(57)【要約】【課題】厚肉材料を溶接する場合や、ギャップ部分の溶接を行う場合であっても、溶接部の品質低下を防止することができるレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法を提供する。【解決手段】一方の側からレーザビームが照射される溶接対象物Ｗにおける他方の側に押し当てられる粒状のフラックス３と、流体の供給を受けて膨らみ、溶接対象物Ｗにおける他方の側に向かってフラックス３を押し付ける押付け部５と、が設けられ、溶接対象物Ｗを貫通したレーザビームは、フラックス３を突き抜けない、またフラックス溶融厚さを抑制したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の側からレーザビームが照射される溶接対象物における他方の側に押し当てられる粒状のフラックスと、
流体の供給を受けて膨らみ、前記溶接対象物における他方の側に向かって前記フラックスを押し付ける押付け部と、
が設けられ、
前記溶接対象物を貫通した前記レーザビームは、前記フラックスを突き抜けないことを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項２】
前記フラックスには、熱硬化性樹脂が含まれていない、または、約２ｗｔ％以下の前記熱硬化性樹脂が含まれていることを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接装置。
【請求項３】
前記フラックスには、予めガスを発生させた後の熱硬化性樹脂が含まれていることを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】
前記レーザビームの熱により加熱された前記フラックスから発生したガスを、前記フラックスにおける加熱されていない領域に導く誘導部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のレーザ溶接装置。
【請求項５】
前記押付け部と前記フラックスとの間には、前記レーザビームを遮蔽する遮蔽部が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のレーザ溶接装置。
【請求項６】
前記押付け部と前記フラックスとの間には、粒状物の集合であって、前記前記裏当てフラックスを支持する支持部が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレーザ溶接装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のレーザ溶接装置に溶接対象物を配置する配置工程と、
前記押当て部に流体を供給して、前記フラックスを前記溶接対象物に押し当てる押当て工程と、
前記溶接対象物にレーザビームを照射して溶接を行う溶接工程と、
を有することを特徴とするレーザ溶接方法。
【請求項８】
粒状のフラックスに溶接対象物を配置する配置工程と、
前記溶接対象物に前記フラックスを押し当てる押当て工程と、
前記溶接対象物にレーザビームを照射する際に、前記溶接対象物を貫通した前記レーザビームによる前記フラックスの溶融を抑制して溶接を行う溶接工程と、
を有することを特徴とするレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船や橋梁などにおける大型部材の溶接、特に、溶接長が数十ｍに及ぶ溶接に用いて好適なレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、船や橋梁などにおける大型部材の溶接にはアーク溶接が用いられていた。
アーク溶接により大型部材を溶接する場合には、溶接入熱により部材に歪みが発生するため、この歪みを修正する作業が不可欠となっていた。
【０００３】
このような溶接による部材の歪みの発生を抑制する方法として、レーザなどの高エネルギビームを用いた溶接（以下、「レーザ溶接」と表記する。）が有効であることが知られている。
しかしながら、この溶接方法では、小径に集光されたビームなどを用いるため、部材の合わせ精度の要求が高いという問題があった。
例えば、ギャップを０．２ｍｍ程度以内にする必要があった。
【０００４】
ここで、船や橋梁などの溶接作業においては、一溶接線が数メートルから数十メートルに達する大型部材を溶接の対象としているため、少なくとも１ｍｍ程度のギャップを許容する必要があった。
もしくは、大型部材に対して機械加工などの前処理を施すことにより、ギャップを０．２ｍｍ程度以内に収め、その後に溶接作業を行う必要があった。
【０００５】
