JP6916466B2 - 溶接装置及び溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、溶接熱源として、例えば、レーザ光を用いた溶接装置及び溶接方法に関するものである。

上記した溶接熱源としてレーザ光を用いたレーザ溶接において、例えば、平板同士を突合せ溶接する場合には、被溶接物である平板のレーザ光照射部分に金属ヒューム，レーザプルーム等の金属蒸気やスパッタ（金属溶滴）が発生する。この金属蒸気やスパッタがレーザ光を照射するレーザヘッドの光学系に付着すると、レーザ光が遮られて被溶接物へのレーザ照射が不安定になる。

従来、レーザ光照射部分に生じる金属蒸気やスパッタがレーザヘッドの光学系に付着することを防ぐための策を講じたレーザ溶接装置として、負圧環境下でレーザ溶接を行うレーザ溶接装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このレーザ溶接装置は、被溶接物上に載置されて内側が溶接チャンバとして機能する筐体と、この筐体のレーザ光照射口に超音速ガス流による空気窓を生成して溶接チャンバ内に負圧環境を作り出す空気窓生成機構と、筐体の開口部に配置されたシール部を備えており、筐体及び被溶接物を相対的に移動させつつレーザ溶接を行うようになっている。

このレーザ溶接装置において、溶接時にはレーザ光照射部分に金属ヒューム，レーザプルーム等の金属蒸気やスパッタが発生するが、これらの金属蒸気やスパッタは、空気窓生成機構の空気窓を生成する超音速ガス流の流れに乗って筐体外部に排出されるので、金属蒸気やスパッタがレーザヘッドの光学系に付着するのを抑えることができる。

また、このレーザ溶接装置において、筐体の開口部には被溶接物と接するシール部が配置されているので、筐体及び被溶接物を相対的に移動させつつ行うレーザ溶接時には、外気及び溶接チャンバ間の差圧を維持することができる。

特開２０１４−１２８８３２号公報

しかしながら、上記したレーザ溶接装置において、被溶接物と接するシール部を筐体の開口部に配置しているので、筐体が相対的に摺動する被溶接物の表面が滑らかな場合には、外気の溶接チャンバ内への入り込みを少なく抑えることができるものの、被溶接物の表面が粗い場合には、かなりの量の外気が溶接チャンバ内へ入り込んでしまう。

つまり、上記したレーザ溶接装置のシール性能は、筐体が相対的に摺動する被溶接物の表面粗さの度合いに左右されてしまい、被溶接物の表面が粗い場合には、相当量の外気の溶接チャンバ内への入り込みを排除することができず、その結果、溶接金属の酸化を引き起こして溶接品質の低下を招きかねないという問題があり、この問題を解決することが従来の課題となっている。

本発明は、上記したような従来の課題を解決するためになされたもので、被溶接物の表面粗さの度合いに関わりなく、被溶接物の溶接金属が外気に触れるのを少なく抑えることができ、したがって、溶接金属が外気に触れることによる溶接品質の低下を防ぐことが可能である溶接装置及び溶接方法を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様は、レーザ光である溶接熱源と、被溶接物の前記溶接熱源による溶接が施される溶接線を囲んで該被溶接物の表面上に配置される固定ベースと、前記被溶接物の前記溶接線を前記固定ベースとともに覆い且つ前記溶接熱源と一体で該固定ベースに対して前記溶接線に沿って摺動する可動ベースと、前記固定ベースに配置されて、該固定ベース及び前記被溶接物間において前記溶接線を囲むシール部と、前記固定ベース及び前記可動ベースで覆われた前記被溶接物の前記溶接熱源としてのレーザ光が照射される前記溶接線の部分に負圧環境を生じさせる負圧環境発生部を備えている構成としている。

また、本発明の第２の態様において、前記シール部は、前記固定ベースに保持されて前記被溶接物の表面に接触するＯリングである構成としている。

さらに、本発明の第３の態様において、前記シール部は、前記固定ベースに形成されて前記被溶接物の表面に向けてガスが噴出する複数のガス噴出孔を含む構成としている。

さらにまた、本発明の第４の態様は、前記固定ベース及び前記可動ベースで覆われた前記被溶接物の前記溶接線の部分を不活性雰囲気に保つ不活性雰囲気維持部を備えている構成としている。

