(57)【要約】【課題】シールド用のガスを使用することなく溶接部の周辺に不活性な雰囲気を形成し、酸化皮膜が発生することを防止することによって、酸化皮膜の発生を防止するために要するコストを低減させるレーザ溶接装置、およびレーザ溶接方法を提供することにある。【解決手段】レーザ溶接装置は、溶接部材の溶接部２３０の周囲を覆わせて配置する側壁部６４と、側壁部に連なり溶接部に対して照射されたレーザを通過させる開口部６５とが形成され、溶接時に溶接部から発生する蒸気を充満しえる容積の筒状部材６０を有している。【選択図】図２
2010207840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記溶接部材の溶接部の周囲を覆わせて配置する側壁部と、前記側壁部に連なり前記溶接部に対して照射されたレーザを通過させる開口部とが形成され、溶接時に前記溶接部から発生する蒸気を充満しえる容積の筒状部材を有するレーザ溶接装置。
【請求項２】
前記側壁部は、前記溶接部に対するレーザの照射方向に沿って伸びるように形成された請求項１に記載のレーザ溶接装置。
【請求項３】
前記筒状部材は、前記溶接部材に対して押し付けて配置されることによって前記溶接部材をクランプする請求項１または請求項２に記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】
前記筒状部材は、前記溶接部材をクランプするクランプ手段に一体にして設けられ、前記クランプ手段が前記溶接部材をクランプすることによって前記溶接部の周囲を覆って配置される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ溶接装置。
【請求項５】
前記溶接部材に設定された複数個所の前記溶接部に対してそれぞれ配置される複数個の前記筒状部材を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ溶接装置。
【請求項６】
溶接部材の溶接部の周囲を容器で覆わせて、前記溶接部に対してレーザを照射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、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】
溶接部材に対してレーザを照射し、溶接部材を溶接するレーザ溶接方法が知られている。レーザ溶接方法は、溶接部材の溶接部にレーザを照射し、溶接部材を溶融させるが、溶接部を大気に晒した状態でレーザを照射すると、溶接部が冷却する際に酸素を取り込んで酸化皮膜を発生させることがある。
【０００３】
溶接後の溶接部材には、一般的に、防錆を目的とした塗膜を形成させるための塗装工程を実施する。酸化皮膜が発生した溶接部にあっては、塗膜の密着性が低下するため、塗膜の剥がれが生じ易く、溶接部材の品質の低下を招く虞がある。
【０００４】
特許文献１に記載された発明にあっては、シールド用のガスを溶接部周辺に吹き流しながらレーザ溶接を行うことによって、溶接部に酸化皮膜が発生することを防止している（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−５６１９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の発明にあっては、溶接部に酸化皮膜が発生することを防止することはできるが、シールド用のガスの使用によってレーザ溶接に要するコストが増加するという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、レーザ溶接に際して、シールド用のガスを使用することなく溶接部に酸化皮膜が発生することを防止し、酸化皮膜の発生の防止に要するコストを低減させるレーザ溶接装置、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】
【０００８】
本発明のレーザ溶接装置は、溶接部材の溶接部の周囲を覆わせて配置する側壁部と、側壁部に連なり溶接部に対して照射されたレーザを通過させる開口部とが形成された筒状部材を有している。筒状部材は、溶接時に溶接部から発生する蒸気を充満しえる容積を有している。