上述のレーザ溶接においてギャップが存在していると、レーザビームがギャップを透過するため、ビードの形成が不可能であった。そのため、フィラワイヤを添加したり、アーク溶接と併用したりすることにより、溶加材をギャップに供給して、ギャップを吸収する対策が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２４１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような対策を行っても、ギャップが大きい場合や、溶接対象物の板厚が厚肉化した場合には、溶融金属が垂れ落ち、裏面ビードつまり裏波が過度に凸形状になるとともに、表面ビードは凹形状になるという問題があった。
【０００８】
その一方で、アーク溶接において裏波を保持する機構を用いて、溶接を行うことで、溶融金属の垂れ落ちを防止することができる。裏波を保持する機構としては、ガスを用いた機構や、金属板を用いた機構や、セラミックスブロックを用いた機構や、ガラスクロスを用いた機構や、粒状フラックスを用いた機構などが知られている。
【０００９】
しかしながら、ガスを用いた機構では、部材ギャップが存在した場合における溶融金属の保持力が不十分であるという問題があった。
【００１０】
金属板を用いた機構では、溶融金属に有害な成分が混入するおそれがあり、溶接作業の後に、金属板等を取り外すことが必要になるという問題があった。さらに、金属板を溶接対象物に密着させることが困難であるという問題があった。また、レーザビームの貫通能力を高める必要があり、より大出力の溶接装置が必要になるという問題があった。
【００１１】
セラミックスブロックを用いた機構では、貫通したレーザビームによってセラミックスが蒸発し、噴き返しにより裏面ビードの形状不良が発生するとともに、溶接金属の内部にブローホールや割れ等の有害な欠陥が形成されるという問題があった。
【００１２】
ガラスクロスを用いた機構では、貫通したレーザビームによってガラスクロスが切断され、裏波の保持が不十分になるという問題があった。さらに、ガラスクロスが切断される際に発生するガスが、溶融金属の中に混入して欠陥を発生させるという問題があった。
【００１３】
粒状フラックスを用いた機構では、貫通したレーザビームが粒状フラックスに直射されると、粒状フラックスから発生したガスにより、ブローホールやポロシティなどの欠陥が発生するという問題があった。また、フラックスより生成するスラグが溶接金属中に巻き込まれた欠陥が発生するという問題があった。
【００１４】
粒状フラックスを用いた溶接方法では、溶接対象物の裏側に、裏当てフラックス、砂（下敷フラックス）、およびホースの順に積層させた機構を用いた溶接方法（ＦＢ法、ＲＦ法）があり、この方法では熱硬化性樹脂のコーティングが施されている裏当てフラックスが用いられている。そのため、裏当てフラックスに貫通したレーザビームが直射されると、フラックスや熱硬化性樹脂からガスが発生し、上述の欠陥が発生するという問題があった。
【００１５】
その一方で、溶接対象物の側から、裏当てフラックス、銅板、およびホースの順に積層させた機構を用いた溶接方法（ＦＣＢ法）では、裏あてフラックスにガスを発生する熱硬化性樹脂が含まれていない、もしくは含有量が少ないため、上述の発生ガスによる不具合の発生を抑制することができる。
【００１６】
上述の構成では、裏あてフラックスを銅板で受けて、裏当てフラックスおよび銅板をホースで押し上げることにより、裏当てフラックスを溶接対象物に密着させている。溶接に際して、溶接金属はフラックスと銅板により保持される。そのため、溶接線が長尺となる大型部品に対して溶接を行う場合には、溶接線の全長にわたって均一に裏当てフラックスと銅板を押し当てることが難しいという問題があった。
さらに、溶接に伴う熱により銅板が変形する場合もあり、取り扱いが難しいという問題があった。
【００１７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、厚肉材料を溶接する場合や、ギャップ部分の溶接を行う場合であっても、溶接部の品質低下を防止することができるレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のレーザ溶接装置は、一方の側からレーザビームが照射される溶接対象物における他方の側に押し当てられる粒状のフラックスと、流体の供給を受けて膨らみ、前記溶接対象物における他方の側に向かって前記フラックスを押し付ける押付け部と、が設けられ、前記溶接対象物を貫通した前記レーザビームは、前記フラックスを突き抜けないことを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、溶接対象物に照射されたレーザビームが溶接対象物を貫通して、フラックスに直射された場合であっても、フラックスの溶融を抑制するとともに、フラックス等から発生するガスの量を抑制することができる。