さらにまた、本発明の第５の態様において、前記固定ベース及び前記可動ベースの互いに摺動する各摺動部は、いずれか一方が凸条状を成し、いずれか他方が凹溝状を成している構成としている。

さらにまた、本発明の第６の態様において、前記固定ベースは貫通孔を有し、前記可動ベースは、前記固定ベースの前記貫通孔に摺動可能に嵌合されるピストン状を成している構成としている。

さらにまた、本発明の第７の態様において、前記負圧環境発生部は、前記被溶接物に照射されるレーザ光を横切る方向にガスを噴射するノズル、及び、前記ノズルと前記レーザ光を挟んで対峙して該ノズルから噴射されて前記レーザ光を横切ったガスを導入するディフューザを具備している構成としている。

一方、本発明の第８の態様は、被溶接物に溶接を行うに際して、レーザ光である溶接熱源による溶接が施される前記被溶接物の溶接線を囲むシール部を有する固定ベースを該被溶接物の表面上に配置し、前記被溶接物の前記溶接線を前記固定ベースとともに覆い且つ前記溶接熱源及び前記溶接線の部分に負圧環境を生じさせる負圧環境発生部と一体で該固定ベースに対して前記溶接線に沿って摺動する可動ベースを前記固定ベース上に配置した後、前記可動ベースを前記溶接熱源及び前記負圧環境発生部とともに前記溶接線に沿って移動させつつ溶接を行う構成としている。

本発明に係る溶接装置では、被溶接物の表面粗さに左右されずに、被溶接物の溶接金属が外気に触れるのを少なく抑えることが可能であり、その結果、溶接金属が外気に触れることによる溶接品質の低下を防ぐことができるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明に係る溶接装置の一実施形態によるレーザ溶接装置を概略的に示す断面説明図である。 図１のレーザ溶接装置における固定ベースの底面説明図である。 図１のＡ−Ａ線位置に基づく部分拡大断面説明図である。 図１のレーザ溶接装置により突合せ接合される一対の平板をタブ板で仮付けした状態を示す部分斜視説明図である。 本発明に係る溶接装置の他の実施形態によるレーザ溶接装置を概略的に示す断面説明図である。 図５のレーザ溶接装置をＢ方向から見た矢視説明図である。 本発明に係る溶接装置のさらに他の実施形態によるレーザ溶接装置を概略的に示す断面説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は、本発明の一実施形態に係る溶接装置を示しており、この実施形態では、本発明をレーザ溶接装置に適用して一対の平板同士の突合せ溶接を行う場合を例示している。

図１に示すように、このレーザ溶接装置１は、レーザ発振器２と、光ファイバ３を介してレーザ発振器２と接続するレーザヘッド４と、このレーザヘッド４を移動させる駆動機構５と、溶接速度やレーザ出力やレーザ光のスポット径等をコントロールする制御部６を備えている。

この実施形態に係るレーザ溶接装置１に用いられるレーザとしては、ＹＡＧレーザやＣＯ_２レーザやファイバーレーザやディスクレーザを挙げることができるが、これらのものに限定されない。

レーザヘッド４は光学系であるレンズ４ａを具備しており、レーザ発振器２から供給されるレーザ光を円錐形状のレーザ光路Ｌに集光して一対の平板（被溶接物）Ｗ，Ｗ間の開先Ｗａに照射する（図１では手前側の平板Ｗのみ示す）。駆動機構５は、開先Ｗａに沿って配置されたレール５ａと、スライダ５ｂを具備しており、スライダ５ｂは、レーザヘッド４を装着して図示しないモータの出力によりレール５ａ上を黒太矢印方向に移動する。

また、このレーザ溶接装置１は、一対の平板Ｗ，Ｗのレーザ光照射部分である開先Ｗａ付近に、すなわち、レーザ光路Ｌの焦点ＬＡ付近に負圧環境を生じさせる負圧環境発生部１０を備えている。