【０００９】
また、本発明のレーザ溶接方法は、溶接部材の溶接部の周囲を容器で覆わせて行う。溶接部を容器で覆わせた状態で溶接部に対してレーザを照射する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、筒状部材の側壁部に覆われた溶接部に対してレーザを照射し、レーザの照射に伴って発生した蒸気を筒状部材の外部に噴出させることによって、シールド用のガスを使用することなく溶接部の周辺に不活性な雰囲気を形成させることができ、酸化皮膜の発生の防止に要するコストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るレーザ溶接装置を簡略化して示す図である。
【図２】筒状部材を説明するための図である。
【図３】図３（Ａ）、および（Ｂ）はそれぞれ、筒状部材を利用して酸化皮膜の発生を防止する原理について説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）、および（Ｂ）はそれぞれ、筒状部材を利用して酸化皮膜の発生を防止する原理について説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、筒状部材の配置方法を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）、および（Ｂ）はそれぞれ、筒状部材の形状例を説明するための図である。
【図７】図７（Ａ）、および（Ｂ）はそれぞれ、レーザ溶接方法を説明するための図であり、図２の矢印７Ａ方向から見た矢視図である。
【図８】図８は、変形例１に係る筒状部材を説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）、および（Ｂ）はそれぞれ、変形例２に係る筒状部材を説明するための図である。
【図１０】図１０（Ａ）、および（Ｂ）はそれぞれ、実施例の条件を説明するための図である。
【図１１】図１１は、実施例１の実施結果を示す図である。
【図１２】図１２は、実施例２の実施結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１３】
図１には、本実施形態に係るレーザ溶接装置１００を示す。本実施形態にあっては、本発明のレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法を、載置台８０上に重ね合わせて配置した鋼板２１０、２２０を溶接部材２００とし、その溶接部材２００に対してレーザを照射して溶接を行うレーザ溶接装置１００、およびレーザ溶接方法に適用している。
【００１４】
図１、および図２を参照して、レーザ溶接装置１００を概説すれば、溶接部材２００の溶接部２３０の周囲を覆わせて配置する側壁部６４と、側壁部６４に連なり溶接部２３０に対して照射されたレーザを通過させる開口部６５とが形成され、溶接時に溶接部２３０から発生する蒸気Ｖを充満しえる容積の筒状部材６０を有している（図７（Ａ）をも参照）。筒状部材６０の側壁部６４は、溶接部２３０に対するレーザの照射方向に沿って伸びるように形成している（図５（Ｃ）をも参照）。レーザ溶接装置１００は、筒状部材６０を溶接部材２００に対して押し付けて配置することによって溶接部材２００をクランプする。
【００１５】
本明細書における溶接部２３０とは、溶接部材２１０、２２０を溶接させるために溶接部材２１０、２２０に対してレーザを照射する部位、およびその周辺部を意味するものである。以下、本実施形態について詳述する。
【００１６】
図１および図２を参照して、レーザ溶接装置１００は、溶接部材２００に対してレーザを照射してレーザ溶接を行うレーザ溶接ロボット１０と、溶接部２３０の周囲を覆うように配置される筒状部材６０と、レーザ溶接装置１００の各部の動作を制御する制御部４０と、レーザを発振するレーザ発振器５０と、を有している。
【００１７】