つまり、貫通したレーザビームがフラックスを突き抜けないようにしているため、レーザビームがフラックスを貫通する場合と比較して、レーザビームにより加熱されるフラックスの量が抑制される。そのため、加熱より溶融されるフラックスの量が抑制され、ガスを発生させるフラックスの量が抑制され、発生するガスの量が抑制される。
さらに、フラックスより生成するスラグが溶接金属中に巻き込まれた欠陥の発生が抑制される。
【００２０】
その一方で、粒状のフラックスおよび流体の供給を受けて膨らむ押付け部が用いられているため、溶接線が長くなっても、フラックスを溶接対象物に均一に押し付けることができる。
【００２１】
さらに、溶接対象物にレーザビームを照射して溶接を行うため、アーク溶接などと比較して、溶接対象物に加えられる熱量を抑えることができる。そのため、溶接対象物の熱歪みの発生を抑制することができる。
【００２２】
さらに、溶接対象物における他方の側にフラックスを押し付けて溶接を行うため、溶接対象物の板厚などが厚い場合であっても、レーザビームにより溶けた溶接対象物（つまり溶融金属）がフラックスにより受け止められ、下方に垂れ落ちることや、裏波が過度に凸形状になることが防止される。
溶接対象物に存在するギャップの部分を溶接する場合であっても、フラックスにより溶融金属が受け止められるため、溶加材を加えながら溶接することができる。
【００２３】
上記発明においては、前記フラックスには、熱硬化性樹脂が含まれていない、または、約２ｗｔ％以下に前記熱硬化性樹脂含有量が抑制されていることが望ましい。
【００２４】
本発明によれば、フラックスに含まれる熱硬化性樹脂の量が少ないため、熱を加えられた際にフラックスから発生するガスの量を抑制することができる。
つまり、熱を加えられるとガスを発生する熱硬化性樹脂の含有量が少ないため、フラックス全体から発生するガスの量を抑制することができる。
【００２５】
上記発明においては、前記フラックスには、予めガスを発生させた後の熱硬化性樹脂が含まれていることが望ましい。
【００２６】
本発明によれば、予めガスを発生させた熱硬化性樹脂を用いることにより、溶接時にフラックスに熱が加えられても、フラックスから発生するガスの量を抑制することができる。
予めガスを発生させる方法としては、熱硬化性樹脂を予熱する方法を例示することができる。
【００２７】
上記発明においては、前記レーザビームの熱により加熱された前記フラックスから発生したガスを、前記フラックスにおける加熱されていない領域に導く誘導部が設けられていることが望ましい。
【００２８】
本発明によれば、加熱されたフラックスから発生したガスは、誘導部によって、加熱されていないフラックスの領域まで導かれる。加熱されていないフラックスはガスの逃げ場となるため、ブローホールなどの不具合の発生が抑制される。
【００２９】
上記発明においては、前記押付け部と前記フラックスとの間には、前記レーザビームを遮蔽する遮蔽部が設けられていることが望ましい。
【００３０】
本発明によれば、フラックス量を減らしつつ押付け部にレーザビームが照射されることを防止することができる。
特に、レーザビームと溶接対象物とを相対移動させる駆動装置などが故障すると、レーザビームが同一箇所に照射され続ける場合が考えられる。このような場合に、溶接対象物およびフラックスを貫通したレーザビームが、押付け部に照射されることを防止することができる。
【００３１】
上記発明においては、前記押付け部と前記フラックスとの間には、粒状物の集合であって、前記前記裏当てフラックスを支持する支持部が設けられていることが望ましい。
【００３２】
本発明によれば、支持部によりフラックスを安定して支持し、フラックスを溶接対象物に均一に押し当てることができる。特に、フラックスを金属板で支持する方法と比較して、溶接線が長くなってもフラックスを溶接対象物に均一に押し当てることが容易となる。
【００３３】
本発明のレーザ溶接方法は、溶接対象物に上記本発明のレーザ溶接装置を配置する配置工程と、前記押当て部に流体を供給して、前記フラックスを前記溶接対象物に押し当てる押当て工程と、前記溶接対象物にレーザビームを照射して溶接を行う溶接工程と、を有することを特徴とする。
【００３４】
本発明によれば、上記本発明のレーザ溶接装置を用いてレーザ溶接を行うため、厚肉材料を溶接する場合や、ギャップ部分の溶接を行う場合であっても、溶接部の品質低下を防止することができる。
【００３５】
本発明のレーザ溶接方法は、粒状のフラックスに溶接対象物を配置する配置工程と、前記溶接対象物に前記フラックスを押し当てる押当て工程と、前記溶接対象物にレーザビームを照射する際に、前記溶接対象物を貫通した前記レーザビームによる前記フラックスの溶融を抑制して溶接を行う溶接工程と、を有することを特徴とする。