この負圧環境発生部１０は、レーザヘッド４の下部に装着された被覆筒１１と、被覆筒１１の下方に配置された負圧発生器２０と、不活性ガスが充填された負圧発生用ガスボンベ１２を具備している。

被覆筒１１は負圧発生器２０に至るまでのレーザ光路Ｌを覆っており、この被覆筒１１の上端部には、レーザヘッド４のレンズ４ａとともに光学系を構成する保護ガラス１１ａが内蔵されている。

負圧発生器２０は、レーザヘッド４の移動方向（図示左方向）の後退側に配置されるトップブロック２１と、このトップブロック２１にレーザヘッド４から照射されるレーザ光路Ｌを横切る方向に沿って配置されたノズル２２と、レーザヘッド４の移動方向の前進側に配置されるエンドブロック２３と、このエンドブロック２３にノズル２２とレーザ光路Ｌが通過する孔部２５を挟んで対峙して配置されたディフューザ２４を具備している。

この負圧発生器２０は、制御部６からの指令により、負圧発生用ガスボンベ１２から白抜き矢印に示すようにして供給される不活性ガスをノズル２２から噴射し、このノズル２２から噴射されてレーザ光路Ｌを横切る不活性ガスをディフューザ２４に導入して白抜き矢印に示すようにして拡散させて、ノズル２２及びディフューザ２４間に不活性ガスを増速して流すことで、レーザ光路Ｌの焦点ＬＡ付近に負圧環境を生じさせる。

この「負圧環境」とは、９０ｋＰａ以下の圧力の雰囲気を指し、ノズル２２からの不活性ガスの噴射速度は、ノズル２２及びディフューザ２４間を９０ｋＰａ以下の圧力雰囲気にし得る速度である。

さらに、このレーザ溶接装置１は、負圧環境発生部１０の負圧発生器２０の下方に位置する固定ベース１３及び可動ベース１６を備えている。

固定ベース１３は長尺状をなしており、平板Ｗ，Ｗの表面Ｗｂ上に配置されている。この際、平板Ｗ，Ｗの両端には、平板仮付け用のタブ板ＷＴ，ＷＴが装着されており、固定ベース１３は、平板Ｗ，Ｗの表面Ｗｂ上及びタブ板ＷＴ，ＷＴの表面ＷＴｂ上に跨って配置されている。

また、固定ベース１３には、図２に示すように、平板Ｗのレーザ光路Ｌの焦点ＬＡ付近を含めた溶接線ＷＬを臨む開口１３ａが中央部分に形成され、段差１３ｂが平板Ｗとの対向面の周縁に沿って形成されている。

段差１３ｂには、シール部を構成するＯリング１４、すなわち、タブ板ＷＴ，ＷＴの表面ＷＴｂと当接してシールするＯリング１４が嵌め込まれており、このＯリング１４はリング押さえ１３ｃにより固定されている。

さらに、固定ベース１３には、Ｏリング１４とともにシール部を構成する口径１ｍｍ程度のガス噴出孔１３ｄが多数配置されており、これらのガス噴出孔１３ｄは、Ｏリング１４の周りに位置するリング押さえ１３ｃの下面（平板Ｗの表面Ｗｂとの対向面）で開口している。これらのガス噴出孔１３ｄは、リング押さえ１３ｃの全周にわたってほぼ等間隔に形成されており、シールドガスボンベ１５からの不活性ガス（ガス）を平板Ｗの表面Ｗｂに向けて噴出させてガス溜まりとすることで、溶接線ＷＬの周囲をシールするようにしている。

この実施形態においては、Ｏリング１４及びガス噴出孔１３ｄをシール部として採用している。すなわち、シール部は、Ｏリング１４及びガス噴出孔１３ｄを含む構成としている。しかし、シール部の構成はこれに限定されず、例えば、タブ板ＷＴ，ＷＴの表面ＷＴｂの表面粗さが小さい場合には、Ｏリング１４及びガス噴出孔１３ｄのうちの少なくともいずれか一方のみをシール部として採用してもよく、表面ＷＴｂの表面粗さが極めて小さい場合には、Ｏリング１４及びガス噴出孔１３ｄに代えてグリスをシール部として採用してもよい。
また、多数のガス噴出孔１３ｄの配置間隔は等間隔に限定されるものではなく、ガス噴出孔１３ｄの口径も１ｍｍに限定されない。さらに、シール部はＯリング１４，ガス噴出孔１３ｄ及びグリスのいずれにも限定されない。