レーザ溶接ロボット１０は、レーザ発振器５０から伝送されたレーザを溶接部２３０に対して照射するレーザ加工ヘッド２０と、レーザ加工ヘッド２０を所定の位置に移動させるためのロボットアーム３０と、を有している。レーザ発振器５０からレーザ加工ヘッド２０へのレーザの伝送には、光ファイバ３５を利用している。なお、各図においてレーザ加工ヘッド２０から照射したレーザＬは、破線で示す。
【００１８】
レーザ加工ヘッド２０は、伝送されたレーザを溶接部２３０に対して集束させて照射するためのレンズ群２１と、回動自在な光学ミラー２２と、を有している。光ファイバケーブル３５からレーザ加工ヘッド２０内に伝送されたレーザは、レンズ群２１を通過し、光学ミラー２２に入射する。光学ミラー２２は、図示しない駆動源によって回動し、所定の溶接軌跡に沿ってレーザを走査する。レーザを楕円形状（図７（Ａ）を参照）や、円形形状、直線形状などの任意の溶接軌跡に沿って走査する。
【００１９】
ロボットアーム３０は、一般的な多間接ロボットアーム３０である。教示作業によって与えられた動作に従って先端部に配置されたレーザ加工ヘッド２０をさまざまな方向へ移動させる。ロボットアーム３０を移動させて定められた溶接軌跡に沿ってレーザを照射させることが可能である。
【００２０】
筒状部材６０には、筒状部材６０を溶接部材２００上に配置したり（図１中矢印ｃで示す）、溶接部材２００から退避させたり（図１中矢印ｃ′で示す）するためのアーム部６９を取り付けている。図示しない駆動ロボットによってアーム部６９の動作を駆動させている。
【００２１】
図２を参照して、筒状部材６０は、側壁部６４と、側壁部６４に連なる第１の開口部６６および第２の開口部６７と、を有した円筒状の外形形状を有している。第１の開口部６６の面形状を円形に形成し、第２の開口部６７の面形状を楕円形に形成している（図６（Ａ）を参照）。
【００２２】
アーム部６９を動作させて筒状部材６０を溶接部材２００上に配置する。アーム部６９は、筒状部材６０を溶接部材２００に対して押し付ける（押し付けを図中矢印Ｐで示す）。アーム部６９による押し付けによって、第２の開口部６７の接地面と溶接部材２００との間に隙間を形成させずに筒状部材６０を配置する。筒状部材６０は、側壁部６４によって溶接部２３０の周囲を囲むように覆う。
【００２３】
筒状部材６０は、溶接部材２００に押し付けられることによって第１と第２の溶接部材２１０、２２０をクランプする。筒状部材６０に溶接部材２００をクランプさせる機能を付加することによって、筒状部材６０の配置と溶接部材２００のクランプを同時に行うことができ、筒状部材６０の配置作業の作業効率を向上させることができる。クランプ装置を別体に設けた場合と比較して、装置の製造コストを低減させることが可能になる。
【００２４】
アーム部６９の構造は、図示されるものに限定されず、筒状部材６０を溶接部材２００に対して押し付けることが可能な形態において適宜変更することが可能である。
【００２５】
レーザ溶接に際して、溶接部２３０の周囲を囲んだ状態で第１の開口部６６の側からレーザを入射させる。第１の開口部６６、筒状部材６０の内部空間６８、第２の開口部６７を通過させて溶接部２３０に対してレーザを照射する。レーザの照射によって付与された熱により、溶接部材２００が溶融する。所定の溶接軌跡に沿ってレーザを照射し、溶接ビード２４０を形成させる。レーザが照射された溶接部２３０が凝固すると、溶接が終了する。
【００２６】
筒状部材６０を利用してレーザ溶接を実施することによって、溶接ビード２４０に酸化皮膜が発生することを防止することが可能になる。酸化皮膜の発生を防止する原理について説明する。
【００２７】
図３（Ａ）を参照して、被溶接部材２００である鋼板上に筒状部材６０を配置した状態で溶接部２３０に対してレーザを照射する。
【００２８】
図３（Ｂ）を参照して、レーザを照射した部位に局所的な温度上昇が生じ、溶接部材２００が蒸発して金属の蒸気Ｖを発生させる。レーザが照射された溶接部２３０は、溶融しつつ周辺に存在する雰囲気酸素を消費しながら蒸発する。蒸発した金属の蒸気Ｖが筒状部材６０内に充満し、筒状部材６０の内部空間６８の圧力が増加する。筒状部材６０の内部空間６８と外部との間に圧力差が生じる。この圧力差によって、第１の開口部６６に向かう蒸気Ｖの流れが発生する。
