激光焊接方法
【專利摘要】一種激光焊接方法，其向接合面的各部提供均勻的激光能量，以短時間高效地組裝高氣密性的樹脂成形品。在車輛用燈具（1）的本體（2）和透鏡（3）的激光焊接中，首先，將本體（2）和透鏡（3）以接合狀態(tài)組裝，向具有檢流計鏡（15）的激光頭（13）定位。接著，利用鏡（15）沿著焊接線（4）掃描激光（6），利用激光能量焊接本體（2）和透鏡（3）的接合面（5）。接合面（5）包括：使激光（6）以第一角度射入的第一部位（A）和使激光（6）以比第一角度大的第二角度射入的第二部位（B）。在焊接工序中，控制激光光源（12）的輸出，使第一部位（A）和第二部位（B）雙方接收大致等量的激光能量。
【專利說明】激光焊接方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光焊接方法，其通過鏡的位移掃描激光，焊接樹脂成形品的接合面。
【背景技術】
[0002]以往，已知有利用具有檢流計鏡(力' ^M，一)的激光頭焊接車輛用燈具的本體和透鏡的接合面的方法。例如，專利文獻I所述的焊接方法包括:將燈具本體和透鏡在相互接合的狀態(tài)下向電流式激光頭定位的工序；通過鏡沿著焊接線掃描激光，利用激光能量焊接接合面的工序。
[0003]現(xiàn)有技術文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2011-102029號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]發(fā)明要解決的技術問題
[0007]電流式激光焊接法通過控制鏡的角度，使激光以高速多次進行照射，能夠?qū)艟弑倔w和透鏡的焊接面整周大致同時地熔融。因此，即使在激光照射前由于接合面的凹凸、本體或者透鏡的成形后的變形等存在間隙的情況下，也通過破壞凹凸部，能夠在激光照射后制作無縫隙的高氣密性的車輛用燈具。此外，由于樹脂成形品的尺寸精度的允許幅度變寬，所以還具有模型規(guī)格的簡單化、伴隨著整套取出的成形加工費的削減等優(yōu)點。
[0008]但是，根據(jù)以往的電流式激光焊接方法，將激光頭(電流頭)固定在設備，僅對頭內(nèi)的鏡進行角度控制，因此伴隨著鏡的角度控制，激光在圓錐面內(nèi)移動，傾斜地射入到樹脂成形品的接合面。于是，激光的一部分在工具、樹脂成形品的界面反射，接合面接收的激光能量降低。特別是，在結合面為三維形狀的情況下，由于激光的射入角在連續(xù)地變化，根據(jù)接合面的部位，接收的激光能量大小變動，存在在能量不足的部位發(fā)生焊接不良的問題。
[0009]圖4是表示以往的激光焊接方法導致的問題點的示意圖。示意圖A、B表示燈具本體51和透鏡52的接合面上不同的部位53A、53B。激光54從電流頭(省略圖示)以總是恒定的強度射出，伴隨著鏡的角度控制，在部位53A以相對淺的角度(例如0a=2O° )射入，在部位53B以相對深的角度(例如0b=6O° )射入。在圖中，箭頭以面積表示激光54具有的能量的大小。
[0010]在示意圖A的情況下，激光54首先在工具55的射入面反射而失去能量E1，然后在工具55的射出面反射而失去能量E2，接著在透鏡52的表面(外觀面)反射而失去能量E3，在此之后在本體51和透鏡52的接合面反射而失去能量E4。在射入角小的部位53A，由于各反射面上能量損失量較少，因此部位53A接收的能量E5的大小(能量透過率)是到達工具55之前的初期能量EO的85.8%左右，如果各部均等地獲得這種程度的能量大小，則接合面整體的焊接狀態(tài)變得良好。[0011]但是，如示意圖B所示，在射入角大的部位53B，激光54依次在工具55的射入面、工具55的射出面、透鏡52的表面、本體51和透鏡52的接合面反射，伴隨著各面的反射損失較多的能量E1、E2、E3、E4。其結果是，部位53B接收的能量E5的大小降低至初期能量EO的69.9%，發(fā)生能量不足。如果為了避免能量不足而整體地設高激光輸出，則能量充足的其他部位受到必要以上的破壞，在該部位產(chǎn)生多余的毛刺部。
[0012]此外，為了避免焊接不良，專利文獻I提出了根據(jù)激光的射入角度控制檢流計鏡的掃描速度的技術(參照第0043段)。但是，根據(jù)控制掃描速度的方法，特別是在樹脂成形品的接合面是三維形狀的情況下，對應一周的掃描時間變長，伴隨著激光的連續(xù)旋轉(zhuǎn)掃描的焊接工序消耗大量時間，存在樹脂成形品的組裝效率降低的問題。
[0013]本發(fā)明旨在提供一種激光焊接方法，其能夠向接合面的各部提供均勻的激光能量，在短時間高效地組裝高氣密性的樹脂成形品。