一方、可動ベース１６も長尺状をなしており、負圧発生器２０におけるトップブロック２１及びエンドブロック２３に跨って固定されていて、図３にも示すように、孔部２５に連続するレーザ光路Ｌの通過孔１６ａを中央に有している。

この可動ベース１６は、燐青銅をクロムコートして硬質化したもので形成されており、下方に向けて張り出す帯部１６ｅを有している。この凸条状を成す帯部１６ｅは、固定ベース１３に形成した溝部１３ｅに摺動可能に嵌合されており、可動ベース１６における帯部１６ｅの固定ベース１３との摺動面１６ｆは、研磨を施して表面粗さを極力小さくした平滑面としてある。

そして、この可動ベース１６は、固定ベース１３とともに平板Ｗ，Ｗ間の溶接線ＷＬを覆いつつ固定ベース１３に対してレーザヘッド４及び負圧発生器２０と一体で溶接線ＷＬに沿って摺動するようになっている。

この際、可動ベース１６は、燐青銅をクロムコートして硬質化したものに限定されることはない。また、可動ベース１６の固定ベース１３に対する摺動性や、固定ベース１３との間の密閉性を高めるために、可動ベース１６の摺動面１６ｆを樹脂で被覆してもよく、また、摺動面１６ｆにグリスを塗布してもよい。

この実施形態において、可動ベース１６とエンドブロック２３（トップブロック２１）との間で且つ孔部２５及び通過孔１６ａの周囲には不活性雰囲気維持部としてのＯリング１７が配置され、可動ベース１６と対向する固定ベース１３の溝部１３ｅには、Ｏリング１７と同じくシールドガスボンベ１５からの不活性ガスを流す不活性雰囲気維持部としてのガス溝１３ｆが形成されている。

ここで、負圧発生用ガスボンベ１２及びシールドガスボンベ１５に充填される不活性ガスとしては、窒素やアルゴンやヘリウム等の各ガスやこれらの混合ガスが使用される。
なお、この実施形態では、Ｏリング１７及びガス溝１３ｆを不活性雰囲気維持部として採用しているが、不活性雰囲気維持部は、Ｏリング１７及びガス溝１３ｆのうちのいずれか一方でもよい。また、不活性雰囲気維持部は、Ｏリング１７及びガス溝１３ｆに限定されるものではない。

また、可動ベース１６には、通過孔１６ａを通るレーザ光路Ｌを覆う先細り筒１８が装着されており、可動ベース１６が固定ベース１３に対して摺動する際は、先細り筒１８が固定ベース１３の開口１３ａ内を移動する。

ここで、長尺状を成す可動ベース１６は、固定ベース１３に対して摺動しつつ溶接を行う場合、先細り筒１８以外の部分で固定ベース１３の溶接線ＷＬを臨む開口１３ａをすべて覆うことが必須になるので、溶接線ＷＬの約２倍の長さ寸法を必要とするが、溶接線ＷＬの距離が長い場合には、可動ベース１６に延長用可動ベースを継ぎ足して対応することができる。

このように、延長用可動ベースを継ぎ足した場合であったとしても、可動ベース１６と負圧発生器２０との間で且つ孔部２５及び通過孔１６ａの周囲にＯリング１７を配置していると共に、可動ベース１６と対向する固定ベース１３の溝部１３ｅにシールドガスボンベ１５からの不活性ガスを流すガス溝１３ｆを形成しているので、溶接線ＷＬの部分での不活性雰囲気は維持される。

なお、図３における符号１９はプランジャであり、可動ベース１６の固定ベース１３からの脱落を防ぐと共に、可動ベース１６を固定ベース１３に対して適度の圧力で押し付けている。

この実施形態における負圧発生器２０のノズル２２及びディフューザ２４は、いずれも図示した形状のものに限定されるものではなく、例えば、ガス噴射孔を楕円形状としたノズルを採用してもよいほか、ノズル２２及びディフューザ２４を複数個ずつ配置してもよい。