【００２９】
側壁部６４は、第２の開口部６７の側で発生した金属の蒸気Ｖに指向性を持たせて第１の開口部６６の側へ導流させる機能を発揮する。
【００３０】
図４（Ａ）を参照して、金属の蒸気Ｖは、筒状部材６０の内部空間６８に残留した酸素とともに第１の開口部６６から筒状部材６０の外部へ噴出する。筒状部材６０の内部空間６８の酸素濃度が低下し、溶接部２３０周辺においては、酸素が存在しない不活性な雰囲気が形成されることになる。
【００３１】
金属の蒸気Ｖおよび酸素の噴出に伴って筒状部材６０の内部空間６８の圧力が低下する。
【００３２】
レーザが照射された溶接部２３０は、不活性な雰囲気の中で冷却し、凝固する。酸素を取り込むことなく凝固するため、溶接ビード２４０に酸化皮膜が発生することを防止できる。
【００３３】
図４（Ｂ）を参照して、圧力が低下した状態にある筒状部材６０の内部空間６８へ大気中の空気ａが次第に流れ込む。レーザが照射された溶接部２３０は、レーザを照射した後、空気ａが流れ込むまでの間に冷却、および凝固し、酸素を取り込む温度領域から脱する。このため、流入した空気ａに含まれる酸素によって生じ得る酸化皮膜の発生を防止することができる。
【００３４】
溶接部材２００と第２の開口部６７の接地面との間に隙間が生じた状態でレーザ溶接を実施すると、発生した蒸気Ｖが隙間から漏洩し、第１の開口部６６から噴出する蒸気Ｖの勢いが低下する。このような場合、酸化皮膜の発生を防止する効果を十分に発揮することができない虞がある。筒状部材６０を溶接部材２００に対して押し付けて配置することによって隙間が生じることを防止でき、酸化皮膜の発生をより確実に防止することが可能になる。
【００３５】
溶接後の溶接部材には、一般的に、防錆等を目的とした塗膜を形成するための塗装工程を実施する。酸化皮膜が発生した溶接ビードに塗膜を形成すると、塗膜の密着性が低下し、塗膜の剥がれが生じ易くなる。溶接ビードにおいて生じた塗膜の剥がれを起点として溶接部材全体に形成させた塗膜の剥がれが生じ、溶接後の溶接部材の品質の低下を招く虞がある。
【００３６】
上述したように、筒状部材６０を利用してレーザ溶接を実施することによって、溶接ビード２４０に酸化皮膜が発生することを防止でき、酸化皮膜の発生に伴って生じ得る溶接後の溶接部材２００の品質の低下を防止することが可能になる。
【００３７】
次に、レーザ溶接に利用する筒状部材６０の好適な形状について説明する。
【００３８】
図５（Ａ）を参照して、図示されるような形状の溶接部材２００をクランプ手段７０によってクランプし、破線で示された溶接部２３０に対してレーザを照射して溶接を行う場合、溶接部２３０に対して垂直にレーザを照射すると、レーザの光路上に配置されたクランプ手段７０とレーザとが干渉することになる。このような場合、レーザを照射する面に対して傾斜させてレーザを照射することによって、クランプ手段７０に干渉させることなく溶接部２３０に対してレーザを照射させることが可能になる。
【００３９】
図５（Ｂ）を参照して、レーザを照射する面に対して直交する方向に伸びる形状の筒状部材６０を用いると、筒状部材６０とレーザとが干渉することになり、溶接部２３０に対してレーザ溶接を照射することが困難になる。
【００４０】
図５（Ｃ）を参照して、側壁部６４がレーザの照射方向に沿って伸びるような形状の筒状部材６０を利用すれば、筒状部材６０に干渉させることなく溶接部２３０に対してレーザを照射させることが可能になる。このように、溶接部材２００の形状や、溶接部材２００上に配置されたクランプ手段７０によってレーザの照射角度に制約が生じるような場合であっても、レーザの照射角度に合わせた形状の側壁部６４を形成することによって、筒状部材６０をレーザ溶接に好適に利用することが可能になる。
【００４１】
図６（Ａ）、および（Ｂ）を参照して、筒状部材６０を溶接部材２００に対して傾斜させて配置する場合には、溶接部２３０の形状やレーザの照射軌跡に合わせて第１と第２の開口部６６、６７の形状を適宜変更させることが望ましい。
