JP7168430B2

JP7168430B2 - レーザ溶接装置

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Publication number: JP7168430B2
Application number: JP2018227552A
Authority: JP
Inventors: 浩司竹本; 一喜宮本; 智章吉田; 大地住森; 博長谷川
Original assignee: Nadex Co Ltd
Current assignee: Nadex Co Ltd
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2022-11-09
Anticipated expiration: 2038-12-04
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Description

本発明は、レーザ溶接装置に関し、特に、ワークを溶接するレーザ光を照射するレーザ光照射部を備えるレーザ溶接装置に関する。

従来、ワークを溶接するレーザ光を照射するレーザ光照射部を備えるレーザ溶接装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、ワークが配置される内部空間を有するチャンバと、ワークを溶接するレーザ光を照射するレーザ光照射部と、チャンバ内の空気を吸引してチャンバ内を低圧にするポンプと、レーザ光照射部から照射されたレーザ光を透過可能なレーザ透過窓とを備えるレーザ溶接装置が開示されている。上記特許文献１のレーザ溶接装置では、低圧のチャンバ内においてワークを溶接する際に、溶接時に発生する金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓に付着しないように、シールドガスをレーザ透過窓側からチャンバ側に向けて導入するように構成されている。

特許第５２３４４７１号公報

上記特許文献１のレーザ溶接装置では、低圧下におけるワークの溶接時には、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓に付着するのを、シールドガスの導入により抑制している。しかしながら、低圧下においてワークを溶接した後、チャンバ内を大気圧に戻す際に低圧のチャンバ内に大気圧の空気を流入させた場合、低圧下における溶接時と比べて、流速の大きい流れがチャンバ内に発生する。このため、その流れによりチャンバ内の金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓に到達するのを、シールドガスの導入だけでは防ぐことが困難である。そこで、低圧下においてワークを溶接した後、チャンバを大気圧に戻す際に、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓に付着するのを抑制することが望まれている。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の１つの目的は、低圧下においてワークを溶接した後、チャンバを大気圧に戻す際に、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓に付着するのを抑制することが可能なレーザ溶接装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一の局面におけるレーザ溶接装置は、ワークが配置される内部空間を有するチャンバと、ワークを溶接するレーザ光を照射するレーザ光照射部と、チャンバ内の空気を吸引し、チャンバ内を低圧にするポンプと、レーザ光照射部から照射されたレーザ光を透過可能なレーザ透過窓と、レーザ透過窓に対してチャンバ側に配置され、レーザ溶接後にチャンバ内の圧力を大気圧に戻す際に閉じられるシャッタと、を備える。

本発明の一の局面によるレーザ溶接装置では、上記のように、レーザ透過窓に対してチャンバ側に配置され、レーザ溶接後にチャンバ内の圧力を大気圧に戻す際に閉じられるシャッタを設ける。これにより、低圧下においてワークを溶接した後、チャンバを大気圧に戻す際に、チャンバ内の金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓へ到達するのを抑制することができるので、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓に付着するのを抑制することができる。その結果、レーザ透過窓に粒子が付着してレーザ光の透過が遮られるのを抑制することができるので、レーザ光によるワークの溶接を安定して行うことができる。また、シャッタを設けることにより、流速の大きな流れを生じさせないように徐々にチャンバ内を大気圧に戻す必要がなく、急速にチャンバ内を大気圧に戻すことができる。これにより、大気圧に戻すまでの時間を短くすることができるので、ワークを溶接する生産効率が低下するのを抑制することができる。

上記一の局面によるレーザ溶接装置において、好ましくは、チャンバに設けられ、チャンバ内の圧力を大気圧に戻す際に開けられる開放部と、チャンバ内の圧力を大気圧に戻す際に、レーザ光照射部によるレーザ光の照射を停止してから、シャッタを閉じ、その後、開放部を開く制御を行う制御部と、をさらに備える。このように構成すれば、レーザ光の照射を停止してからシャッタを閉じることにより、レーザ光がシャッタに遮られるのを抑制することができる。また、シャッタを閉じた後、開放部を開くことによりチャンバ内に大気圧の空気が流れ込んで流速の大きい流れが発生したとしても、その流れがレーザ透過窓に到達するのを抑制することができる。これにより、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓に付着するのを効果的に抑制することができる。