次に、このレーザ溶接装置１によって、一対の平板Ｗ，Ｗ間の開先Ｗａに突合せ溶接を行って、一対の平板Ｗ，Ｗ同士を接合する場合の要領（レーザ溶接方法）を説明する。

まず、図４に示すように、平板Ｗ，Ｗの両端（一端側のみ示す）にタブ板ＷＴ，ＷＴを装着して、平板Ｗ，Ｗを仮接合する。この際、平板Ｗの端部とタブ板ＷＴとの間に凹凸Ｎがある場合には、パテを塗布したり平滑化加工を施したりして凹凸Ｎをなくす。

この前処理の後、平板Ｗ，Ｗ間の開先Ｗａ（溶接線ＷＬ）をシール部であるＯリング１４及び多数のガス噴出孔１３ｄで囲むようにして（固定ベース１３の開口１３ａを溶接線ＷＬに合わせて）、固定ベース１３を平板Ｗ，Ｗの表面Ｗｂ上（タブ板ＷＴ，ＷＴの表面ＷＴｂ上）に配置する。

続いて、平板Ｗ，Ｗ間の溶接線ＷＬを覆うようにして、レーザヘッド４及び負圧発生器２０と一体を成す可動ベース１６を固定ベース１３上に配置する。

そして、レーザヘッド４から照射されるレーザ光路Ｌを挟んで対峙させた負圧環境発生部１０の負圧発生器２０のノズル２２から、レーザ光路Ｌを横切る方向に不活性ガスを高速で噴射させると共に、レーザ光路Ｌを横切った不活性ガスをディフューザ２４に導入し、これとほぼ同時に、ガス噴出孔１３ｄから平板Ｗの表面Ｗｂに向けてシールドガスボンベ１５からの不活性ガスを噴出させる。

この状態で溶接を開始して、レーザ光路Ｌを一対の平板Ｗ，Ｗ間の溶接線ＷＬに照射しつつ、駆動機構５によって可動ベース１６をレーザヘッド４及び負圧発生器２０とともに開先Ｗａに沿って一体で移動させる。

このレーザヘッド４及び負圧発生器２０の移動により、一対の平板Ｗ，Ｗ間の溶接線ＷＬには溶接ビードが形成され、この間、一対の平板Ｗ，Ｗ間の溶接線ＷＬに対するレーザ光路Ｌの照射により、一対の平板Ｗ，Ｗから金属蒸気やスパッタが噴出するが、この金属蒸気やスパッタの大半は、負圧環境発生部１０における負圧発生器２０のノズル２２及びディフューザ２４間を高速で流れる不活性ガスに乗ってディフューザ２４に吸引されることとなり、金属蒸気やスパッタがレーザヘッド４のレンズ４ａに付着することが少なく抑えられることとなる。

加えて、可動ベース１６には、通過孔１６ａを通るレーザ光路Ｌを覆う先細り筒１８が装着されていて、固定ベース１３に対して可動ベース１６が摺動する際には、この先細り筒１８が固定ベース１３の開口１３ａ内を移動するので、レーザ光路Ｌの照射によって一対の平板Ｗ，Ｗから噴出する金属蒸気やスパッタの広がりを抑え得ることとなる。

この間、レーザヘッド４及び負圧発生器２０と一体を成す可動ベース１６は、平板Ｗ，Ｗ上を摺動するのではなく、平板Ｗ，Ｗの表面Ｗｂ上に配置した固定ベース１３に対して摺動するので、平板Ｗ，Ｗ（タブ板ＷＴ，ＷＴ）の表面粗さの度合いに関わりなく、平板Ｗ，Ｗ間の溶接線ＷＬが外気に触れるのを少なく抑え得ることとなる。そして、溶接中において、平板Ｗ，Ｗ間の溶接線ＷＬをＯリング１４で囲っていると共に、同じく平板Ｗ，Ｗ間の溶接線ＷＬを囲う多数のガス噴出孔１３ｄから不活性ガスを噴出させているので、溶接線ＷＬが外気に触れることを抑制でき、その結果、溶接ビード（溶接金属）が外気に触れることによる溶接品質の低下を防ぎ得ることとなる。

