JP2010142827A - スパッタ付着防止機構付クランプ装置及びスパッタ付着防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ溶接箇所に直接ガス体を吹き付けることなく、ワークから生じたスパッタの排出を効果的に行う。
【解決手段】スパッタ付着防止機構付クランプ装置１０ａは、装置本体１２と、開口部１４と、第１流体導出部１６と、第２流体導出部１８とを有している。第１流体導出部１６から開口部１４へ流入する加圧ガス体３２によりスパッタ３０を排出することができるのに加え、加圧ガス体３２で排出しきれなかったスパッタ３０を、加圧ガス体３２とは別異の流体で、乱流３４を発生させ、開口部１４へ導出させることでスパッタ３０を排出することができる。
【選択図】図１１

Description

本発明は、レーザ溶接時にワークやこのワークを固定保持するクランプ装置にスパッタが付着することを防止するスパッタ付着防止機構付クランプ装置及びスパッタ付着防止方法に関する。

従来、レーザ溶接の部材として、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等の表面処理された金属板が広く用いられている。これら金属板をレーザ溶接するにあたり、表面処理層と金属板が溶融する過程で、カーボン（Ｃ）や鉄（Ｆｅ₄）、ニッケル、クローム等の低融点要素が、溶接時の発熱によって微細化した粉末、すなわち、スパッタとして発生し、溶接不良の要因となることは周知である。そこで、このような不都合を克服して、良好な溶接を行うために、スパッタを排出することを目的としたクランプ装置が開発されている。例えば、レーザ入射孔内に位置するレーザ溶接箇所に対し、不活性ガスを吹き付けることで、スパッタを溶接領域の近傍から排出するクランプ装置が提案されている（特許文献１）。

特開２００２−２８７９６号公報

しかしながら、前記特許文献１に示されるように、レーザ溶接箇所へ直接ガス体を吹き付けた場合、レーザ溶接領域に発生する溶融した金属が飛散し、新たなスパッタの原因となり、溶接不良の要因となることも考えられる。

また、前記特許文献１の「レーザスポット溶接装置」に用いられるクランプ機構では、クランプ装置におけるレーザ入射孔は、ワーク側が狭径の円錐台形状を有している。従って、該レーザ入射孔内に位置するレーザ溶接箇所に対して、円錐台形状の広径側からガス体を吹き付けて、該広径側へスパッタを排出させるという構造上、スパッタがレーザ入射孔内、すなわち、クランプ機構内に滞留することは避けられず、この結果、スパッタがワークやクランプ装置に付着し、クランプの維持管理に手間がかかり、また、クランプ装置の製品寿命が短くなるという不都合がある。しかも、溶接品質が優れたワークを得ることも困難である。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、レーザ溶接箇所に直接ガス体を吹き付けることなく、クランプ装置内に生じたスパッタの排出を容易に行い、これによってクランプ装置の維持管理が簡便となるとともに、耐久性も向上し、さらには溶接品質に優れたワークを得ることを可能にするスパッタ付着防止機構付クランプ装置及びスパッタ付着防止方法を提供することを目的とする。

本発明に係るスパッタ付着防止機構付クランプ装置は、金属板からなる第１と第２のワークに対してレーザ溶接を行うためのものであって、開口部を備え、前記開口部を介してレーザを第１ワークの溶接箇所に照射するための装置本体を有し、前記装置本体は、照射されるレーザに交差する軸線に沿って形成された第１の流体導出部と、前記第１の流体導出部の導出口近傍に開口する第２の流体導出部とを有することを特徴とする。

これによって、第１流体導出部から導出されるガス体（以下、第１流体、若しくは加圧ガス体と称することもある）をレーザ溶接箇所に対して直接吹き付けることなく開口部内に勢い良く導出させてスパッタを排出することができるのに加え、第２流体導出部によって導出され、該加圧ガス体とは異なる流体（以下、第２流体と称することもある）、例えば、空気を直接レーザ溶接箇所に対して吹き付けることなくスパッタを排出することができる。その結果、開口部内に滞留するスパッタを可及的に減少させることで、溶接品質に優れたワークを得ることが可能になる。また、前記開口部内に滞留するスパッタが減少することで、前記スパッタの前記装置本体への付着も回避でき、これによって、スパッタ付着防止機構付クランプ装置の維持管理が簡便化し、また耐久性の向上が図られる。