上記一の局面によるレーザ溶接装置において、好ましくは、シャッタは、閉じた際に、溶接時に発生する金属蒸気が固化した粒子を通さない材質により構成されている。このように構成すれば、シャッタを閉じることにより、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓に到達するのを確実に抑制することができる。

上記一の局面によるレーザ溶接装置において、好ましくは、レーザ光照射部から照射されたレーザ光が通過するとともに、チャンバと連通する筒状部をさらに備え、レーザ透過窓およびシャッタは、筒状部に配置されている。このように構成すれば、レーザ光が通過できる程度の内部寸法を有する筒状部をシャッタにより閉塞することができるので、ワークが配置される比較的大きな容積のチャンバの一部をシャッタにより閉塞する場合に比べて、シャッタにより閉塞する面積を小さくすることができる。これにより、シャッタが大型化するのを抑制することができる。

この場合、好ましくは、筒状部は、レーザ透過窓およびシャッタが配置された第１筒状部と、第１筒状部に対してチャンバ側に隣接して配置され、レーザ光の光軸方向に垂直な断面において第１筒状部よりも大きい面積を有する第２筒状部とを含む。このように構成すれば、第２筒状部よりも小さい断面積を有する第１筒状部をシャッタにより閉塞することができるので、シャッタが大型化するのを効果的に抑制することができる。また、第２筒状部によりワーク（チャンバ）とレーザ透過窓との間の空間の体積を大きくすることができるので、低圧下においてワークを溶接する際に、ワークの溶接位置から発生する金属蒸気がレーザ透過窓に到達するのを抑制することがことができる。その結果、溶接する際および溶接後に大気圧に戻す際の両方で金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓に付着するのを抑制することができる。

上記一の局面によるレーザ溶接装置において、好ましくは、レーザ透過窓のチャンバ側に配置され、チャンバ側に向けて不活性ガスを導入するガス導入部をさらに備える。このように構成すれば、低圧下においてワークを溶接する際に、ワークの溶接位置から発生する金属蒸気を、不活性ガスによりチャンバ側に押し返すことができるので、金属蒸気がレーザ透過窓に到達するのを効果的に抑制することがことができる。

この場合、好ましくは、ガス導入部は、シャッタとレーザ透過窓との間に配置されている。このように構成すれば、シャッタによりガス導入部とチャンバとを隔てることができるので、低圧下においてワークを溶接した後、チャンバを大気圧に戻す際に、金属蒸気が固化した粒子がガス導入部に到達するのを抑制することができる。これにより、ガス導入部に粒子が付着して詰まるのを抑制することができる。また、レーザ透過窓が配置された空間が低圧の状態でシャッタにより閉塞された場合でも、ガス導入部から不活性ガスを導入することにより、圧力を上げることができるので、レーザ透過窓が配置された空間がチャンバ側よりも低圧になるのを抑制することができる。これにより、シャッタを開けた際に、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓側に侵入するのを抑制することができる。

上記ガス導入部がシャッタとレーザ透過窓との間に配置されている構成において、好ましくは、シャッタの開閉を制御する制御部を備え、制御部は、ポンプによりチャンバ内を低圧にする際に、ガス導入部から不活性ガスが導入されている状態で、シャッタを開ける制御を行うように構成されている。このように構成すれば、レーザ透過窓が配置された空間がチャンバ側よりも低圧になるのを効果的に抑制することができるので、シャッタを開けた際に、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓側に侵入するのを効果的に抑制することができる。

上記一の局面によるレーザ溶接装置において、好ましくは、シャッタは、ゲートバルブを含む。このように構成すれば、ゲートバルブによりレーザ透過窓が配置された空間をチャンバ側に対して確実に密閉することができる。

本発明によれば、上記のように、低圧下においてワークを溶接した後、チャンバを大気圧に戻す際に、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓に付着するのを抑制することができる。

一実施形態によるレーザ溶接装置の全体構成を示した模式的な断面図である。一実施形態によるレーザ溶接装置におけるチャンバと筒状部とを示した模式的な断面図である。一実施形態によるレーザ溶接装置のシャッタが閉じた状態を示した図である。一実施形態によるレーザ溶接装置のシャッタが開いた状態を示した図である。一実施形態によるレーザ溶接装置の制御部によるワーク入替処理を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を説明する。