【００４２】
第１の開口部６６の面形状を円形に形成し、第２の開口部６７の面形状を楕円形に形成することによって、溶接部材２００との間に隙間を生じさせずに筒状部材６０を配置することが可能になる（図６（Ａ）を参照）。
【００４３】
例えば、第１の開口部６６の面形状を楕円形に形成し、第２の開口部６７の面形状を円形に形成したりすることも可能である（図６（Ｂ）を参照）。
【００４４】
第１と第２の開口部６６、６７の面形状は図示された形状に限定されるものではなく、レーザの照射角度や、溶接部材および溶接部の形状等に合わせて適宜変更することが可能である。
【００４５】
次に作用について説明する。
【００４６】
図７（Ａ）を参照して、レーザ溶接に際して、溶接部２３０の周囲を側壁部６４によって囲ませるようにして筒状部材６０を配置する。この際、溶接部材２００と第２の開口部６７の接地面との間に隙間が生じないように筒状部材６０を配置する。
【００４７】
アーム部６９は、筒状部材６０を溶接部材２００に対して押し付けることによって、溶接部材２００をクランプする。
【００４８】
筒状部材６０を配置した状態で溶接部２３０に対してレーザを照射する。側壁部６４がレーザの照射方向に沿って伸びるような形状に形成されているため、筒状部材６０に干渉させることなくレーザを照射させることができる。レーザは、第２の開口部６７の面形状に合わせて設定された溶接軌跡に沿って照射する。
【００４９】
レーザが照射された溶接部２３０は、溶融しつつ周辺に存在する雰囲気酸素を消費しながら蒸発し、金属の蒸気Ｖを発生させる。蒸発した金属の蒸気Ｖが筒状部材６０内に充満し、筒状部材６０の内部空間６８の圧力が増加する。筒状部材６０の内部空間６８と外部との間に圧力差が生じる。圧力差によって、第１の開口部６６へ向かう蒸気Ｖの流れが生じる。
【００５０】
金属の蒸気Ｖは、第１の開口部６６から筒状部材６０外部に向けて噴出する。この際、筒状部材６０の内部空間６８に残留した酸素が一緒になって外部へ噴出する。
【００５１】
筒状部材６０の側壁部６４は、金属の蒸気Ｖに指向性を持たせて第１の開口部６６の側へ蒸気Ｖを導流させる。筒状部材６０の内部空間６８に残留した酸素が筒状部材６０の外部に噴出されることによって、筒状部材６０の内部空間６８の酸素濃度が低下し、溶接部２３０の周辺に不活性な雰囲気を形成させる。
【００５２】
図７（Ｂ）を参照して、レーザが照射された溶接部２３０は、不活性な雰囲気の中で酸素を取り込むことなく凝固する。このため、溶接ビード２４０に酸化皮膜が発生することを防止できる。
【００５３】
圧力が低下した状態にある筒状部材６０の内部空間６８へ大気中の空気ａが次第に流れ込む。溶接ビード２４０は、冷却して酸素を取り込む温度領域から脱した状態にあるため、流入した空気ａに含まれる酸素によって酸化皮膜が発生することはない。
【００５４】
筒状部材６０を利用することによって、溶接ビード２４０に酸化皮膜が発生することを防止し、溶接ビード２４０に形成される塗膜の密着性が低下することを防止できる。塗膜の密着性の低下に伴って生じ得る溶接部材２００の品質の低下を防止することが可能になる。
【００５５】
ここで、従来の技術として、溶接ビードに酸化皮膜が発生することを防止するために、シールド用のガスを溶接部に吹き流しなら溶接を行うレーザ溶接装置が知られている。このような従来のレーザ溶接装置を用いてレーザ溶接を行う場合には、シールド用のガスの利用に伴って材料コストが増加し、溶接作業に費やすコストが増加するという問題がある。また、シールド用のガスを供給および排出するための構造をレーザ溶接装置に付加するため、装置構成が煩雑化し、装置の製造コストの増加を招くという問題がある。
【００５６】
これに対して本実施形態にあっては、筒状部材６０を配置した状態でレーザを照射し、レーザの照射に伴って発生した蒸気Ｖを利用して溶接部２３０の周囲に不活性な雰囲気を形成することによって、溶接ビード２４０に酸化皮膜が発生することを防止する。シールド用のガスを使用せずに酸化皮膜が発生することを防止でき、シールド用のガスの使用に伴って生じる材料コストの増加を防止できる。さらに、筒状部材６０を付加した簡素な構造のレーザ溶接装置１００によってレーザ溶接を実施するとともに酸化皮膜の発生を防止することができるため、装置構成が煩雑化することを防止でき、装置構成の煩雑化に伴って生じ得る装置の製造コストの増加を防止できる。
