TW200906602A - Resin welding method and resin welding apparatus - Google Patents

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200906602 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於溶接第i樹脂構件與第2樹脂構件以製造樹 脂熔接體之樹脂熔接方法及樹脂熔接裝置。 【先前技術】 • #如在專利文獻卜2中，記載有-種樹脂炼接方法，係 .使第1樹脂構件與第2樹脂構件接觸，在第！樹脂構件與第2 樹脂構件之接觸面中，向接觸面之炼接預定區域之全體同 〇 時照射雷射光以使第1樹脂構件及第2樹脂構件炼接，藉此 來熔接第1樹脂構件與第2樹脂構件。 ，又：譬如在專利文獻3中，記載有一種樹脂熔接方法， 係使第1樹脂構件與第2樹脂構件接觸，在第】樹脂構件盘 第2樹脂構件之接觸面中，沿接觸面之炼接預定區域相對 移動地照射雷射光以使第1樹脂構件及第2樹脂構件炼融， 藉此來熔接第1樹脂構件與第2樹脂構件。 專利文獻1:曰本特開2003_164985號公報 (i專利文獻2 :日本特表2003-530240號公報 專利文獻3:日本特開2005-125783號公報 【發明内容】 發明所欲解決之問題 但’在專利文獻1、2記載之樹脂熔接方法中，具有第】 樹脂構件與第2樹脂構件之間之炼接強度低的問題。 又’在專利讀3記载之樹脂溶接方法中，具有為溶接 p樹脂構件與第2樹脂構件，需要長時間、樹脂熔接體之 130493.doc 200906602 生產性低之問題。 本發明係鑒於此種事情發明而成者，其目的係提供一種 樹脂熔接方法及樹脂熔接裝置，可以高溶接強度來炼接第 1樹月曰構件與第2樹脂構件，以高生產性來製造樹脂溶接 體。 解決問題之技術手段 為達成上述目的，本發明之樹脂熔接方法，係熔接第i 樹月曰構件與第2樹脂構件以製造樹脂熔接體之樹脂熔接方 法，其特徵在於：使第1樹脂構件與第2樹脂構件接觸，在 第1樹脂構件與前述第2樹脂構件之接觸面中，向接觸面之 熔接預定區域照射雷射光以使第丨樹脂構件及第2樹脂構件 熔融’在該狀態下’對在熔接預定區域中每個相互不同之 範圍依次變化雷射光之強度。 在該樹脂熔接方法中，在第丨樹脂構件與第2樹脂構件之 接觸面中在第1樹脂構件及第2樹脂構件炼融之狀態下，對 溶接預定區域中每個相互不同範圍依次變化雷射光之強 度。藉此，雷射光強度經變化之範圍内的熔融樹脂與其範 圍外的熔融樹脂由於體積膨脹差或體積收縮差等而攪拌。 如此’由於可在熔接預定區域中攪拌熔融樹脂之後再固 化’因此可提高第1樹脂構件與第2樹脂構件之間之熔接強 度。又’由於與沿熔接預定區域相對移動地照射雷射光之 情況相比’可以短時間熔接第1樹脂構件與第2樹脂構件， 因此可提高樹脂炫接體之生產性。 在本發明之樹脂炫接方法中，在依次變化雷射光之強度 130493.doc 200906602 之際，以依次提高雷射光之強度為佳。該情形，由於雷射 光強度提尚之範圍内的熔融樹脂可藉由體積膨脹確實地流 入其範圍外的炼融樹脂’因此可提高熔接預定區域的熔融 樹脂之攪拌效果。 在本發明之樹脂熔接方法中，在使第丨樹脂構件與第2樹 月曰構件接觸之際’以使第1樹脂構件與第2樹脂構件壓接為 佳。忒情況下，以在熔接預定區域之第丨樹脂構件與第2樹 月曰構件被壓接之狀態下，由於雙方溶融，因此可進—步提 巧熔接強度。