まず、図１～図４を参照して、本発明の一実施形態によるレーザ溶接装置１の構成について説明する。

（レーザ溶接装置）
レーザ溶接装置１は、図１に示すように、エンジンからトランスミッションのシャフトに回転トルクを伝達するトルクコンバータ１００（以下、ワークＷ）に対して、レーザ光Ｌによる溶接を行うように構成されている。具体的には、レーザ溶接装置１は、レーザ光照射部２と、チャンバ３と、脚部４と、筒状部５と、不活性ガス供給部６と、シャッタ７（図２参照）と、真空計８と、真空ポンプ９と、支持部１０と、回転駆動機構１１とを備えている。また、レーザ溶接装置１は、各部を制御する制御部２００を備えている。なお、真空ポンプ９は、特許請求の範囲の「ポンプ」の一例である。

レーザ光照射部２は、ワークＷを溶接するレーザ光Ｌを照射するように構成されている。ここで、レーザ光照射部２は、ＣＯ₂レーザ、ＹＡＧ（ＹｔｔｒｉｕｍＡｌｕｍｉｎｉｕｍＧａｒｎｅｔ）レーザ、ファイバーレーザまたはディスクレーザなどの公知のレーザを使用する。具体的には、レーザ光照射部２は、レーザ光Ｌを発生させるレーザ発振機２ａと、レーザ発振機２ａにおいて発生したレーザ光Ｌの焦点を調節する光学系２ｂとを含んでいる。また、レーザ光照射部２は、長焦点（焦点距離Ｆ：約９００［ｍｍ］）である。なお、ワークＷにおいて、レーザ光照射部２からのレーザ光Ｌが当たる個所を加工点Ｐとする。

ここで、レーザ光照射部２において光学系２ｂから出射したレーザ光Ｌの光軸が延びる方向を光軸方向Ａ１とする。また、光軸方向Ａ１および上下方向Ａ２に直交する方向を、幅方向Ａ３とする。

チャンバ３は、図１および図２に示すように、内部にワークＷを収容可能なように構成されている。具体的には、チャンバ３は、上壁部３ａと、下壁部３ｂと、上壁部３ａと下壁部３ｂとの間に設けられる側壁部３ｃと、上壁部３ａ、下壁部３ｂおよび側壁部３ｃに囲まれた内部空間３ｄとを含んでいる。側壁部３ｃは、レーザ光Ｌが通過する開口３１ａが形成された第１側壁部３１と、光軸方向Ａ１において第１側壁部３１に対向する第２側壁部３２とを有している。第２側壁部３２には、低圧にされたチャンバ３内の圧力を大気圧に戻す際に開放される開放弁１３が設けられている。また、側壁部３ｃは、真空ポンプ９に接続される排気口１２が形成された第３側壁部３３と、幅方向Ａ３において第３側壁部３３に対向する第４側壁部３４とを有している。ここで、チャンバ３は、アルミニウムなどの金属により形成されている。なお、開放弁１３は、特許請求の範囲の「開放部」の一例である。

また、チャンバ３では、真空計８および真空ポンプ９を用いて内部空間３ｄの圧力を調節することにより、内部空間３ｄが低真空雰囲気（約０．１ｋＰａ）に設定される。すなわち、チャンバ３は、ワークＷが配置される低圧の内部空間３ｄを有している。

脚部４は、上下方向Ａ２に延びており、チャンバ３を下方側から支持する。脚部４では、上端部が下壁部３ｂの下端部に取り付けられ、下端部が床に取り付けられている。

筒状部５は、レーザ光照射部２からのレーザ光Ｌが透過するとともに、チャンバ３と連通する。詳細には、筒状部５は、光軸方向Ａ１における入射側に配置され、レーザ光Ｌを透過可能なレーザ透過窓２０を有する円管形状の第１筒状部５０と、レーザ光Ｌが通過する空間６０ａを有するとともに、第１筒状部５０の光軸方向Ａ１の出射側に隣接する矩形管形状の第２筒状部６０とを含んでいる。ここで、第１筒状部５０は、レーザ光Ｌを通過させる空間５０ａを有している。第１筒状部５０の空間５０ａは、チャンバ３の内部空間３ｄに第２筒状部６０の空間６０ａを介して連通する。筒状部５には、第１筒状部５０の空間５０ａと第２筒状部６０の空間６０ａとを合わせた内部空間５ａが形成されている。