【００３６】
本発明によれば、溶接対象物を貫通した前記レーザビームによる前記フラックスの溶融を制御して溶接を行うため、厚肉材料を溶接する場合や、ギャップ部分の溶接を行う場合であっても、溶接部の品質低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明のレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法によれば、溶接対象物に照射されたレーザビームが溶接対象物を貫通して、フラックスに直射された場合であっても、フラックス等から発生するガスの量を抑制することができるため、溶接部の品質低下を防止することができるという効果を奏する。
さらに、溶接対象物にフラックスを押し付けて溶接を行うため、溶接対象物の板厚などが厚い場合であっても、レーザビームにより溶けた溶接対象物（つまり溶融金属）がフラックスにより受け止められ、下方に垂れ落ちることや、裏波が過度に凸形状になることを防止できる。そのため、溶接部の品質低下を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る裏波保持装置の構成を説明する模式図である。
【図２】レーザビームが突き抜けていないフラックスの状態を説明する模式図である。
【図３】図２のフラックスの状態を説明する断面視図である。
【図４】レーザビームが突き抜けていないフラックスの状態を示す写真である。
【図５】レーザビームが突き抜けたフラックスの状態を説明する模式図である。
【図６】図５のフラックスの状態を説明する断面視図である。
【図７】レーザビームが突き抜けたフラックスの状態を示す写真である。
【図８】レーザビームが突き抜けたフラックスの状態を示す写真である。
【図９】本発明の第２の実施形態における裏波保持装置の構成を説明する模式図である。
【図１０】図９のスペーサの配置位置を説明する模式図である。
【図１１】図９のスペーサの構成を説明する模式図である。
【図１２】図１１のスペーサの別の実施形態を説明する模式図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態における裏波保持装置の構成を説明する模式図である。
【図１４】図１３の裏波保持装置の別の実施例を説明する模式図である。
【図１５】図１３の裏波保持装置のさらに別の実施例を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係るレーザ溶接に用いられる裏波保持装置ついて図１から図８を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る裏波保持装置の構成を説明する模式図である。
本実施形態の裏波保持装置（レーザ溶接装置）１は、船舶などの大型構造物である溶接対象物Ｗをレーザ溶接する際に、裏波Ｂを保持するために用いられるものである。例えば、図１に示すように、ギャップＧを有する溶接対象物Ｗを溶接する際に用いられるものである。
【００４０】
裏波保持装置１には、図１に示すように、筐体２と、フラックス３と、下砂（支持部）４と、ホース（押付け部）５と、が設けられている。
【００４１】
筐体２は、図１に示すように、フラックス３、下砂４、ホース５を支持するとともに、溶接時に溶接対象物Ｗに接触して配置されるものである。
筐体２には、溶接対象物ＷのギャップＧに沿って（図１の紙面に対して垂直方向に）延びる溝部２１と、溝部２１の開口端から溶接対象物Ｗに沿って延びるツバ部２２と、が設けられている。
【００４２】
溝部２１は、図１に示すように、内部にフラックス３、下砂４、ホース５が収納されるものである。
ツバ部２２は、裏波保持装置１を溶接対象物Ｗに配置した際に、溶接対象物Ｗと当接される部分である。
【００４３】
フラックス３は、図１に示すように、溶接対象物ＷのギャップＧと対向する位置に配置されるものであり、溶接時に、垂れ落ちてきた溶融金属と接触するものである。フラックス３は粒状に形成されたものであり、溝部２１の内部に層を形成するように配置されている。
【００４４】
フラックス３が形成する層の厚さとしては、約２ｍｍから約５０ｍｍまでの範囲、より好ましくは約５ｍｍから約２０ｍｍまでの範囲を例示することができる。
例えば、溶接対象物Ｗの板厚が薄い場合には、フラックス３の層の厚さを薄くすることができる一方で、溶接対象物Ｗの板厚が厚い場合には、フラックス３の層の厚さを厚くする必要がある。
【００４５】
言い換えると、溶接対象物Ｗの材質や、板厚に基づいて設定するレーザビームの出力と、溶接対象物Ｗを貫通するレーザビームの量に応じてフラックス３の層の厚さを調節することが好ましい。