又，由於可抑制第丨樹脂構件及第2樹脂構件 之彎曲等之變形，因此可確實熔接第1樹脂構件與第2樹脂 構件。 本發明之樹脂熔接裝置，其係熔接第丨樹脂構件與第2樹 月曰構件以製造樹脂熔接體之樹脂熔接裝置，其特徵在於具 有.支持部，其支持經接觸之第1樹脂構件與第2樹脂構 件，雷射光照射咅p，其在第i樹脂構件與第2樹脂構件之接 觸面中，向接觸面之熔接預定區域照射雷射光以使第峭 J脂構件及第2樹脂構件炼融；控制部，其對炼接預定區域 中母個相互不同之範圍依次變化前述雷射光之強度。 根據該樹㈣接裝置，可與上述本發明之樹脂溶接方法 同樣以回熔接強度熔接第1樹脂構件與第2樹脂構件、以 高生產性製造樹脂熔接體。 【實施方式】 發明之效果 根據本發明，可以高炼接強度來溶接第i樹脂構件與第2 130493.doc 200906602 樹脂構件1高生產性製造樹I旨炫接體。 ’對於本發明之適宜實施形態，參照圖式 說明。又，/ ®中對同-或相當部分附以同一符號，省 略重複之說明。 =係表示本發明之樹脂熔接裝置之—實施形態之概略 ί再成ί圖。士η罔1 Ad -

θ 不，樹脂熔接裝置1係熔接樹脂構件（第1 二冓件）Ml與樹脂構件（第2樹脂構件阳以製造樹脂炼接 之裝置。樹脂構件M1、M2，係由譬如聚醯胺（pA)、聚 對苯二酸丁二醇酯(PBT)、聚苯硫赠(pps)、聚縮盤 (P〇M)、聚碳酸SI(PC)、聚對苯二甲酸乙二㈣（PET)、丙 稀腈-丁二稀-苯乙烯共重合體（abs)等所構成之厚度2⑺爪 的板狀構件。 樹月曰構件Ml、M2 ’在樹脂構件M2積層於樹脂構件⑷ 上之狀態下載置於支持台（支持部）2上。即，支持台2支持 經接觸之樹脂構件M1與樹脂構件M2。 在支持台2之上方，以沿樹脂構件…丨與樹脂構件M2之接 觸面S的環狀溶接預定區域R之方式配置有光纖（雷射光照 射部）F1〜F13之前端部。各光纖〜阳之前端部，譬如由 玻璃製之框構件3予以保持。又，各光纖Fi〜Fn之基端 部，在雷射光源（雷射光照射部）4中光學性接續於雷射二極 管0 雷射光源4及光纖F1〜F13，在樹脂構件Μι與樹脂構件 M2之接觸面S中向熔接預定區域尺照射雷射光以使樹脂構 件Ml、M2熔融。又，在向熔接預定區域尺照射雷射光之 130493.doc -10- 200906602 際，藉由支持台2與框構件3之挾持，壓接樹脂構件河1與 樹脂構件M2。 在雷射光源4上電性連接有控制器（控制部）5。控制器 5，在雷射光源4中控制光學地連接有各光纖F1〜F13之雷射 極％依人變化自各光纖F1〜F13所射出之雷射光之強 度。即，控制器5，在樹脂構件M1與樹脂構件河2之接觸面 S中向熔接預定區域R照射雷射光以使樹脂構件mi、熔 融的狀態下，對熔接預定區域R中每個相互不同範圍依次 f) 變化雷射光之強度。 圖2係表示圖丨所示之樹脂熔接裝置之自各光纖所射出的 雷射光之強度之時序圖。如圖2所示，從照射開始到照射 結束，各光纖F1〜F13所射出之雷射光之強度，在樹脂構件 Ml與樹脂構件M2之接觸面S中維持為使樹脂構件M1、M2 熔融（基本加熱），並以光纖F1〜F13之順序以矩形波狀依次 提同。譬如，在樹脂構件M i、M2係由聚碳酸酯（pc)所構 成之厚度2 mm之板狀構件時，雷射光之照射條件如下 〇 述。 點徑：φ 1.6 mm