この場合、前記第１流体導出部は、前記装置本体と前記第１ワークとの接面に対して平行に設けられてもよい。

これによって、加圧ガス体を直接レーザ溶接箇所に吹き付けることなく、また、質量の大きいスパッタも好適に排出することができる。

また、前記第２流体導出部は、前記装置本体のワークとの接面側と前記ワークの端面で形成された接面側空間部からなり、前記接面側空間部は前記開口部と連通していてもよい。

これによって、第２流体を、接面側空間部から開口部へ安定して導出することができ、結果、スパッタを効率よく排出することができる。

さらにまた、前記第２流体導出部は、前記装置本体のワークとの接面側に設けられた膨出部を有すると好適である。

これによって、構造が簡素でありながらスパッタを効率よく排出することができる。

さらにまた、前記第１流体導出部は、前記開口部の軸線に直交する線に対して偏位する位置に設けられてもよい。

この構造によれば、加圧ガス体によって、開口部内に渦（旋回流）が形成され、該渦によって、開口部内のスパッタを排出することが可能になる。しかも、加圧ガス体によって、装置本体が冷却されることにより、スパッタの付着を可及的に減少させることができる。

本発明に係るスパッタ付着防止方法は、金属板からなる第１と第２のワークとを積層してレーザ溶接を行う際に発生するスパッタを排出するための、スパッタ付着防止方法であって、前記第１と第２のワークをレーザ溶接する部位を特定して、該部位をクランプ装置に設けられた開口部によって囲繞する工程と、前記溶接する部位に、レーザを照射する工程と、前記レーザを照射する工程の期間中に、前記クランプ装置に設けられた第１流体導出部から加圧ガスを第１流体として、前記レーザの軸線に交差する方向から導出する工程と、前記第１流体が導出される期間中に、前記クランプ装置により形成される第２流体導出部から前記第１流体とは異なる第２流体を導出する工程と、前記第１流体と第２流体とが導出される期間中に前記クランプ装置の開口部から前記レーザの照射によって発生したスパッタを外部へと排出する工程とを有することを特徴とする。

これによって、レーザ溶接箇所に対して、第１流体である加圧ガス体を直接吹き付けることなくスパッタを排出することができるのに加え、該加圧ガス体とは異なる、第２流体によっても直接レーザ溶接箇所に対して吹き付けることなくスパッタを排出することができる。

また、前記第１流体は、前記クランプ装置の開口部内で旋回流となって、スパッタを前記開口部を介して外部へと排出してもよい。

これによって、第１流体である加圧ガス体による旋回流で、開口部内のスパッタを排出することが可能になる。しかも、加圧ガス体によって、装置本体が冷却されることにより、スパッタの付着を可及的に減少させることができる。

本発明に係るスパッタ付着防止機構付クランプ装置及びスパッタ付着防止方法によれば、加圧ガス体をレーザ溶接箇所に対して直接吹き付けることなく開口部内のスパッタを排出することができるのに加え、加圧ガス体で排出しきれなかったスパッタを、例えば空気等の第２流体で直接レーザ溶接箇所に対して吹き付けることなく排出することができる。これらによって、開口部内に滞留するスパッタを可及的に減少させることで、溶接品質に優れたワークを得ることが可能になるという効果も達成することができる。しかも、前記開口部内に滞留するスパッタが可及的に減少することと、加圧ガス体によってクランプ装置が冷却されることにより、前記スパッタの前記クランプ装置への付着も回避でき、その結果、スパッタ付着防止機構付クランプ装置の維持管理の簡便化、及び耐久性の向上が可能になるという効果も達成することができる。