また、上記した実施形態に係るレーザ溶接装置１では、可動ベース１６と負圧発生器２０との間で且つ孔部２５及び通過孔１６ａの周囲に、不活性雰囲気維持部としてのＯリング１７を配置していると共に、可動ベース１６と対向する固定ベース１３の溝部１３ｅに、シールドガスボンベ１５からの不活性ガスを流す不活性雰囲気維持部としてのガス溝１３ｆを形成しているので、平板Ｗ，Ｗ間の溶接線ＷＬの部分を不活性雰囲気に保ち得ることとなり、したがって、溶接品質の低下をより確実に防ぎ得ることとなる。

さらに、上記した実施形態に係るレーザ溶接装置１では、互いに摺動する可動ベース１６に凸条状を成す帯部１６ｅを設け、固定ベース１３に帯部１６ｅを摺動可能に嵌合する溝部１３ｅを設けているので、可動ベース１６の固定ベース１３に対する摺動が安定して成されることとなる。加えて、可動ベース１６に燐青銅をクロムコートして硬質化したものを採用したうえで、帯部１６ｅの固定ベース１３との摺動面１６ｆを研磨が施された平滑面としているので、可動ベース１６の固定ベース１３に対する摺動性や、固定ベース１３との間の密閉性がいずれも高まることとなる。

図５及び図６は、本発明の他の実施形態に係る溶接装置を示しており、この実施形態でも、本発明をレーザ溶接装置に適用して一対の平板同士の突合せ溶接を行う場合を例示している。

図５及び図６に示すように、このレーザ溶接装置５１は、光ファイバ５３を介して図外のレーザ発振器と接続するレーザヘッド５４と、一対の平板Ｗ，Ｗのレーザ光照射部分である開先Ｗａ付近に、すなわち、レーザ光路Ｌの焦点ＬＡ付近に負圧環境を生じさせる負圧環境発生部６０と、固定ベース６３と、可動ベース６６を備えており、負圧環境発生部６０は、ノズル７２及びディフューザ７４で構成される負圧発生器７０を具備している。

固定ベース６３は中心に断面円形の貫通孔６３ｃを有する角筒状をなしており、平板Ｗ，Ｗの表面Ｗｂ上及び平板Ｗ，Ｗの両端部に配置した仮付け用のタブ板ＷＴ，ＷＴの表面ＷＴｂ上に配置されている。
この固定ベース６３の中央部分には、平板Ｗ，Ｗ間の開先Ｗａ（溶接線）を臨む開口６３ａが形成され、タブ板ＷＴ，ＷＴの表面ＷＴｂとの対向面６３ｄには、開口６３ａを囲むようにして溝６３ｂが形成されており、この溝６３ｂには、シール部を構成するＯリング６４、すなわち、タブ板ＷＴ，ＷＴの表面ＷＴｂと当接してシールするＯリング６４が嵌め込まれている。

一方、可動ベース６６は、固定ベース６３の貫通孔６３ｃに摺動可能に嵌合されるピストン状を成しており、固定ベース６３の開口６３ａに連続する孔６６ａを中央に有している。なお、固定ベース６３の貫通孔６３ｃ及びピストン状の可動ベース６６は、いずれも断面円形に限定されない。

この実施形態において、負圧発生器７０は、レーザヘッド５４とともに可動ベース６６内に組み込まれている。レーザヘッド５４は、可動ベース６６の軸心に沿って配置されており、このレーザヘッド５４から照射されるレーザ光路Ｌは、可動ベース６６内のミラー５４ａにより方向が変えられて、可動ベース６６の孔６６ａ及び固定ベース６３の開口６３ａを通して一対の平板Ｗ，Ｗのレーザ光照射部分である開先Ｗａ付近に焦点ＬＡが向かうように設定されている。

負圧発生器７０のノズル７２は、ミラー５４ａで方向が変えられたレーザ光路Ｌを横切る方向に沿って（可動ベース６６の軸心に沿って）配置され、ディフューザ７４は、ノズル７２とレーザ光路Ｌが通過する孔６６ａを挟んで対峙して配置されている。