これにより、レーザ光照射部２からのレーザ光Ｌは、レーザ透過窓２０、第１筒状部５０の空間５０ａ、第２筒状部６０の空間６０ａおよびチャンバ３の内部空間３ｄの順に通過してワークＷに到達する。

不活性ガス供給部６は、筒状部５内に不活性ガス（窒素、アルゴン、二酸化炭素またはヘリウムなど）を供給するように構成されている。具体的には、不活性ガスを貯留する不活性ガス貯留部６ａと、不活性ガス貯留部６ａから供給された不活性ガスを筒状部５の内部空間５ａに噴射するガス噴射ノズル６ｂとを含んでいる。なお、ガス噴射ノズル６ｂは、特許請求の範囲の「ガス導入部」の一例である。

シャッタ７は、レーザ透過窓２０よりも光軸方向Ａ１の出射側の内部空間５ａを遮断するように構成されている。具体的には、シャッタ７は、光軸方向Ａ１と直交する方向に移動することにより、第１筒状部５０のレーザ透過窓２０からシャッタ７までの空間と、チャンバ３の内部空間３ｄとの連通または遮断を切替可能に構成されている。シャッタ７は、第１筒状部５０に配置されている。

真空計８は、電離真空計などの公知の真空計を使用する。真空ポンプ９は、ロータリ型真空ポンプなどの公知の真空ポンプを使用する。真空ポンプ９は、チャンバ３内の空気を吸引してチャンバ３の内部空間３ｄを低圧にするように構成されている。

支持部１０は、上下方向Ａ２に沿った回転軸線Ｒ回りにワークＷを回転可能に支持するように構成されている。支持部１０は、回転駆動機構１１に接続されている。これにより、支持部１０は、回転駆動機構１１の駆動により回転軸線Ｒ回りに回転する。また、ワークＷは、支持部１０に取り付けられているので、支持部１０の回転軸線Ｒ回りの回転に伴い回転する。

回転駆動機構１１は、支持部１０を回転軸線Ｒ回りに回転させるように構成されている。具体的には、回転駆動機構１１は、モータ１１ａと、一端部をモータ１１ａに架け、他端部を支持部１０に架けるベルト１１ｂと、支持部１０を支持する軸受１１ｃとを含んでいる。

レーザ透過窓２０は、レーザ光照射部２から照射されたレーザ光を透過可能に構成されている。また、レーザ透過窓２０は、空気を通さないように構成されている。これにより、チャンバ３内を低圧に保つことが可能である。レーザ透過窓２０は、石英ガラスにより形成されている。また、レーザ透過窓２０は、レーザ光Ｌの径よりも大きい直径を有する円板状に形成されている。

筒状部５は、レーザ透過窓２０およびシャッタ７が配置された第１筒状部５０と、第１筒状部５０に対してチャンバ３側に隣接して配置され、レーザ光Ｌの光軸方向Ａ１に垂直な断面において第１筒状部５０よりも大きい面積を有する第２筒状部６０とを含む。つまり、レーザ透過窓２０およびシャッタ７は、筒状部５に配置されている。

第１筒状部５０は、光軸方向Ａ１におけるチャンバ３側の端部に開口５１を有する円筒形状を有している。すなわち、第１筒状部５０の光軸方向Ａ１に直交する断面形状は、円形形状を有している。

第２筒状部６０は、矩形断面形状の角筒形状を有している。すなわち、第２筒状部６０の光軸方向Ａ１に直交する断面形状は、矩形形状を有している。なお、第２筒状部６０は、四角形以外の多角形や楕円などの断面形状を有していてもよい。また、第２筒状部６０は、光軸方向Ａ１に沿って一定の断面形状を有している。また、第２筒状部６０は、光軸方向Ａ１において、第１筒状部５０よりも大きい長さを有している。また、第２筒状部６０は、上下方向Ａ２および幅方向Ａ３においても、第１筒状部５０よりも大きい長さを有している。つまり、第２筒状部６０の空間６０ａの容積は、第１筒状部５０の空間５０ａの容積よりも大きい。