以下、本発明に係るスパッタ付着防止機構付クランプ装置についてスパッタ付着防止方法との関係で実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１７を参照しながら説明する。

図１に示すように、第１の実施の形態に係るスパッタ付着防止機構付クランプ装置１０ａは、レーザＬで溶融しない金属等で一体的に形成されており、平面視で略Ｃ字状であって、一方の長辺側の両隅角部を面取りしている。すなわち、クランプ装置１０ａの基本構成として、装置本体１２は、分厚い板状体であって長尺な一方の側部側に開口部１４が形成されると共に、他方の側部側に複数（ここでは３本）の第１流体導出部１６が形成される。なお、装置本体１２には、複数（ここでは２個）の肉ぬき用孔部２０を設けるとよい。これによって、クランプ装置１０ａは軽量化されるからである。ここで、前記肉ぬき用孔部２０に隣接するねじ孔２１は、装置本体１２を図示しないロボットに装着するためのものである。また、説明の便宜上、図１に示すように、装置本体１２の上面を本体上面１３ａ、下面を本体下面１３ｂ、開口部１４が形成されていない側の側面を本体長辺側面１３ｃ、開口部１４が形成された側の側面で、本体長辺側面１３ｃ方向から見て右側を本体開口側右側面１３ｄ、同じく本体長辺側面１３ｃ方向から見て左側を本体開口側左側面１３ｅ、平面視長方形の短辺側の側面で、本体長辺側面１３ｃ方向から見て右側を本体短辺右側面１３ｆ、また本体長辺側面１３ｃ方向から見て左側を本体短辺左側面１３ｇとする。

ここで、クランプ装置１０ａにおける上下方向とは、説明の便宜上、該クランプ装置１０ａが加圧固定される金属板からなるワーク２２との接面に対し垂直方向を指し、装置本体１２側を上方向、ワーク２２側を下方向とするが、実際の使用時の向きがこれに限定されることはない。ここで金属板とは、表面処理されたものであってもよく、また表面処理されたものでなくてもよい。

装置本体１２に形成された開口部１４は、平面視で、変形した台形状であって、この開口部１４を形成する装置本体１２の内壁１５は下方向に接近するに従って狭くなるようにテーパ面として構成されている。すなわち、開口部１４は、図１に示すように、本体長辺側面１３ｃに平行な内壁１５ｃ、前記内壁１５ｃの両端から平行に延在する右内壁１５ｆ、左内壁１５ｇ、前記右内壁１５ｆに連なる右斜内壁１５ｄ、左内壁１５ｇに連なる左斜内壁１５ｅによって形成されている。前記右斜内壁１５ｄと左斜内壁１５ｅの終端部はスパッタ導出口１７を形成する。このように、開口部１４は下方向に指向して狭い形状を有することによって、レーザＬの光源を装置本体１２に接することなく、後述する第１ワーク２２ａに可及的に接近させることができる。前記開口部１４の構成によって、溶接箇所に対してレーザＬを照射する作業を、より正確に行うことが可能になり、一方、前記開口部１４は、第１ワーク２２ａとの接触面よりもレーザＬの光源側（上側）が広い形状を有しているため、溶接状況が視認し易くなる。この場合、開口部１４は、右斜内壁１５ｄが本体開口側右側面１３ｄ方向へ、また、左斜内壁１５ｅが本体開口側左側面１３ｅへ向かうに従い、幅が狭くなるように構成されていることが図１から容易に諒解されよう。

図１及び図２に示すように、第１流体導出部１６は、本体長辺側面１３ｃと、内壁１５ｃとを連通するように装置本体１２に形成される。この第１流体導出部１６は、３本互いに平行に等間隔で内壁１５ｃの略中央に開口し、本体下面１３ｂに対して平行に設けられる。これによって、後述する加圧ガス体３２が、該第１流体導出部１６から導出されると、開口部１４内において略均等に拡散し、スパッタ導出口１７から装置本体１２の外部にスパッタ３０とともに排出される。