つまり、フラックス３は溶接を行うごとに交換され、再利用ができないため、フラックス３の層の厚さを必要以上に厚くすると、フラックス３の交換する手間が増加するとともに、再利用できないフラックス３が増加する。このことから、フラックス３の層の厚さを適宜調節することが好ましい。
【００４６】
フラックス３としては、ＳｉＯ２を主成分（例えば、３０ｗｔ％から５０ｗｔ％程度含有したもの）として、ＭｇＯ，ＺｒＯ２，ＣａＦ２，ＴｉＯ２，Ａｉ２Ｏ３，ＣａＯなどが配合されたものを例示することができる。
このように、ＳｉＯ２にＭｇＯ等を含有させてスラグ粘度、剥離性、および、融点を調節したフラックス３を用いることが望ましい。
【００４７】
さらに、本実施形態では、フラックス３に熱硬化性樹脂のコーティングを施さない例に適用して説明するが、粒状のフラックス３の表面に熱硬化性樹脂をコーティングしてもよく、特に限定するものではない。
【００４８】
フラックス３に熱硬化性樹脂をコーティングする場合には、フラックス３に対して約２ｗｔ％以下の熱硬化性樹脂を含有させることが好ましい。
【００４９】
このようにすることで、熱を加えられた際にフラックス３から発生するガスの量を抑制することができる。つまり、熱を加えられるとガスを発生する熱硬化性樹脂の含有量が少ないため、フラックス３全体から発生するガスの量を抑制することができる。そのため、溶接金属中に、上述のガスに起因するブローホールが発生すること防止することができる。
【００５０】
熱硬化性樹脂としては、架橋型樹脂や、ホルムアルデヒド型樹脂など、公知の樹脂を用いることができ、特に限定するものではない。
【００５１】
下砂４は、図１に示すように、フラックス３とホース５との間に配置されたものであって、フラックス３を支持するものである。
下砂４としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００５２】
このように、下砂４を用いることで、フラックス３を安定して支持し、フラックス３を溶接対象物Ｗに均一に押し当てることができる。特に、フラックス３を銅板などの金属板で支持する方法と比較して、溶接線が長くなってもフラックス３を溶接対象物Ｗに均一に押し当てることが容易となる。
【００５３】
ホース５は、図１に示すように、フラックス３と下砂４とを支持するものであって、加圧された気体などの流体の供給を受けることにより膨張して、フラックス３を溶接対象物Ｗに押し当てるものである。
例えば流体として圧縮空気を用いる場合、ホース５に供給される流体の圧力としては、約１９．６ｋＰａから約１９６ｋＰａ（約０．２ｋｇｆ／ｃｍ２から約２．０ｋｇｆ／ｃｍ２）の範囲、より好ましくは、約４９ｋＰａから約９８ｋＰａ（約０．５ｋｇｆ／ｃｍ２から約１．０ｋｇｆ／ｃｍ２）の範囲を例示することができる。
【００５４】
供給される流体の圧力が高すぎる場合には、フラックス３が溶接対象物Ｗに押し当てられる力が強くなりすぎ、溶接時に形成される裏波Ｂが凹形状となる。さらに、フラックス３から発生するガスの逃げ場が無くなり、ブローホールなどの欠陥が発生しやすくなる。
その一方で、圧力が低い場合には、溶接時に形成される裏波Ｂが過度に凸形状になることを防止することができない。
【００５５】
なお、ホース５としては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００５６】
さらに、図１に示すように、裏波保持装置１とともに溶接対象物Ｗを挟むように反力付与部６が設けられている。
反力付与部６は、ホース５により発生されたフラックス３を溶接対象物Ｗに押し付ける力に対する反力を発生させるものである。反力付与部６を設けることにより、溶接による溶接対象物Ｗの変形や移動を抑制することができる。
【００５７】
反力付与部６の構成としては、溶接対象物Ｗにおけるレーザビームが入射される側の面（表面）と、裏波保持装置１が当接される側の面（裏面）とに吸着される磁石が設けられ、当該磁石を介して溶接対象物Ｗに反力を加える構成や、表面に重量物を載せて反力を加える構成や、表面を押さえる機構を有する構成などを例示することができる。
【００５８】
次に、上記の構成からなる裏波保持装置１を用いたレーザ溶接について説明する。
溶接対象物Ｗのレーザ溶接を行う場合には、まず、図１に示すように、溶接対象物Ｗを所定の位置に配置する。
【００５９】
その後、溝部２１にホース５が配置され、下砂４およびフラックス３が敷き詰められた裏波保持装置１が、溶接対象物Ｗに当接される（配置工程）。
具体的には、溶接線となるギャップＧに沿ってフラックス３が押し当てられるように、裏波保持装置１が配置される。
【００６０】
裏波保持装置１が所定の位置に配置されると、ホース５に所定圧力の流体が供給され、フラックス３が溶接対象物Ｗに押し当てられる（押当て工程）。
