた熱を前記シートから前記線状領域支持部材の線状領域に向けて伝え、前記シートを加熱して溶着するようにした、ことを特徴とするシートのレーザ溶着方法。 a linear area support member that supports the lower surface of the sheet in linear areas;
a heat-generating member covering the upper surface of the sheet;
a pressing portion that presses the heat generating member against the sheet;
a laser beam irradiation unit that irradiates the heat generating member with a laser beam to generate heat;
Using a laser welding device having a control unit,
A first area of the upper surface of the sheet is covered with the heat generating member, an arbitrary position of a second area of the lower surface of the sheet facing the first area is supported by the linear area of the linear area support member, and the heat generating member is pressed against the upper surface of the sheet by the pressing portion so as to be in close contact,
A laser welding method for sheets, wherein the controller irradiates the heat-generating member with a laser beam from the laser beam irradiation unit to generate heat, transfers the heat generated by the heat-generating member from the sheet to the linear regions of the linear region support member, and heats and welds the sheet.
前記シートの上面の前記第１の領域を前記発熱部材で覆い、前記シートの下面の前記第２の領域の任意の位置を前記線状領域支持部材の線状領域で支持し、前記押圧部で前記発熱部材を前記シートの上面に押圧して密着させた状態で、
前記制御部により、前記レーザ光線照射部から前記発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させ、前記発熱部材で生じた熱を前記線状領域支持部材の線状領域に向けて伝えるとともに、
前記加熱部で前記線状領域支持部材の線状領域を発熱させ、線状領域で生じた熱を前記シートへ伝えることにより、前記シートを加熱して溶着するようにした、ことを特徴とするシートのレーザ溶着方法。 The sheet laser welding apparatus according to claim 6 is further provided with a heating unit for heating the linear region support member,
The first area on the upper surface of the sheet is covered with the heat-generating member, an arbitrary position of the second area on the lower surface of the sheet is supported by the linear area of the linear area support member, and the heat-generating member is pressed against the upper surface of the sheet by the pressing portion so as to be in close contact with the upper surface of the sheet.
The controller causes the heat-generating member to generate heat by irradiating the heat-generating member with a laser beam from the laser beam irradiation unit, and transmits the heat generated by the heat-generating member toward the linear region of the linear region support member,
A laser welding method for sheets, wherein the linear regions of the linear region supporting member are heated by the heating unit, and the heat generated in the linear regions is transferred to the sheet to heat and weld the sheet.
前記レーザ光線照射位置を、前記シートを前記線状領域支持部材の線状領域が支持している支持位置に沿って移動させるように構成したレーザ溶着装置を用いて、
前記シートの上面の前記第１の領域を前記発熱部材で覆い、前記シートの下面の前記第２の領域の任意の位置を前記線状領域支持部材の線状領域で支持し、前記押圧部で前記発熱部材を前記シートの上面に押圧して密着させた状態で、
前記制御部により、前記レーザ光線照射部から前記発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させ、前記発熱部材で生じた熱を前記線状領域支持部材の線状領域に向けて伝えることにより前記シートを加熱して溶着するとともに、
前記レーザ光線照射位置を移動させ、前記シートを前記線状領域支持部材の線状領域に沿った一定範囲を溶着する制御をするように構成した、ことを特徴とするシートのレーザ溶着方法。 A laser beam irradiation position moving part for moving the laser beam irradiation position is provided in the laser beam irradiation part of the sheet of claim 6 ,
Using a laser welding device configured to move the laser beam irradiation position along the support position where the sheet is supported by the linear regions of the linear region support member,
The first area on the upper surface of the sheet is covered with the heat-generating member, an arbitrary position of the second area on the lower surface of the sheet is supported by the linear area of the linear area support member, and the heat-generating member is pressed against the upper surface of the sheet by the pressing portion so as to be in close contact with the upper surface of the sheet.