第１の実施の形態に係るクランプ装置１０ａは、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、このクランプ装置１０ａを用いたスパッタ付着防止方法について、図３を参照しながら説明する。この場合、予めクランプ装置１０ａは、ねじ孔２１を利用して図示しないロボットに装着されるものとする。

ステップＳ１において、図４及び図５に示すように、金属板からなる第１ワーク２２ａと第２ワーク２２ｂとを積層した上で、クランプ装置１０ａを図示しないロボットのアームがティーチングされた軌跡に沿って移動せしめ、該第１ワーク２２ａ上側の端部近傍に位置する溶接箇所２６を、装置本体１２の開口部１４が囲繞するように加圧固定する。この場合、図５及び図６Ａ〜Ｄに示すように、本体下面１３ｂと第１ワーク２２ａのワーク端面２３ａにて区切られた接面側空間部２４が、前記開口部１４と連通するように隙間２８を形成しておくとよい。

次に、ステップＳ２において、図６Ａに示すように、レーザＬを溶接箇所２６に対して照射し、第１ワーク２２ａと第２ワーク２２ｂとを溶接する。レーザＬの種類としては、例えば、ファイバーレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ₂レーザや半導体励起レーザ等が挙げられるが、その種類は問わない。

レーザＬが、第１ワーク２２ａに照射されることによって、金属板からなる第１ワーク２２ａと第２ワーク２２ｂとを溶接する過程で、溶融する金属に基づくガスが発生する。その結果、該ガスの圧力で、溶融した第１ワーク２２ａ、場合によっては第２ワーク２２ｂの一部が吹き飛ばされることで、スパッタ３０が発生するに至る（図６Ｂ参照）。

そこで、ステップＳ３において、図６Ｃに示すように、例えば、アルゴンガス（Ａｒ）の如き不活性ガスからなる加圧ガス体（第１流体）３２が、複数の第１流体導出部１６を介して導出されることによって、スパッタ３０は、開口部１４からスパッタ導出口１７を通り、装置本体１２の外部へ排出される。同時に加圧ガス体３２が内壁１５、特に、直接には右斜内壁１５ｄ、左斜内壁１５ｅに当たることによって、該内壁１５が冷却され、内壁１５に対するスパッタ３０の付着を可及的に減少させることとなる。また本実施の形態では、第１流体導出部１６が、本体下面１３ｂに対して平行に設けられていることによって、溶接箇所２６に加圧ガス体３２が直接吹き付けられることなく、また、質量の大きいスパッタを排出することができる。

ステップＳ４において、加圧ガス体３２が、開口部１４を通過することによって、隙間２８から空気が吸引され、開口部１４内には乱流（第２流体）３４が発生する（ステップＳ５）。

乱流３４は、空気が接面側空間部２４から隙間２８、開口部１４の順に経由してスパッタ導出口１７から装置本体１２の外部へと流れることによって発生する。前記乱流３４は、装置本体１２の外部から開口部１４へ流入した空気の流れであればよく、隙間２８より開口部１４へ流入する空気の流れに限定されない。

ステップＳ６において、乱流３４が生じることで、第１流体導出部１６より下方に滞留したスパッタ３０を勢い良く排出することができる（図６Ｄ参照）。なお、乱流３４は、直接溶接箇所２６にあたらない。すなわち、本体下面１３ｂと平行に形成された隙間２８から流入する空気流による乱流３４は、開口部１４の下方から上方にかけて拡散するので、勢い良く溶接箇所２６にあたることはない。このように乱流３４によって、開口部１４に滞留するスパッタ３０をスパッタ導出口１７から可及的に排出させることができることで、溶接品質に優れたワークを得ることが可能となる。さらにまた、開口部１４内に滞留するスパッタ３０が可及的に減少することで、該スパッタ３０の内壁１５への付着も減少し、その結果、クランプ装置１０ａの維持管理の簡便化、及び耐久性の向上が可能になる。