つまり、ホース５は、所定圧力の流体が供給されることにより膨らみ、下砂４およびフラックス３を溶接対象物Ｗに向けて押し上げる。これにより、フラックス３は溶接対象物に押し当てられる。
【００６１】
この際、ホース５に所定圧力の流体を供給すると同時に、または、それ以前に、反力付与部６から溶接対象物Ｗに対して、上述の反力が与えられている。
ここで、反力とは、フラックス３が溶接対象物Ｗに押し当てられる力に対する力のことを意味している。
【００６２】
そして、溶接対象物Ｗに対してレーザビームが照射され、溶接対象物Ｗの溶接が行われる（溶接工程）。このとき、レーザビームが照射された溶接対象物Ｗは溶けて高温の溶融金属となりギャップＧを埋める。
【００６３】
さらに、ギャップＧの幅が広く、溶接対象物Ｗのみではギャップを十分に充填する溶接が困難な場合には、溶加材が用いられる。つまり、ギャップＧの近傍で、レーザビームを照射して溶加材を溶かす、もしくはアーク溶接を併用する等によりギャップＧが埋められる。
【００６４】
このとき、ギャップＧの近傍に位置するフラックス３は、溶融金属等の熱、ギャップＧを通過したレーザビーム、溶接対象物Ｗなどの溶融金属を貫通したレーザビームの照射により、溶融する。
【００６５】
そのため、ギャップＧから垂れ落ちてきた溶融金属は、溶融したフラックス３に受け止められる。フラックス３に受け止められた溶融金属は、冷却に伴い凝固することにより裏波Ｂを形成する。
このようにして形成された裏波Ｂの表面には、フラックス３から形成されたスラグの層が形成されている。
【００６６】
その一方で、溶接対象物Ｗに照射されるレーザビームは、フラックス３に対して約１ｍｍから約１５ｍｍの深さまで入射する出力に調整されている。また、出力に加えてレーザの傾斜角の設定、アーク溶接を併用する場合にはレーザビームとアークの間隔の調整によりフラックス溶融厚さを１５ｍｍ程度以下に抑制するよう設定している。
言い換えると、レーザビームによる入熱量は、溶接対象物Ｗの板厚に比例するように調節されている。
【００６７】
ここで、レーザビームがフラックス３の層を突き抜けない状態と、突き抜けた状態（もしくは過度に溶融した状態）を以下に説明する。まず、レーザビームが突き抜けていないフラックス３の層の状態を説明した後に、レーザビームが突き抜けた後のフラックス３の層の状態を説明する。
図２は、レーザビームが突き抜けていないフラックスの状態を説明する模式図である。図３は、図２のフラックスの状態を説明する断面視図である。図４は、レーザビームが突き抜けていないフラックスの状態を示す写真である。
【００６８】
レーザビームが突き抜けていないフラックス３には、図２および図３に示すように、フラックス３における溶融金属、言い換えると裏波Ｂと接触する領域に凝固スラグ３１が形成されている。
凝固スラグ３１には、図２および図４に示すように、後述するレーザビームが突き抜けたフラックス３において形成されている気泡３３がない。さらに、凝固スラグ３１における窪みの深さも、所望の深さになっている。言い換えると、所望の高さの裏波Ｂを形成する深さの窪みになっている。
【００６９】
さらに、フラックス３の層には、レーザビームにより溶融されガラス化したフラックス３の溶融層３２が形成されている。この溶融層３２は、レーザビームがフラックス３の層を突き抜けた場合と比較して薄く形成されている。
【００７０】
図５は、レーザビームが突き抜けたフラックスの状態を説明する模式図である。図６は、図５のフラックスの状態を説明する断面視図である。図７および図８は、レーザビームが突き抜けたフラックスの状態を示す写真である。
その一方で、レーザビームが突き抜けた後のフラックス３には、図５および図６に示すように、フラックス３における溶融金属、言い換えると裏波Ｂと接触する領域に凝固スラグ３１が形成されている。
【００７１】
凝固スラグ３１には、図５、図６および図７に示すように、レーザビームが突き抜けた際に、フラックス３から発生したガスによる気泡３３が形成されている。さらに、凝固スラグ３１における窪みの深さは、所望の深さよりも深くなっている。言い換えると、所望の高さよりも高い裏波Ｂを形成する深さの窪みになっている。
【００７２】
さらに、フラックス３の層には、レーザビームにより溶融されたフラックス３の溶融層３２が形成されている。この溶融層３２は、レーザビームがフラックス３の層を突き抜けていない場合と比較して厚く形成されている。
【００７３】
上記の構成によれば、貫通したレーザビームがフラックス３を突き抜けないように、また、フラックス溶融厚さを抑制するようしているため、溶接対象物Ｗに照射されたレーザビームが溶接対象物Ｗを貫通して、フラックス３に直射された場合であっても、フラックス３等から発生するガスの量を抑制することができる。