[0014]解決技術問題的技術方案
[0015]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下所述的激光焊接方法。
[0016](I)一種激光焊接方法，其特征在于，包括:預備工序，相對具有掃描激光的鏡的激光頭，將相互接合的兩個樹脂成形品進行定位；焊接工序，利用鏡沿著樹脂成形品的焊接線掃描激光，以激光能量焊接樹脂成形品的接合面，樹脂成形品的接合面包括:第一部位，其使激光以第一角度射入；第二部位，其使激光以比第一角度大的第二角度射入，焊接工序包括控制激光強度的階段，使第一部位和第二部位接收大致等量的激光能量。
[0017](2)—種激光焊接方法，其特征在于，樹脂成形品的焊接線在該成形品的周緣部以環(huán)狀被設定，控制激光強度的階段包括在焊接線上的至少兩點切換激光光源的輸出的步驟。
[0018](3) 一種激光焊接方法，其特征在于，控制激光強度的階段包括:基于接合面的形狀，求出在第一、第二部位的激光的射入角的步驟；根據(jù)該射入角的大小，決定向第一、第二部位射出的激光的強度的步驟。
[0019](4)一種激光焊接方法，其特征在于，控制激光強度的階段包括:使照射第一、第二部位的激光的強度與鏡的方向產(chǎn)生關聯(lián)并且進行記憶的步驟。
[0020](5)—種激光焊接方法，其特征在于，控制激光強度的階段包括:使照射第一、第二部位的激光的強度與焊接線上的兩個位置產(chǎn)生關聯(lián)并且進行記憶的步驟。
[0021]發(fā)明的效果
[0022]本發(fā)明的激光焊接方法具有下述效果:由于控制激光的強度，使射入角度大的部位和小的部位接收大致等量的激光能量，因此，能夠向接合面的各部提供均勻的激光能量，以短時間高效地組裝高氣密性的樹脂成形品。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023][圖1]圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的激光焊接系統(tǒng)的示意圖。
[0024][圖2]圖2是由圖1的系統(tǒng)執(zhí)行的激光焊接方法的工序圖。
[0025][圖3]圖3是表示圖2的激光焊接方法的作用效果的示意圖。
[0026][圖4]圖4是表示以往的激光焊接方法的問題點的示意圖。
[0027]符號的說明[0028]I車輛用燈具2本體3透鏡4焊接線5接合面6激光7工具11激光焊接系統(tǒng)12激光光源13激光頭14控制裝置15檢流計鏡
【具體實施方式】
[0029]下面，基于【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的一個實施方式。圖1所示的激光焊接系統(tǒng)11用于車輛用燈具I的本體2和透鏡3的焊接。本體2由ASA、ABS等光吸收性樹脂成形，而透鏡3由丙烯酸樹脂(了 ^ -J >)、聚碳酸酯(K 'J力一才、一卜)等光透過性樹脂成形。在車輛用燈具I的周緣部設有環(huán)狀的焊接線4，本體2和透鏡3的接合面5被激光6沿著焊接線4被焊接。
[0030]在激光焊接系統(tǒng)11中設有激光光源12、激光頭13、控制裝置14。激光頭13內(nèi)置有:檢流計鏡15(在圖中表示多個中的一個)，其被固定設置在燈具生產(chǎn)設備，用于在X、Y方向上掃描激光6 ;光學系統(tǒng)(省略圖示)，其 在Z軸方向上調(diào)整激光6的焦點位置?？刂蒲b置14控制激光光源12的輸出、鏡15的方向、焦點位置，從而能夠沿著焊接線4三維地掃描激光6。
[0031]如圖2所示，本實施方式的激光焊接方法包括預備工序(S20)和焊接工序(S30)。在預備工序中，利用工具7 (參照圖3)將本體2和透鏡3組裝成相互接合的狀態(tài)，向具有鏡15的激光頭13定位。在這里，如圖1所示，本體2和透鏡3的接合面5是與車體外表面相適應的三維形狀，在焊接線4設有距離激光頭13的激光射出部相對遠的部位4a和相對近的部位4b。
[0032]如圖2所示，在焊接工序，利用檢流計鏡15沿著焊接線掃描激光6，利用激光能量焊接本體2和透鏡3的接合面5。具體地，首先，基于接合面5的形狀，通過目測或者控制裝置14的計算功能求出在接合面5的至少兩個部位的激光6的射入角，根據(jù)射入角的大小，決定照射各部位的激光6的強度(S31)。
[0033]在這里，如圖3所示，作為接合面5的部位，可例示有以第一角度(Θ a)射入激光6的第一部位5A和以比第一角度大的第二角度(0b)射入激光6的第二部位5B。在圖1所示的車輛用燈具I的情況下，焊接線4上的部位4a與第一部位5A對應，使激光6從頭13以相對淺(小)的角度射入，焊接線4上的部位4b與第二部位5B對應，使激光6以相對深(大)的角度射入。