次に、第２の実施の形態に係るスパッタ付着防止機構付クランプ装置１０ｂについて説明する。なお、この第２の実施の形態に係るクランプ装置１０ｂについて、第１の実施の形態であるクランプ装置１０ａと同一の構成要素については同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下同様とする。

図７に示すように、第２の実施の形態に係るクランプ装置１０ｂは、基本構成として装置本体１２と、開口部１４と、複数（ここでは３本）の第１流体導出部１６と、下部側に第２流体導出部１８とを有している。すなわち、第１の実施の形態であるクランプ装置１０ａに対して、第２流体導出部１８を加えた構成となっている。

第２流体導出部１８は、図７及び図８に示すように、右斜内壁１５ｄ、左斜内壁１５ｅ、及び右内壁１５ｆ、左内壁１５ｇの一部と一体化され、本体下面１３ｂに形成された膨出部１８ａ、１８ｂを含む。これらの膨出部１８ａ、１８ｂが第１ワーク２２ａに接することによって該第１ワーク２２ａとの間で狭小な隙間３６が形成され、この隙間３６から空気が吸引されて負圧を生じるに至る。なお、第２流体導出部１８は、装置本体１２の外部と開口部１４とを連通していればよく、必ずしも上述の形態に限定されない。

第２の実施の形態に係る金属板からなる第１と第２のワーク２２ａ、２２ｂに対してレーザ溶接を実施するクランプ装置１０ｂは、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、このクランプ装置１０ｂを用いたスパッタ付着防止方法について説明する。

図９〜図１１に示すように、金属板からなる第１ワーク２２ａと第２ワーク２２ｂとを積層した上で、該第１ワーク２２ａ上側に位置する溶接箇所２６を、装置本体１２の開口部１４が囲繞するように、クランプ装置１０ｂを加圧固定する。図９及び図１０に示すように、溶接箇所２６が、ワーク端面２３ａ近傍に位置する場合は、第１の実施の形態と同様になるため、ここでの説明は省略し、図１１で示すように、装置本体１２の開口部１４全体が第１ワーク２２ａと接するような位置に、溶接箇所２６が設けられる場合を以下に説明する。

装置本体１２の開口部１４全体が、第１ワーク２２ａと接するような位置に、溶接箇所２６が設けられる場合は、膨出部１８ａ、１８ｂによって、第１ワーク２２ａとの間に、隙間３６が形成される（図１２Ａ〜Ｄ参照）。

次に、図１２Ａに示すように、レーザＬを溶接箇所２６に対して照射し、金属板からなる第１ワーク２２ａと第２ワーク２２ｂとを溶接する。これによって、第１ワーク２２ａと第２ワーク２２ｂとを溶接する過程で、溶融する金属に基づくガスが発生し、それに伴いスパッタ３０も発生する（図１２Ｂ参照）。

そこで、図１２Ｃに示すように、不活性ガスからなる加圧ガス体３２が、複数の第１流体導出部１６を介して導出されることによって、スパッタ３０は、開口部１４からスパッタ導出口１７を通り、装置本体１２の外部へ排出される。同時に加圧ガス体３２が内壁１５に当たることによって、該内壁１５が冷却され、内壁１５に対するスパッタ３０の付着を可及的に減少させることとなる。さらに、第１流体導出部１６が、本体下面１３ｂに対して平行に設けられていることによって、溶接箇所２６に加圧ガス体３２が直接吹き付けられることなく、また、質量の大きいスパッタを排出することができる。

加圧ガス体３２が、開口部１４を通過することによって、装置本体１２の外部から隙間３６、開口部１４、スパッタ導出口１７の順に経由して装置本体１２の外部へと通る空気の流れが生じる、すなわち、乱流３４が生じる（図１２Ｄ参照）。なお、該乱流３４は、装置本体１２の外部から開口部１４へ流入する空気の流れであればよく、隙間３６より開口部１４へ流入した空気の流れに限定されない。乱流３４は、開口部１４の下方から上方にかけて拡散するので、勢い良く溶接箇所２６にあたることはなく、第１流体導出部１６より下方に滞留したスパッタ３０を良好に排出する効果が得られる。