言い換えると、上記の構成によれば、レーザビームがフラックス３を貫通する場合と比較して、レーザビームにより加熱、もしくは溶融されるフラックス３の量が抑制されている。そのため、加熱よりガスを発生させるフラックス３の量が抑制され、発生するガスの量が抑制される。その結果、溶接金属中に、上述のガスに起因するブローホールが発生すること防止し、品質の低下を防止することができる。
【００７４】
その一方で、粒状のフラックス３および流体の供給を受けて膨らむホース５が用いられているため、溶接線が長くなっても、フラックス３を溶接対象物Ｗに均一に押し付けることができる。その結果、裏波Ｂの垂れ落ちや、裏波Ｂが過度に凸形状になるなど、溶接部の品質低下を防止することができる。
【００７５】
さらに、溶接対象物Ｗにレーザビーム溶接を行うため、アーク溶接などと比較して、溶接対象物Ｗに加えられる熱量を抑えることができる。そのため、溶接対象物Ｗの熱歪みの発生を抑制することができる。
【００７６】
さらに、溶接対象物Ｗの裏面にフラックス３を押し付けて溶接を行うため、溶接対象物Ｗの板厚などが厚い場合であっても、レーザビームにより溶けた溶接対象物Ｗ（つまり溶融金属）がフラックス３により受け止められ、下方に垂れ落ちることや、裏波Ｂが過度に凸形状になることが防止される。
フラックス３に存在するギャップＧの部分を溶接する場合であっても、フラックスにより溶融金属が受け止められるため、溶加材を加えながら溶接することができる。
【００７７】
なお、上述の実施形態のように、フラックス３として約２ｗｔ％以下の熱硬化性樹脂を含有するものを用いてもよいし、予熱することによりガスを予め発生させた熱硬化性樹脂を含有するフラックス３を用いてもよく、特に限定するものではない。
【００７８】
より具体的には、フラックス３を裏波保持装置１の溝部２１に敷き詰めた後に、予熱してガスを予め発生させてもよいし、先にフラックス３を予熱してガスを発生させた後に、そのフラックス３を裏波保持装置１の溝部２１に敷き詰めてもよく、特に限定するものではない。
【００７９】
このように、予めガスを発生させた熱硬化性樹脂を用いることにより、溶接時にフラックス３に熱が加えられても、フラックス３から発生するガスの量を抑制することができる。そのため、溶接金属中に、上述のガスに起因するブローホールが発生すること防止し、品質の低下を防止することができる。
さらに、熱硬化性樹脂が多く含有されたフラックス３であっても、本実施形態の裏波保持装置１に用いることができる。
【００８０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図９から図１２を参照して説明する。
本実施形態の裏波保持装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、フラックスの層の近傍における構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図９から図１２を用いてフラックスの周辺の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図９は、本実施形態における裏波保持装置の構成を説明する模式図である。図１０は、図９のスペーサの配置位置を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素に付いては同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００８１】
裏波保持装置１０１には、図９および図１０に示すように、筐体２と、フラックス３と、下砂４と、ホース５と、スペーサ（誘導部）１０７と、が設けられている。
【００８２】
図１１は、図９のスペーサの構成を説明する模式図である。
スペーサ１０７は、レーザビームの熱により加熱されたフラックスから発生したガスを、フラックスにおける加熱されていない領域に導くものであって、図１１に示すように、筒状に形成された金属または樹脂からなる部材である。
【００８３】
スペーサ１０７は、図９に示すように、フラックス３と溶接対象物Ｗとの間であって、フラックス３に埋められた状態で配置されている。このとき、スペーサ１０７は、筒の中心軸線が、裏波Ｂの延びる方向に対して交差する方向、より好ましくは、直交する方向となる姿勢で配置されている。
【００８４】
さらにスペーサ１０７は、図９および図１０に示すように、溶接対象物Ｗにおける裏波Ｂを挟んで両側に配置されているとともに、裏波Ｂまたは溶接線に沿って間隔をあけて配置されている。
【００８５】
上記の構成からなる裏波保持装置１０１を用いたレーザ溶接については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００８６】