基本加熱時之雷射光（連續波）強度：1 W 矩形波狀之雷射光（脈衝波）強度：4 w(頻率：2〇 Hz、脈 衝寬：50 msec) 因此’在依次點燈之部分，峰值強度4 w、脈衝寬5 〇 msec之脈衝波附上強度！冒之連續波（基本波），其依次向 鄰近移動。為提高加工速度，可複數地增加移動點之數量 130493.doc 200906602 (同時變化複數區域），或提高點燈頻率。 在此，對於照射雷射光之際之熔接預定區域尺之狀態， 以由光纖F1〜F4所射出之雷射光所照射之部分為代表進行 6兒明。圖3、4係沿圖1所示之a-a線之部分截面圖。 如圖3、4所示，從光纖F1〜Fqt出雷射光^卜^後，雷 射光L1〜L4主要透過樹脂構件M2而於樹脂構件μ丨吸收。 藉此，主要是樹脂構件M1發熱，在樹脂構件]^1與樹脂構 件M2之接觸面中樹脂構件M1、M2熔融（圖3、4之圓點部 ) 为）。在忒狀態下，如圖3(a)所示，雷射光l 1之強度提高。 藉此’在對應於雷射光L1所照射之區域範圍R丨中，主要是 樹脂構件Ml膨脹而樹脂構件]^2流動，範圍R1内之熔融樹 脂與範圍R1外之熔融樹脂被攪拌。 接著，如圖3(b)所示’提高雷射光L2之強度，雷射光匕 所照射之區域所對應之範圍R2内之熔融樹脂與範圍们外 之熔融樹脂受到攪拌。接著，如圖4(a)所示，提高雷射光 L3之強度，雷射光L3所照射之區域所對應之範圍们内之 G 熔融樹脂與範圍R3外之熔融樹脂受到攪拌。接著，如圖 4(b)所示，提高雷射光L4之強度，雷射光“所照射之區域 所對應之區域R4内之熔融樹脂與範圍以外之熔融樹脂受 到攪拌。 如以上，在樹脂熔接裝置丨中，使樹脂構件Ml與樹脂構 件M2接觸，在樹脂構件M1與樹脂構件M2之接觸面8中向 接觸面S之熔接預定區域R照射雷射光以使樹脂構件河工、 M2熔融，在該狀態下，對熔接預定區域尺中每個相互不同 130493.doc 12 200906602 之範陳次提高雷射光之強度（換言之，在溶接預定區域r 中使提高雷射光強度之範圍移動），而實施樹脂熔接方 法。 藉此，提高雷射光強度之範圍内之熔融樹脂藉由體積膨 m確實地流向其範圍外之溶融樹脂，提高雷射光強度之範 圍内之炼融樹脂與其範圍外之炫融樹脂比樹脂之擴散速度 更快地授拌。如此，由於可在炼接預定區域R中在授掉溶 融樹脂後使其再固化，因此，即使在樹脂構件Μι與樹脂 °才冓件M2之相溶性低之場合，亦可提高樹脂構件Ml與樹脂 構件M2之間之熔接強度。又，由於相比沿炼接預定區域r 相對地移動雷射光並照射之情況，可以短時間溶接樹脂構 件Ml與樹脂構件M2，因此可提高樹脂熔接體p之生產性。 再者，在向熔接預定區域R照射雷射光之際，使樹脂構 件^丨與樹脂構件M2壓接。藉此，由於在壓接熔接預定區 域R之樹脂構件Ml與樹脂構件M2之狀態下，雙方熔融、 i拌’因此可進-步提高熔接強度。又，由於抑制樹脂構 〇 件M1與樹脂構件M2之彎曲等之變形，因此可確實地熔接 樹脂構件Ml與樹脂構件m2。 且，由於無需對樹脂構件Ml、M2相對地移動雷射光， 因此可實現樹脂熔接裝置丨之構造單純化及樹脂熔接裝置1 之低成本化。 圖5，係表示在熔接預定區域中相互不同範圍之配置狀 態圖。對應各雷射光L1〜L5所照射之區域之範圍R1〜R5， 既可如圖5(a)所示相互一部分重叠，亦可如圖5(b)所示相 130493.doc -13- 200906602 互連接。 圖6 ’係表示在熔接預定區域中相互不同範圍為1列時， 對每個不同範圍依次提高雷射光強度之際的順序圖。如圖 6(a)所示’關於對應各雷射光L1〜L1〇所照射之區域之範圍 R1〜R10 ’亦可以範圍R1〜R1〇之順序（以實線箭頭之序列） 依-人k尚雷射光強度。又，如圖6(b)所示，在以範圍 R1〜R1 0之順序（以實線箭頭之順序）依次提高雷射光強度之 同時，亦可以範圍R6〜Rl〇、R1〜R5之順序（以虛線箭頭之 〇 順序）依次提高雷射光強度。