この負圧発生器７０は、図外の負圧発生用ガスボンベから矢印に示すようにして供給される不活性ガスをノズル７２から噴射し、このノズル７２から噴射されてレーザ光路Ｌを横切る不活性ガスをディフューザ７４に導入して矢印に示すようにして排出させて、ノズル７２及びディフューザ７４間に不活性ガスを増速して流すことで、レーザ光路Ｌの焦点ＬＡ付近に負圧環境を生じさせる。

この実施形態において、固定ベース６３の両端部で且つ可動ベース６６が摺接する固定ベース６３の貫通孔６３ｃの内周面には、図外のシールドガスボンベからの不活性ガスを流す不活性雰囲気維持部としてのガス溝６３ｆと、これと同じく不活性雰囲気維持部としてのＯリング６７を嵌め込むためのリング溝６３ｇが形成されている。

このレーザ溶接装置５１は、図示はしないが、レーザヘッド５４及び負圧発生器７０を組み込んだ可動ベース６６を移動させる駆動機構と、溶接速度やレーザ出力やレーザ光のスポット径等をコントロールする制御部を備えている。

この実施形態では、レーザヘッド５４が負圧発生器７０とともに可動ベース６６内に組み込まれるようにしているが、図７に示す溶接装置５１Ａのように、固定ベース６３に上部開口６３ｈ及びこれを覆う窓６９を設け、可動ベース６６の外部に位置させたレーザヘッド５４からのレーザ光路Ｌが、窓６９及び上部開口６３ｈを通して、一対の平板Ｗ，Ｗのレーザ光照射部分である開先Ｗａ付近に焦点ＬＡが向かうようにしてもよい。

上記した実施形態に係るレーザ溶接装置５１，５１Ａにおいて、負圧発生器７０を組み込んだピストン状の可動ベース６６は、いずれも平板Ｗ，Ｗ上を摺動するのではなく、平板Ｗ，Ｗ間の開先Ｗａ（溶接線）をＯリング６４で囲うべく平板Ｗ，Ｗの表面Ｗｂ上に配置した固定ベース６３に対して摺動する。

したがって、上記したレーザ溶接装置５１，５１Ａでは、平板Ｗ，Ｗ（タブ板ＷＴ，ＷＴ）の表面粗さの度合いに関わりなく、平板Ｗ，Ｗ間の溶接線ＷＬが外気に触れるのを少なく抑え得ることとなり、その結果、溶接ビードが外気に触れることによる溶接品質の低下を防ぎ得ることとなる。

また、上記したレーザ溶接装置５１，５１Ａでは、固定ベース６３の両端部で且つ可動ベース６６が摺接する固定ベース６３の貫通孔６３ｃの内周面に、図外のシールドガスボンベからの不活性ガスを流す不活性雰囲気維持部としてのガス溝６３ｆを形成していると共に、これと同じく不活性雰囲気維持部としてのＯリング６７を配置しているので、平板Ｗ，Ｗ間の開先Ｗａの部分を不活性雰囲気に保ち得ることとなり、したがって、溶接品質の低下をより確実に防ぎ得ることとなる。

さらに、上記した実施形態に係るレーザ溶接装置５１，５１Ａでは、ピストン状を成す可動ベース６６にレーザヘッド５４及び負圧発生器７０（レーザ溶接装置５１Ａでは負圧発生器７０）を組み込んだうえで、この可動ベース６６を固定ベース６３に形成した貫通孔６３ｃに摺動可能に嵌合するようにしているので、溶接装置のコンパクト化が図られることとなる。

上記した実施形態では、いずれも本発明をレーザ溶接装置に適用して一対の平板同士の突合せ溶接を行う場合を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、本発明を溶接熱源がアークである溶接装置による肉盛溶接に適用してもよい。
この場合には、溶接部を負圧環境とする必要がないので、シールドガスとして、窒素やアルゴンやヘリウム等の各不活性ガスやこれらの混合ガスに加えて、酸素と反応して気泡の発生を抑え得る炭酸ガス（活性ガス）も使用することができる。