[0034]一旦決定了激光6的強度，接著，使激光頭13向第一以及第二部位5A、5B射出的激光6的強度與檢流計鏡15的方向(傾動角度)產(chǎn)生關聯(lián)，在控制裝置14的存儲部記憶(S32)?；蛘撸瓜虿课?A、5B射出的激光6的強度與包括焊接線上的部位4a、部位4b的多個位置產(chǎn)生關聯(lián)，進行記憶(S33)。這樣，能夠高速且連續(xù)地進行激光6的周回掃描。
[0035]在旋轉(zhuǎn)掃描的過程中，控制裝置14在焊接線4上的至少兩點切換激光光源12的強度(S34)。由此，例如圖1所示，在激光6從焊接線4上的部位4a移動到部位4b的點17，激光光源12的輸出從“低”切換為“高”，在從部位4b移動到部位4a的點18，光源12的輸出從“高”切換為“低”。雖然在圖1中例示了兩個切換點17、18，但是在射入角度的變動幅度大的接合面5能夠進一步增加切換點的數(shù)目。此外，在射入角度急劇變化的多個點，還可以將激光6的強度階段地切換，或者，與接合面5的三維形狀相適應地連續(xù)切換激光6的強度。[0036]通過以上的步驟(S31?S34)，在焊接工序，激光6的強度被控制為在射入角度大的部位和小的部位接收大致等量的能量(S35)。例如，如圖3所示，將照射部位5B時的激光光源12的輸出增強為比部位5A時大23%，從而使射入角度淺(Θ a=20° )的部位5A和射入角度深(Θ b=60° )的部位5B接收等量的能量EO。
[0037]這樣，在射入角度深的部位5B，補充伴隨著激光6的反射的能量損失量(E1+E2+E3+E4)，與射入角度淺的部位5A相同地，能夠?qū)⒛芰客高^率提高至初期能量EO的85.8%。其結果是，在接合面5的各部提供均勻的激光能量，使燈具整周的接合面5以良好的狀態(tài)密接，能夠制作高氣密性的車輛用燈具I。此外，與利用速度控制的方法相比，能夠始終進行激光6的連續(xù)旋轉(zhuǎn)掃描，縮短焊接工序時間，能夠高效地組裝車輛用燈具I。
[0038]此外，本體2以及透鏡3僅僅是樹脂成形品的一個例子。也可以將本發(fā)明的方法適用在反射器、延伸部的激光焊接，或者應用于車輛用燈具以外的各種樹脂成形品。此外，能夠以手動、自動的任一種方式進行激光光源12的輸出控制，能夠利用傳感器探測激光6的射入角。除此之外，在不超出本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠適當?shù)刈兏鞑康臉嫵?、步驟而進行實施。
【權利要求】
1.一種激光焊接方法，其特征在于，包括: 預備工序，相對具有掃描激光的鏡的激光頭，將相互接合的兩個樹脂成形品進行定位； 焊接工序，利用所述鏡沿著樹脂成形品的焊接線掃描激光，以激光能量焊接樹脂成形品的接合面， 所述樹脂成形品的接合面包括:第一部位，其使激光以第一角度射入；第二部位，其使激光以比第一角度大的第二角度射入， 焊接工序包括控制激光的強度的階段，使第一部位和第二部位接收大致等量的激光能量。
2.根據(jù)權利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述焊接線在樹脂成形品的周緣部以環(huán)狀被設定，所述控制階段包括在焊接線上的至少兩點切換激光光源的輸出的步驟。
3.根據(jù)權利要求1或者2所述的激光焊接方法，其特征在于，所述控制階段包括:基于接合面的形狀，求出在第一、第二部位的激光的射入角的步驟；根據(jù)該射入角的大小，決定向第一、第二部位射出的激光的強度的步驟。
4.根據(jù)權利要求3所述的激光焊接方法，其特征在于，所述控制階段包括:使照射第一、第二部位的激光的強度與鏡的方向產(chǎn)生關聯(lián)并且進行記憶的步驟。
5.根據(jù)權利要求3所述的激光焊接方法，其特征在于，所述控制階段包括:使照射第一、第二部位的激光的強度與焊接線上的兩個位置產(chǎn)生關聯(lián)并且進行記憶的步驟。
6.根據(jù)權利要求4所述的激光焊接方法，其特征在于，所述控制階段包括:使照射第一、第二部位的激光的強度與焊接線上的兩個位置產(chǎn)生關聯(lián)并且進行記憶的步驟。
【文檔編號】B29C65/16GK103963290SQ201410043762
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權日:2013年2月4日
【發(fā)明者】佐藤正和, 提坂裕至 申請人:株式會社小糸制作所