再者，如圖6(c)所示，在以範 圍R1〜R10之順序（以實線箭頭之順序）順次提高雷射光強度 之同時，亦可以範圍R6~R1、R1〇〜R7之順序（以虛線箭頭 之順序）依次提高雷射光強度。 圖7係表示在熔接預定區域中相互不同範圍為2列時對 每個相互不同範圍依次提高雷射光強度之際的順序圖。如 圖7(a)所示’關於對應各雷射光L1〜L8所照射之區域之範 圍R1〜R8 ’在以範圍R1、R2、R4、R3之順序依次提高雷 ^ 射光強度之同時’亦可以範圍R5 ' R6、R8、R7之順序依 次提高雷射光強度。又，如圖7(b)所示，亦可以R1、R2、 R4、R3、R1、R2、R4、R6、R5、R3、R4、R6、R8、 R7、R5、R6、R8之順序依次提高雷射光強度。 圖8係表示在溶接預定區域中相互不同範圍為1列時，對 每個相互不同範圍依次提高雷射光強度之際的其他順序 圖。如圖8所不，關於對應各雷射光L1〜L6m照射之區域之 H ® R1-R6，在範圍R1、R3、R5中提高雷射光強度之後， 130493.doc 14 200906602 在範圍R2、R4、R6中提高雷射光強度，進而，亦可在範 圍Rl、R3、R5中提高雷射光強度之後，在範圍R2、R4、 R6中提高雷射光強度。 圖9係表示在熔接預定區域中相互不同範圍為1列時，對 每個相互不同範圍依次提高雷射光強度之際的進而其他順 序圖。如圖9(a)所示’關於對應各雷射光li〜li〇所照射之 區域之範圍R1〜R10 ’在範圍Rl、R4、R6、R9中提高雷射 光強度之後，在範圍R2、R3、R5、R7、R8、Rl〇中提古 雷射光之強度’再者，亦可在範圍R1、R4、R6、r9中提 高雷射光強度之後，在範圍R2、R3、R5、R7、R8、Rl〇 中提咼雷射光強度。又，如圖9(b)所示，關於對應各雷射 光L1〜L10所照射之區域之範圍Rmo，在範圍R2、R3、 R5、R7、R8、R10中提高雷射光強度之後，在範圍R1、 R4、R6、R9中提高雷射光之強度，再者，亦可在範圍 R2、R3、R5、R7、R8、R10中提高雷射光強度之後，在 範圍Rl、R4、R6、R9中提高雷射光強度。 本發明，不限定於上述實施形態。 在上述實施形態中，對熔接預定區域R中每個相互不同 範圍依次提高雷射光之強度，但若依次降低雷射光之強度 等、依次變化雷射光之強度，則可取得熔接預定區域尺之 熔融樹脂之攪拌效果。 又，在上述實施形態中，矩形波狀地依次提高雷射光之 強度，但既可如圖10所示，正弦波狀地依次提高，亦可如 圖11所示，三角波狀地依次提高。 130493.doc -15· 200906602 又樹知熔接裝置1之光纖F之前端部之配置，既可如圖 ⑷所示為平行地2列，亦可如圖12⑻所示為相互不同地 2列。再者’亦可如圖13所示，藉由在雷射光L之射出方向 相互不同地配置光纖F之前端部’以使各雷射光L所照射之 區域之一部分相互重疊。 又，亦可如以下所述來構成樹脂熔接裝置丨。即，如圖 14所示，藉由使雷射光源4所射出之雷射光£通過鏡面6入 射到空間光調變器（雷射光照射部）7，將成形為與溶接預定 〇區域R同等之照射形狀之雷射光L照射到熔接預定區域r， 在該狀態下’藉由控制器5之CGH(電腦產生之光暈， C〇mputer_Generated H〇1〇gram)之動畫再生，在熔接預定 區域R中對每個相互不同之範圍依次變化雷射光L強度。 又，亦可替代空間光調變器7而使用DMD(數位微鏡面裝 置 ’ Digital Micromirror Device)。 