次に、第３の実施の形態に係るスパッタ付着防止機構付クランプ装置１０ｃについて説明する。

図１３に示すように、クランプ装置１０ｃは、レーザＬで溶融しない金属等で一体的に形成されており、平面視で略Ｕ字状に形成される。すなわち、装置本体１２は、分厚い板状体であって曲線部内側に開口部１４が形成されると共に、該開口部１４に連通して複数（ここでは２本）の第１流体導出部１６が形成され、下部側には第２流体導出部１８が形成される。図１４及び図１５に示すように、第２流体導出部１８は、装置本体１２の下面に突出形成される一対の膨出部１９ａ、１９ｂを含む。なお、第２流体導出部１８は、装置本体１２の外部と開口部１４とを連通していればよく、必ずしも上述の形態に限定されない。また、説明の便宜上、図１３に示すように、装置本体１２の上面を本体上面１３ａ、下面を本体下面１３ｂ、装置本体１２の開口部１４が形成されていない側の側面を本体端側面１３ｈ、装置本体１２を平面視した時に略Ｕ字状に形成された側面を本体側面１３ｉとする。

開口部１４は、装置本体１２における曲線部側の端部に位置し、平面視すると、その軸心に沿って同径の円形状であるが、第１ワーク２２ａに近づくにつれて狭径となる、円錐台形状を有してもよい。このように円錐台形状を有することによって、レーザＬの光源を装置本体１２に接することなく、第１ワーク２２ａに可及的に接近させることができる。

第１流体導出部１６は、図１４に示すように、開口部１４の軸線に直交する線に対して偏位する位置にそれぞれ１本ずつ（１６ａ、１６ｂ）設けられている。すなわち、第１流体導出部１６は、本体下面１３ｂに対して平行に設けられ、本体側面１３ｉ又は本体端側面１３ｈと、内壁１５とを連通している。

第３の実施の形態に係るクランプ装置１０ｃは、基本的には以上のように構成されるものであり、ここで、このクランプ装置１０ｃを用いたスパッタ付着防止方法について説明する。

図１６、図１７Ａ、及び図１７Ｃに示すように、金属板からなる第１ワーク２２ａと第２ワーク２２ｂとを積層し、当該クランプ装置１０ｃを、第１ワーク２２ａの溶接箇所２６が、装置本体１２の開口部１４の略中央となるように加圧固定する。これにより、第２流体導出部１８によって、第１ワーク２２ａとの間に、隙間３６が形成される。

次に、図１７Ａに示すように、レーザＬを溶接箇所２６に対して照射し、金属板からなる第１ワーク２２ａと第２ワーク２２ｂとを溶接する。これによって、第１ワーク２２ａと第２ワーク２２ｂとを溶接する過程で、溶融する金属に基づくガスが発生し、それに伴いスパッタ３０も発生する。

そこで、図１７Ｂに示すように、加圧ガス体３２が、複数の第１流体導出部１６を介して導出される。一組の第１流体導出部１６ａ、１６ｂが、互いにオフセットするように開口部１４の軸線に直交する線に対して偏位する位置に設けられていることによって、加圧ガス体３２は開口部１４内で渦（旋回流）を形成し、スパッタ３０を開口部１４の上方向へ排出する。同時に加圧ガス体３２によって、内壁１５が冷却されることにより、スパッタ３０の付着を可及的に減少させることができる。これによって、クランプ装置１０ｃの維持管理の簡便化、及び耐久性の向上が可能になる。また、第１流体導出部１６が、内壁１５の上下方向における略中央に開口し、本体下面１３ｂに対して平行に設けられていることによって、溶接箇所２６に加圧ガス体３２を直接吹き付けることなく、また、質量の大きいスパッタを排出することができる。