ここで、ワークＷの加工点Ｐにレーザ光Ｌを照射した場合、加工点Ｐ（溶接位置）からワークＷに由来する金属蒸気が発生する。金属蒸気は、発生後冷やされて、粒状の固体（ヒューム）になる。金属蒸気は、加工点Ｐからレーザ光Ｌの照射側に発生する。発生した金属の粒子は、主に排気口１２から吸われて排出される。ただし、排気口１２に吸われずに、ワークＷが配置されるチャンバ３の内部空間３ｄまたは筒状部５の内部空間５ａに金属の粒子が残る。発生する金属の粒子は、粒径が約０．１μｍ程度である。

排気口１２は、真空ポンプ９に接続されている。排気口１２は、光軸方向Ａ１において、ワークＷと筒状部５との間の側壁部３ｃに設けられている。また、排気口１２は、幅方向Ａ３において、ワークＷの回転方向の下流側の側壁部３ｃ（第３側壁部３３）に設けられている。これにより、排気の流れをワークＷから離れる方向に向けることができるので、ワークＷの溶接部分に速い気流が発生するのを抑制することができる。これにより、溶接部分が波打つのを抑制することが可能である。

開放弁１３は、チャンバ３に設けられている。具体的には、開放弁１３は、光軸方向Ａ１において、ワークＷに対して筒状部５とは反対側の側壁部３ｃ（第２側壁部３２）に設けられている。開放弁１３は、チャンバ３内を低圧にする場合に閉じられて、大気圧に戻す場合に開けられる。

ここで、本実施形態では、図３に示すように、シャッタ７は、レーザ透過窓２０に対してチャンバ３側に配置され、レーザ溶接後にチャンバ３内の圧力を大気圧に戻す際に閉じられるように構成されている。また、シャッタ７は、閉じた際に、溶接時に発生する金属蒸気が固化した粒子を通さない材質により構成されている。具体的には、シャッタ７は、金属材料により形成されている。また、シャッタ７は、ゲートバルブを含んでいる。つまり、シャッタ７は、閉じた際にレーザ透過窓２０が配置される空間をチャンバ３に対して密閉する。

また、シャッタ７は、図３および図４に示すように、可動部７１と、一対の固定部７２とを含んでいる。可動部７１は、一対の固定部７２の間に挟まれるように配置されている。可動部７１は、板状に形成されている。固定部７２は、円形の開口が設けられている。円形の開口は、通過するレーザ光Ｌの直径よりも大きい直径を有するように形成されている。固定部７２の開口は、可動部７１の移動により、開放／閉塞が切り替えられるように構成されている。つまり、一対の固定部７２は、筒状部５の第１筒状部５０に固定されている。また、可動部７１は、一対の固定部７２に対して移動可能に構成されている。また、シャッタ７は、制御部２００により開閉の切り替えが制御されるように構成されている。

ガス噴射ノズル６ｂは、レーザ透過窓２０のチャンバ３側に配置されている。また、ガス噴射ノズル６ｂは、チャンバ３側に向けて不活性ガスを導入するように構成されている。また、ガス噴射ノズル６ｂは、シャッタ７とレーザ透過窓２０との間に配置されている。つまり、ガス噴射ノズル６ｂは、シャッタ７が閉塞された場合、チャンバ３に対して、レーザ透過窓２０側の空間に隔離される。

ガス噴射ノズル６ｂは、中央にレーザ光Ｌを通す貫通口が開けられている。また、ガス噴射ノズル６ｂは、貫通口の内壁に周状に不活性ガスを噴射する噴射口が形成されている。

制御部２００は、レーザ溶接装置１の各部を制御するように構成されている。具体的には、制御部２００は、レーザ光照射部２によるレーザ光Ｌの照射を制御するように構成されている。また、制御部２００は、チャンバ３の開閉を制御するように構成されている。また、制御部２００は、不活性ガス供給部６による不活性ガスの供給を制御するように構成されている。また、制御部２００は、シャッタ７の開閉を制御するように構成されている。また、制御部２００は、真空計８による真空計測の計測結果を取得するように構成されている。また、制御部２００は、真空ポンプ９の駆動を制御するように構成されている。また、制御部２００は、回転駆動機構１１の駆動を制御するように構成されている。また、制御部２００は、開放弁１３の開閉を制御するように構成されている。