上記の構成によれば、加熱されたフラックス３から発生したガスは、スペーサ１０７を通って、加熱されていないフラックス３の領域まで導かれる。加熱されていないフラックス３は、ガラス化していないため、ガスの逃げ場となりブローホールなどの不具合の発生を抑制することができる。
【００８７】
図１２は、図１１のスペーサの別の実施形態を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように筒状のスペーサ１０７を用いてもよいし、図１２に示すように、半円筒状のスペーサ（誘導部）１０７Ａを用いてもよく、特に限定するものではない。
【００８８】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１３から図１５を参照して説明する。
本実施形態の裏波保持装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、フラックスとホースとの間の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１３から図１５を用いてフラックスとホースとの間の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１３は、本実施形態における裏波保持装置の構成を説明する模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素に付いては同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００８９】
裏波保持装置２０１には、図１３に示すように、筐体２と、フラックス３と、下砂４と、ホース５と、金属薄板（遮蔽部）２０７と、が設けられている。
【００９０】
金属薄板２０７は、レーザビームによるホース５の損傷を防止するものであって、レーザビームの透過を防止するものである。
金属薄板２０７は、ホース５の上方を覆うように設置された金属板であって、ホース５の近傍の下砂４の内部に配置されたものであり、図１３に示すように断面が円弧状であっても平面上であってもよい。
【００９１】
上記の構成からなる裏波保持装置１０１を用いたレーザ溶接については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００９２】
上記の構成によれば、ホース５にレーザビームが照射されることを防止することができる。特に、レーザビームと溶接対象物Ｗとを相対移動させる駆動装置などが故障すると、レーザビームが同一箇所に照射され続ける場合が考えられる。このような場合に、溶接対象物Ｗおよびフラックス３を貫通したレーザビームが、ホース５に照射されることを防止することができる。
そのため、ホース５によりフラックス３を溶接対象物Ｗに押し当て続けることができ、安定した裏波Ｂを形成することができる。
【００９３】
図１４は、図１３の裏波保持装置の別の実施例を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態のように、金属薄板２０７を用いてレーザビームによるホース５の損傷を防止してもよいし、金属薄板２０７の代わりに、図１４に示すように、セラミックス板（遮蔽部）２０７Ａを用いてもよく、特に限定するものではない。
【００９４】
セラミックス板２０７Ａは、ホース５の上方を覆うようにセラミックスを用いて平板状に形成された板であって、ホース５の近傍の下砂４の内部に配置されたものである。
【００９５】
図１５は、図１３の裏波保持装置のさらに別の実施例を説明する模式図である。
さらに、上述の実施形態のように、金属薄板２０７を用いてレーザビームによるホース５の損傷を防止してもよいし、金属薄板２０７の代わりに、図１５に示すように、粒状遮蔽物（遮蔽部）２０７Ｂを用いてもよく、特に限定するものではない。
【００９６】
粒状遮蔽物２０７Ｂは、ポリ４フッ化エチレン（テフロン（登録商標））から形成された粒状物であって、ホース５と下砂４との間に層をなすように敷き詰められたものである。
【００９７】
さらに、上述の実施形態のように、ホース５とフラックス３との間に下砂４からなる層を形成してもよいし、ホース５の上に直接フラックス３からなる層を形成してもよく、特に限定するものではない。
【符号の説明】
【００９８】
１，１０１，２０１  裏波保持装置（レーザ溶接装置）
３  フラックス
４  下砂（支持部）
５  ホース（押付け部）
１０７，１０７Ａ  スペーサ（誘導部）
２０７  金属薄板（遮蔽部）
２０７Ａ  セラミックス板（遮蔽部）
２０７Ｂ  粒状遮蔽物（遮蔽部）
Ｗ  溶接対象物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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