【００５７】
上述したように、本実施形態によれば、筒状部材６０の側壁部６４に覆われた溶接部２３０に対してレーザを照射し、レーザの照射に伴って発生した蒸気Ｖを筒状部材６０の外部に噴出させることによって、溶接部２３０の周辺に不活性な雰囲気を形成させることができる。このため、溶接ビード２４０に酸化皮膜が発生することを防止でき、酸化皮膜の発生に伴って生じ得る溶接部材２００の品質の低下を防止することができる。シールド用のガスを使用することなく酸化皮膜の発生を防止することができ、酸化皮膜の発生を防止するために要するコストを低減させることができる。さらに、筒状部材６０を付加した簡素な構造のレーザ溶接装置１００によって酸化皮膜の発生を防止することができるため、装置構成の煩雑化に伴って生じ得る装置の製造コストの増加を防止できる。
【００５８】
側壁部６４がレーザの照射方向に沿って伸びるような形状に形成されているため、筒状部材６０に干渉させずにレーザを照射させることができる。
【００５９】
筒状部材６０を溶接部材２００に押し付けて配置することによって、筒状部材６０の配置と溶接部材２００のクランプを同時に行うことができ、筒状部材６０の配置作業の作業効率を向上させることができる。クランプ装置を別体に設けた場合と比較して、装置の製造コストを低減させることができる。
【００６０】
本実施形態は、適宜変更することができる。
【００６１】
溶接部材２００に筒状部材６０を押し付けて配置しているが、筒状部材６０は、第２の開口部６７の接地面と溶接部材２００との間に隙間が形成されないように配置されていればよく、その配置方法は、特に限定されるものではない。
【００６２】
側壁部６４の形状は、レーザの入射角度、照射方向に合わせて適宜変更することができ、図示された形状に限定されるものではない。
【００６３】
（変形例１）
図８を参照して、本変形例に係るレーザ溶接装置１００は、溶接部材２００に設定された複数個所の溶接部２３１、２３２に対してそれぞれ配置される複数個の筒状部材６１、６２を有している。前述した実施形態と同様の部材および溶接方法については、その説明を一部省略する。
【００６４】
図８を参照して、溶接部材２００上に第１と第２の溶接部２３１、２３２が設定されている場合、第１と第２の溶接部２３１、２３２に対してそれぞれ配置する第１と第２の筒状部材６１、６２をレーザ溶接装置１００に設ける。
【００６５】
レーザ溶接に際して、第１と第２の筒状部材６１、６２を配置した状態でレーザを照射する。レーザは、第１の溶接部２３１から第２の溶接部２３２の順に照射する。
【００６６】
第２の溶接部２３２には、第２の筒状部材６２を予め配置しているため、第１の溶接部２３１にレーザを照射した後、第２の溶接部２３２へ第１の筒状部材６１を移動、および配置する作業を行う必要がない。このため、第１の溶接部２３１に対するレーザの照射に引き続いて第２の溶接部２３２に対するレーザの照射を実施することが可能になる。
【００６７】
複数の溶接部２３１、２３２に対してレーザを照射するレーザ溶接に筒状部材６１、６２を利用した場合において、溶接作業の作業効率を向上させることが可能になる。
【００６８】
上述したように、本変形例によれば、溶接部材２００上に設定された複数個所の溶接部２３１、２３２に対してそれぞれ配置する複数個の筒状部材６１、６２をレーザ溶接装置１００に設けている。このため、複数の溶接部２３１、２３２に対してレーザを照射するレーザ溶接に筒状部材６１、６２を利用した場合において、溶接作業の作業効率を向上させることができる。
【００６９】
本変形例にあっては、第１と第２の筒状部材６１、６２にアーム部６９を取り付けることによって、それぞれの筒状部材６１、６２に溶接部材２００をクランプさせる機能を付加した形態としているが、筒状部材６１、６２と別体のクランプ装置を利用して溶接部材２００をクランプさせることも可能である。