The control unit irradiates the heat-generating member with a laser beam from the laser beam irradiation unit to generate heat, and transfers the heat generated by the heat-generating member toward the linear regions of the linear region support member to heat and weld the sheet,
A laser welding method for sheets, characterized in that the laser beam irradiation position is moved and the sheet is controlled to be welded in a certain range along the linear regions of the linear region support member.
更に、加熱部を移動させる加熱位置移動部を設け、
前記レーザ光線照射位置と前記加熱部による加熱位置を、前記シートを前記線状領域支持部材の線状領域が支持している支持位置に沿って移動させるように構成したレーザ溶着装置を用いて、
前記シートの上面を前記第１の領域を前記発熱部材で覆い、前記シートの下面の前記第２の領域の任意の位置を前記線状領域支持部材の線状領域で支持し、前記押圧部で前記発熱部材を前記シートの上面に押圧して密着させた状態で、
前記制御部により、前記レーザ光線照射部から前記発熱部材にレーザ光線を照射して発熱させて前記発熱部材で生じた熱を前記線状領域支持部材の線状領域に向けて伝え、前記加熱部で前記線状領域支持部材の線状領域を発熱させて線状領域で生じた熱を前記シートへ伝え、前記シートを加熱して溶着するとともに、
前記レーザ光線照射位置と加熱部の加熱位置を移動させ、前記シートを前記線状領域支持部材の線状領域に沿った一定範囲を溶着する制御をするように構成した、ことを特徴とするシートのレーザ溶着方法。 The sheet laser welding apparatus according to claim 7 is provided with a laser beam irradiation position moving unit for moving the laser beam irradiation position of the laser beam irradiation unit,
Furthermore, a heating position moving unit for moving the heating unit is provided,
Using a laser welding device configured to move the laser beam irradiation position and the heating position by the heating unit along the support position where the sheet is supported by the linear regions of the linear region support member,
The first area of the upper surface of the sheet is covered with the heat-generating member, an arbitrary position of the second area of the lower surface of the sheet is supported by the linear area of the linear area support member, and the heat-generating member is pressed against the upper surface of the sheet by the pressing portion so as to be in close contact with the upper surface of the sheet.
The controller causes the heat-generating member to generate heat by irradiating the heat-generating member with a laser beam from the laser beam irradiation unit to transmit the heat generated by the heat-generating member toward the linear regions of the linear region support member, and the heating unit heats the linear region of the linear region support member and transmits the heat generated in the linear region to the sheet, thereby heating and welding the sheet.
A sheet laser welding method characterized in that the laser beam irradiation position and the heating position of the heating unit are moved, and the sheet is controlled to weld a certain range along the linear region of the linear region support member.
当該発熱温度測定部からの発熱温度情報を前記制御部にフィードバックして、溶着動作を行うように構成したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシートのレーザ溶着装置。 Furthermore, a heat generation temperature measuring unit for measuring the temperature of the heat generating member is provided,
5. The laser welding apparatus for sheets according to claim 1, wherein heat generation temperature information from said heat generation temperature measuring section is fed back to said control section to perform a welding operation.
当該シート温度測定部からのシート温度情報を前記制御部にフィードバックして、溶着動作を行うように構成したことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のシートのレーザ溶着装置。 Furthermore, it has a seat temperature measuring unit for measuring the temperature of the seat,
5. The laser welding apparatus for sheets according to claim 1, wherein sheet temperature information from said sheet temperature measuring section is fed back to said control section to perform a welding operation.
当該支持温度測定部からの支持温度情報を前記制御部にフィードバックして、溶着動作を行うように構成したことを特徴とする請求項２または４に記載のシートのレーザ溶着装置。 Furthermore, a support temperature measuring unit for measuring the temperature of the linear area support member is provided,
5. The sheet laser welding apparatus according to claim 2, wherein support temperature information from said support temperature measurement unit is fed back to said control unit to perform a welding operation.
22. A laser welding apparatus for polyimide sheets, wherein the laser welding apparatus for sheets according to any one of claims 1 to 5 and 12 to 21 is used to weld an aromatic polyimide sheet.
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