また、上記した実施形態では、負圧環境発生部１０（６０）が、ノズル２２（７２）及びディフューザ２４（７４）で構成される負圧発生器２０（７０）を具備している場合を示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、負圧環境発生部が負圧発生器としての真空ポンプを備えている構成としてもよい。

本発明に係る溶接装置及び溶接方法の構成は、上記した実施形態に限られるものではない。

１，５１，５１Ａ レーザ溶接装置（溶接装置）
１０，６０ 負圧環境発生部
１２ 負圧発生用ガスボンベ（負圧環境発生部）
１３，６３ 固定ベース
１３ｄ ガス噴出孔（シール部）
１３ｅ 溝部
１３ｆ ガス溝（不活性雰囲気維持部）
１４，６４ Ｏリング（シール部）
１５ シールドガスボンベ（不活性雰囲気維持部）
１６，６６ 可動ベース
１６ｅ 帯部
１７，６７ Ｏリング（不活性雰囲気維持部）
２０，７０ 負圧発生器（負圧環境発生部）
２２，７２ ノズル（負圧発生器）
２４，７４ ディフューザ（負圧発生器）
６３ｆ ガス溝（不活性雰囲気維持部）
６３ｇ リング溝（不活性雰囲気維持部）
Ｌ レーザ光路
ＬＡ レーザ光路の焦点
Ｗ 平板（被溶接物）
Ｗａ 開先（溶接線）
Ｗｂ 平板の表面
ＷＬ 溶接線

Claims (8)

1. レーザ光である溶接熱源と、
   被溶接物の前記溶接熱源による溶接が施される溶接線を囲んで該被溶接物の表面上に配置される固定ベースと、
   前記被溶接物の前記溶接線を前記固定ベースとともに覆い且つ前記溶接熱源と一体で該固定ベースに対して前記溶接線に沿って摺動する可動ベースと、
   前記固定ベースに配置されて、該固定ベース及び前記被溶接物間において前記溶接線を囲むシール部と、
   前記固定ベース及び前記可動ベースで覆われた前記被溶接物の前記溶接熱源としてのレーザ光が照射される前記溶接線の部分に負圧環境を生じさせる負圧環境発生部を備えている溶接装置。
2. 前記シール部は、前記固定ベースに保持されて前記被溶接物の表面に接触するＯリングである請求項１に記載の溶接装置。
3. 前記シール部は、前記固定ベースに形成されて前記被溶接物の表面に向けてガスが噴出する複数のガス噴出孔を含む請求項１に記載の溶接装置。
4. 前記固定ベース及び前記可動ベースで覆われた前記被溶接物の前記溶接線の部分を不活性雰囲気に保つ不活性雰囲気維持部を備えている請求項１〜３のいずれか一つの項に記載の溶接装置。
5. 前記固定ベース及び前記可動ベースの互いに摺動する各摺動部は、いずれか一方が凸条状を成し、いずれか他方が凹溝状を成している請求項１〜４のいずれか一つの項に記載の溶接装置。
6. 前記固定ベースは貫通孔を有し、前記可動ベースは、前記固定ベースの前記貫通孔に摺動可能に嵌合されるピストン状を成している請求項１〜４のいずれか一つの項に記載の溶接装置。
7. 前記負圧環境発生部は、前記被溶接物に照射されるレーザ光を横切る方向にガスを噴射するノズル、及び、前記ノズルと前記レーザ光を挟んで対峙して該ノズルから噴射されて前記レーザ光を横切ったガスを導入するディフューザを具備している請求項１〜６のいずれか一つの項に記載の溶接装置。
8. 被溶接物に溶接を行うに際して、
   レーザ光である溶接熱源による溶接が施される前記被溶接物の溶接線を囲むシール部を有する固定ベースを該被溶接物の表面上に配置し、
   前記被溶接物の前記溶接線を前記固定ベースとともに覆い且つ前記溶接熱源及び前記溶接線の部分に負圧環境を生じさせる負圧環境発生部と一体で該固定ベースに対して前記溶接線に沿って摺動する可動ベースを前記固定ベース上に配置した後、
   前記可動ベースを前記溶接熱源及び前記負圧環境発生部とともに前記溶接線に沿って移動させつつ溶接を行う溶接方法。

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