前記のように、加圧ガス体３２が、開口部１４を渦状に通過することによって、装置本体１２の外部から隙間３６、開口部１４の順に経由して装置本体１２の外部へと通る空気の流れが生じる、すなわち、乱流３４が生じる。なお、該乱流３４は、装置本体１２の外部から開口部１４へ流入する空気の流れであればよく、隙間３６より開口部１４へ流入した空気の流れに限定されない。乱流３４は上昇して、直接溶接箇所２６に対して吹き付けられることはなく、第１流体導出部１６より下方に滞留したスパッタ３０を排出することができる（図１７Ｃ参照）。

すなわち、内壁１５の下方に形成された隙間３６から流入する乱流３４は、開口部１４へ流入すると、渦状になって第１流体導出部１６の高さまで上昇することとなり、直接溶接箇所２６にあたることはない。また、乱流３４によって、開口部１４に滞留するスパッタ３０を可及的に減少させることで、溶接品質に優れたワークを得ることが可能となる。さらにまた、開口部１４内に滞留するスパッタ３０が減少することで、該スパッタ３０の内壁１５への付着も回避でき、該クランプ装置１０ｃの維持管理の簡便化、及び耐久性の向上が可能になる。

上述したように、本実施の形態に係るスパッタ付着防止機構付クランプ装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ及びスパッタ付着防止方法によれば、加圧ガス体をレーザ溶接箇所に対して直接吹き付けることなく開口部内のスパッタを排出することができるのに加え、加圧ガス体で排出しきれなかったスパッタを、他の流体、例えば空気によっても直接レーザ溶接箇所に対して吹き付けることなくスパッタを排出することができる。これらによって、開口部内に滞留するスパッタを可及的に減少させ、これによって、溶接品質に優れたワークを得ることが可能になる。また、滞留するスパッタが可及的に減少することと、加圧ガス体によってクランプ装置が冷却されることにより、前記スパッタの前記クランプ装置への付着も減少し、その結果、クランプ装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃの維持管理が簡便化し、耐久性も向上するという効果を得ることが可能になる。

本発明に係るスパッタ付着防止機構付クランプ装置及びスパッタ付着防止方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成乃至方法を採り得ることはもちろんである。

第１の実施の形態に係るスパッタ付着防止機構付クランプ装置を示す全体斜視図である。 第１の実施の形態に係るクランプ装置の一部断面図である。 スパッタ付着防止方法の工程を示すフローチャートである。 第１及び第２ワークを、クランプ装置で加圧固定した状態を示す斜視図である。 第１及び第２ワークを、クランプ装置で加圧固定した状態を示す平面図である。 図６Ａは、第１ワーク及び第２ワークをクランプ装置で押圧し、且つ溶接前の状態を示す一部断面図である。図６Ｂは、レーザがワークに照射されることによって、スパッタが発生した状態を示す一部断面図である。図６Ｃは、加圧ガス体が導出された状態を示す一部断面図である。図６Ｄは、乱流が生じた状態を示す一部断面図である。 第２の実施の形態に係るクランプ装置を示す全体斜視図である。 第２の実施の形態に係るクランプ装置の一部断面図である。 第１及び第２ワークを、クランプ装置で加圧固定した状態を示す斜視図である。 第１及び第２ワークを、クランプ装置で加圧固定した状態を示す平面図である。 第２の実施の形態に係るクランプ装置と第１ワーク、第２ワークの位置関係を示す全体斜視図である。 図１２Ａは、第１ワーク及び第２ワークの溶接前の状態を示す一部断面図である。図１２Ｂは、レーザがワークに照射されることによって、スパッタが発生した状態を示す一部断面図である。図１２Ｃは、加圧ガス体が導出された状態を示す一部断面図である。図１２Ｄは、乱流が生じた状態を示す一部断面図である。 第３の実施の形態に係るクランプ装置を示す全体斜視図である。 第３の実施の形態に係るクランプ装置の底面図である。 第３の実施の形態に係るクランプ装置の一部断面図である。 第１及び第２ワークを、クランプ装置で加圧固定した状態を示す斜視図である。 図１７Ａは、第１ワーク及び第２ワークが溶接され、スパッタが発生した状態を示す一部断面図である。図１７Ｂは、加圧ガス体が導出された状態を示す一部斜視図である。図１７Ｃは、乱流が生じた状態を示す一部断面図である。