【００７０】
溶接部の個数、および筒状部材の個数は、適宜変更することが可能である。また、筒状部材は、レーザの照射角度に合わせて、レーザの照射方向に沿って伸びる形状にして側壁部を形成させることも可能である。
【００７１】
（変形例２）
図９（Ａ）および（Ｂ）を参照して、本変形例に係るレーザ溶接装置１００にあっては、筒状部材６０は、溶接部材２００をクランプするクランプ手段７０に一体にして設けられており、クランプ手段７０が溶接部材２００をクランプすることによって溶接部２３０の周囲を覆って筒状部材６０が配置される。前述した実施形態、および変形例と同様の部材および溶接方法については、その説明を一部省略する。
【００７２】
図９（Ａ）を参照して、図示されるように複数個所に溶接部２３１〜２３３が設定された溶接部材２００をクランプ手段７０によってクランプさせる。このとき、クランプ手段７０と別体にして設けた筒状部材６１〜６３を配置すると、クランプ手段７０によって溶接部材２００をクランプさせる作業と、溶接部材２００上に筒状部材６１〜６３を配置する作業が必要になり、筒状部材６１〜６３を利用することによる作業遅延が生じる虞がある。
【００７３】
図９（Ｂ）を参照して、筒状部材６１〜６３をクランプ手段７０に一体にして設け、クランプ手段７０により溶接部材２００をクランプさせることによって、クランプ手段７０によるクランプ作業と、筒状部材６１〜６３の配置作業を同時に行うことが可能になる。このため、クランプ手段７０とともに筒状部材６１〜６３を利用する場合において、筒状部材６１〜６３を利用することによって生じ得る作業遅延を低減させることが可能になる。
【００７４】
前述した実施形態、および変形例にあっては、筒状部材６０のみによって溶接部材２００をクランプさせる構成になっているが、本変形例にあっては、クランプ手段７０、および筒状部材６１〜６３によって溶接部材２００をクランプさせることができるため、溶接部材２００をより強固にクランプすることが可能になる。
【００７５】
上述したように、本変形例によれば、溶接部材２００をクランプするクランプ手段７０に筒状部材６１〜６３を一体にして設けているため、クランプ手段７０による溶接部材２００のクランプ作業と、筒状部材６０の配置作業を同時に行うことができる。このため、クランプ手段７０とともに筒状部材６１〜６３を利用する場合において、筒状部材６１〜６３を利用することによって生じ得る作業遅延を低減させることができる。
【００７６】
溶接部の個数、および筒状部材の個数は、適宜変更することが可能である。
【００７７】
本発明は、適宜変更することが可能である。
【００７８】
筒状部材６０の外形形状は、図示された円筒形状に限定されるものでない。筒状部材内で発生した蒸気を充満し得る容積を有し、筒状部材の内部空間から外部へ噴出させることによって溶接部の周辺に不活性な雰囲気を形成し得る範囲において、適宜変更することが可能である。
【００７９】
溶接部材の配置や形状、材質は、適宜変更することが可能である。
【００８０】
本発明のレーザ溶接装置、およびレーザ溶接方法は、レーザ溶接によって形成された溶接ビードに酸化皮膜が発生することを好適に防止することを目的としたレーザ溶接に広く適用することが可能である。
【００８１】
以下、本発明の実施形態を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではなく、適宜変更することが可能である。
【００８２】
（実施例１）
図１０（Ａ）、および（Ｂ）を参照して、実施例１にあっては、酸化皮膜の発生を防止することが可能な筒状部材６０の高さ寸法ｈと内径寸法ｄ１との関係について検討した。
【００８３】
円筒形の筒状部材６０の高さ寸法ｈと内径寸法ｄ１を変化させてレーザ溶接を実施し、その結果から筒状部材６０の形状が酸化皮膜の発生の有無に与える影響について調べた。
【００８４】
レーザ溶接装置１００には、レーザ出力、レーザの走査速度、および溶接軌跡を予め教示させた。溶接部材２００には、重ね合わせて配置した板厚１．４ｍｍ、０．６５ｍｍの鋼板を利用した。具体的には、以下の条件でレーザを照射させた。