又，在上述實施形態中，介以比樹脂構件M1光透過性 更间之树脂構件M2，從樹脂構件Ml與樹脂構件M2之接觸 面S上略垂直之方向向炼接預定區域r照射雷射光但不限 定於此。譬如，亦可從樹脂構件Ml與樹脂構件M2之接觸 面S上略平行之方向、向位於樹脂構件Μ1與樹脂構件M2之 妾觸面S之知的私接預定區域r照射雷射光。該情形中， 即使樹脂構件ΜΙ、M2之光吸收性均高，亦可熔接樹脂構 件M1與樹脂構件M2。 產業上之可利用性 根據本發明’可以高熔接強度熔接第1樹脂構件與第2樹 130493.doc • 16· 200906602 月曰構件、以高生產性製造樹脂炼接體。 【圖式簡單說明】 圖係表不本發明之樹脂熔接裝置之一實施形態之 構成圖。 =2係表不圖！所示之樹脂炼接裝置之各域所射出之雷 射光之強度的時機表。 圖3⑷、(b)係沿圖1所示之Α·Α線之部分截面圖。 圖4⑷、（b)係沿圖〗所示之Α_Α線之部分截面圖。 圖5(a)、（b)係表示您接 狀態之圖。 #預以域中相互不同範圍之配置 列：6 (Γ表不在熔接預定區域中相互不同之範圍為1 圖。母0相互不同之範圍依次提高雷射光之際之順序 2:時7(:)對表示在溶接預定區域 ^時對每個相互不同之範圍依次提高雷射光之際之順 Ο 圖8係表示切接㈣區域中彳目互不同之 對每個相互不同之銘m ’、列％， 圏高雷射光之際之順序圖。 a 表示在熔接财區域 1列時，對每個相互不同之範圍為 序圖。 互不门之範圍依次提高雷射光之際之順 由…所示之樹㈣接裝置之各 的雷射光之強度的其他時序圖。 、·斤射出 圓1 Ϊ係表示由蘭1 W Λ，丄 圖所不之樹脂炼接裝置之各光纖所射出 130493.doc -17· 200906602 的雷射光之強度的又其他之時序圖。 方向觀看時之光纖前 圖12(a)、（b)係表示從雷射光射出 端部之配置狀態圖。 圖13係表示從雷射光射出 置狀態圖。 方向觀看時之光纖前端部之配 圖14係表示本發明之樹脂熔接裝 略構成圖。 置之其他實施形 態之概

【主要元件符號說明】 樹脂熔接裝置 支持台（支持部） 雷射光源（雷射光照射部） 控制器（控制部） 空間光調變器（雷射光照射部） 光纖（雷射光照射部） 雷射光 樹脂構件（第1樹脂構件） 丨 樹脂構件（第2樹脂構件） 樹脂炼接體 接觸面 炼接預定區域 130493.doc -18-

Claims (1)

1. 200906602 十、申請專利範園：

   一種樹脂熔接方法， 以製造樹脂炼接體者 係熔接第1樹脂構件與第2樹脂構件 ’其特徵在於： 使前述第1樹脂構件與前述第2樹脂構件接觸，在前述 第】樹脂構件與前述D樹脂構件之接觸面中，向前述接 觸面之炼接預定區域照射雷射光以使前述第工樹脂構件 及前述第2樹脂構件熔融，在該狀態下，對前述炫接預

   定區域中㈣相互不同之範圍依次變化前述雷射光 度。 2. 如請求項】之樹脂熔接方法’其中在依次變化前述雷射 光強度之際，使前述雷射光強度依次提高。 3. 如^求項！之樹脂溶接方法，其中在使前述第冰脂構件 與前述第2樹脂構件接觸之際，使前述第i樹脂構件與前 述第2樹脂構件壓接。 4. -種樹脂炼接裝置，係炫接第靖脂構件與第项脂構件 以製造樹脂熔接體者，其特徵在於具有： 支持部，其支持經接觸之前述第丨樹脂構件與前述第2 樹脂構件； 雷射光照射部，其在前述第i樹脂構件與前述第2樹脂 構件之接觸面中，向前述接觸面之熔接預定區域照射雷 射光以使前述第丨樹脂構件及前述第2樹脂構件熔融；及 控制部，其對前述熔接預定區域中每個相互不同之範 圍依次變化前述雷射光之強度。 130493.doc