符号の説明

１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…スパッタ付着防止機構付クランプ装置
１２…装置本体 １３ａ…本体上面
１３ｂ…本体下面 １３ｃ…本体長辺側面
１３ｄ…本体開口側右側面 １３ｅ…本体開口側左側面
１３ｆ…本体短辺右側面 １３ｇ…本体短辺左側面
１３ｈ…本体端側面 １３ｉ…本体側面
１４…開口部 １５、１５ｃ…内壁
１５ｄ…右斜内壁 １５ｅ…左斜内壁
１５ｆ…右内壁 １５ｇ…左内壁
１６、１６ａ、１６ｂ…第１流体導出部
１７…スパッタ導出口 １８…第２流体導出部
１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ…膨出部
２０…肉ぬき用孔部 ２１…ねじ孔
２２…ワーク ２２ａ…第１ワーク
２２ｂ…第２ワーク ２３ａ…ワーク端面
２４…接面側空間部 ２６…溶接箇所
２８、３６…隙間 ３０…スパッタ
３２…加圧ガス体 ３４…乱流
Ｌ…レーザ

Claims (7)

1. 金属板からなる第１と第２のワークに対してレーザ溶接を行うためのスパッタ付着防止機構付クランプ装置において、
   開口部を備え、前記開口部を介してレーザを第１ワークの溶接箇所に照射するための装置本体を有し、
   前記装置本体は、照射されるレーザに交差する軸線に沿って形成された第１の流体導出部と、
   前記第１の流体導出部の導出口近傍に開口する第２の流体導出部と、
   を有することを特徴とするスパッタ付着防止機構付クランプ装置。
2. 請求項１記載のスパッタ付着防止機構付クランプ装置において、
   前記第１流体導出部は、前記装置本体と前記第１ワークとの接面に対して平行に設けられること
   を特徴とするスパッタ付着防止機構付クランプ装置。
3. 請求項１又は２記載のスパッタ付着防止機構付クランプ装置において、
   前記第２流体導出部は、前記装置本体のワークとの接面側と前記ワークの端面で形成された接面側空間部からなり、前記接面側空間部は前記開口部と連通していること
   を特徴とするスパッタ付着防止機構付クランプ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のスパッタ付着防止機構付クランプ装置において、
   前記第２流体導出部は、前記装置本体のワークとの接面側に設けられた膨出部を有すること
   を特徴とするスパッタ付着防止機構付クランプ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のスパッタ付着防止機構付クランプ装置において、
   前記第１流体導出部は、前記開口部の軸線に直交する線に対して偏位した位置に設けられること
   を特徴とするスパッタ付着防止機構付クランプ装置。
6. 金属板からなる第１と第２のワークとを積層してレーザ溶接を行う際に発生するスパッタを排出するための、スパッタ付着防止方法であって、
   前記第１と第２のワークをレーザ溶接する部位を特定して、該部位をクランプ装置に設けられた開口部によって囲繞する工程と、
   前記溶接する部位に、レーザを照射する工程と、
   前記レーザを照射する工程の期間中に、前記クランプ装置に設けられた第１流体導出部から加圧ガス体を第１流体として、前記レーザの軸線に交差する方向から導出する工程と、
   前記第１流体が導出される期間中に、前記クランプ装置により形成される第２流体導出部から前記第１流体とは異なる第２流体を導出する工程と、
   前記第１流体と第２流体とが導出される期間中に前記クランプ装置の開口部から前記レーザの照射によって発生したスパッタを外部へと排出する工程と、
   からなることを特徴とするスパッタ付着防止方法。
7. 請求項６記載のスパッタ付着防止方法において、
   前記第１流体は、前記クランプ装置の開口部内で旋回流となって、スパッタを前記開口部を介して外部へと排出すること
   を特徴とするスパッタ付着防止方法。

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