【００８５】
（１）レーザ発振器に入力するレーザ出力：４０００Ｗ
（２）照射されたレーザの走査速度：７０ｍｍ／ｓ
（３）溶接ビードの直径ｄ２が５ｍｍとなるように円形の溶接軌跡に沿ってレーザを走査する（溶接ビードの直径ｄ２は、溶接ビード中心位置間での距離である）。
【００８６】
図１１を参照して、溶接ビード２４０に酸化皮膜が形成されなかったと判定された条件には、○の印を付している。溶接ビード２４０に発生した酸化皮膜が塗膜の密着性に影響を与えない程度の厚さ寸法（０．５〜２．０μｍ）で形成されたと判定された条件には、△の印を付している。塗膜の密着性に悪影響を与える程の厚さ寸法（２μｍ〜）で酸化皮膜が形成されたと判定された条件には、×の印を付している。
【００８７】
この結果より、筒状部材６０の内径寸法ｄ１が同一の場合には、筒状部材６０の高さ寸法ｈが大きい方が、酸化皮膜の発生をより効果的に抑制することができることがわかる。筒状部材６０の高さ寸法ｈが低い場合には、溶接部２３０の周囲へ容易に大気中の空気ａが流れ込むため、不活性な雰囲気を形成し難くなる。
【００８８】
（実施例２）
図１２を参照して、実施例２にあっては、面積Ｓ（図１０（Ｂ）中破線で示す箇所の面積）が異なる複数種類の溶接ビード２４０を形成し、溶接ビード２４０の面積と酸化皮膜の発生を防止することが可能な筒状部材６０の形状との関係について検討した。図中には、異なる面積で形成されたそれぞれの溶接ビード２４０について、酸化皮膜が形成されなかったとの判定結果が得られた筒状部材６０の高さ寸法ｈと内径寸法ｄ１との関係を示している。
【００８９】
直線で示す条件の溶接ビード２４０は、１２ｍｍ２の大きさの面積に形成している。破線で示す条件の溶接ビード２４０は、２０ｍｍ２の大きさの面積に形成している。一点鎖線で示す条件の溶接ビード２４０は、３３ｍｍ２の大きさの面積に形成している。その他、レーザ溶接に係る各条件は、前述した実施例１と同様の条件で実施した。
【００９０】
この結果より、溶接ビード２４０の面積Ｓが大きくなると、溶接部材２００が蒸発する際に消費する酸素量が増加するため、同一の内径寸法ｄ１の筒状部材６０にあっては、高さ寸法ｈをより小さく設定することが可能になることが確認できる。
【符号の説明】
【００９１】
１０      レーザ溶接ロボット、
２０      レーザ加工ヘッド、
２１      レンズ群、
２２      光学ミラー、
３０      ロボットアーム、
３５      光ファイバ、
４０      制御部、
５０      レーザ発振器、
６０      筒状部材、
６４      側壁部、
６５      開口部、
６６      第１の開口部、
６７      第２の開口部、
６８      筒状部材の内部空間、
６９      アーム部、
７０      クランプ手段、
８０      載置台、
１００    レーザ溶接装置、
２００    溶接部材、
２１０    第１の溶接部材、
２２０    第２の溶接部材、
２３０    溶接部、
２４０    溶接ビード、
Ｖ        蒸気、
ａ        空気。
【図１】
2010207840.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010207840.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010207840.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010207840.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年4月7日(2009.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
溶接部材の溶接部の周囲を覆わせて配置する側壁部と、前記側壁部に連なり前記溶接部に対して照射されたレーザを通過させる開口部とが形成され、溶接時に前記溶接部から発生する蒸気を充満しえる容積の筒状部材を有するレーザ溶接装置。