ここで、本実施形態では、制御部２００は、チャンバ３内の圧力を大気圧に戻す際に、レーザ光照射部２によるレーザ光Ｌの照射を停止してから、シャッタ７を閉じ、その後、開放弁１３を開く制御を行うように構成されている。また、制御部２００は、真空ポンプ９によりチャンバ３内を低圧にする際に、ガス噴射ノズル６ｂから不活性ガスが導入されている状態で、シャッタ７を開ける制御を行うように構成されている。

（ワーク入替処理）
次に、図５を参照して、制御部２００によるワークＷの入替処理について説明する。ワークＷの入替処理は、先行するワークＷの溶接処理が終了して、チャンバ３内の先行するワークＷを後続のワークＷに入れ替える際に行われる。

図５のステップＳ１において、レーザ光Ｌの照射が停止される。これにより、先行するワークＷの溶接が終了する。ステップＳ２において、図３に示すように、シャッタ７が閉じられる。これにより、ワークＷが配置されたチャンバ３とレーザ透過窓２０およびガス噴射ノズル６ｂが配置された空間とが隔てられる。

ステップＳ３において、開放弁１３が開放される。これにより、ワークＷが配置されたチャンバ３内が大気圧に戻される（復圧される）。ステップＳ４において、チャンバ３が開けられる。具体的には、チャンバ３からワークＷが取り出せるように、チャンバ３が開放される。

ステップＳ５において、チャンバ３から先行するワークＷが搬出される。これにより、チャンバ３にワークＷが無い状態となる。ステップＳ６において、チャンバ３に後続するワークＷが搬入される。これにより、チャンバ３に次に溶接を行うワークＷが配置される。

ステップＳ７において、チャンバ３が閉じられる。ステップＳ８において、開放弁１３が閉塞される。

ステップＳ９において、図４に示すように、シャッタ７が開かれる。なお、シャッタ７を開く際には、ガス噴射ノズル６ｂから不活性ガスが筒状部５内に導入されている状態である。ステップＳ１０において、真空ポンプ９がＯＮにされて、チャンバ３内の真空引きが開始される。これにより、ワーク入替処理が終了する。なお、真空引きが終了すると、レーザ光Ｌの照射が開始され、後続のワークＷの溶接処理が開始される。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、レーザ透過窓２０に対してチャンバ３側に配置され、レーザ溶接後にチャンバ３内の圧力を大気圧に戻す際に閉じられるシャッタ７を設ける。これにより、低圧下においてワークＷを溶接した後、チャンバ３を大気圧に戻す際に、チャンバ３内の金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓２０へ到達するのを抑制することができるので、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓２０に付着するのを抑制することができる。その結果、レーザ透過窓２０に粒子が付着してレーザ光Ｌの透過が遮られるのを抑制することができるので、レーザ光ＬによるワークＷの溶接を安定して行うことができる。また、シャッタ７を設けることにより、流速の大きな流れを生じさせないように徐々にチャンバ３内を大気圧に戻す必要がなく、急速にチャンバ３内を大気圧に戻すことができる。これにより、大気圧に戻すまでの時間を短くすることができるので、ワークＷを溶接する生産効率が低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、チャンバ３内の圧力を大気圧に戻す際に、レーザ光照射部２によるレーザ光Ｌの照射を停止してから、シャッタ７を閉じ、その後、開放弁１３を開く制御を行う制御部２００を設ける。これにより、レーザ光Ｌの照射を停止してからシャッタ７を閉じることにより、レーザ光Ｌがシャッタ７に遮られるのを抑制することができる。また、シャッタ７を閉じた後、開放弁１３を開くことによりチャンバ３内に大気圧の空気が流れ込んで流速の大きい流れが発生したとしても、その流れがレーザ透過窓２０に到達するのを抑制することができる。その結果、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓２０に付着するのを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、シャッタ７を、閉じられた際に、溶接時に発生する金属蒸気が固化した粒子を通さない材質により構成する。これにより、シャッタ７を閉じることにより、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓２０に到達するのを確実に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、レーザ光照射部２から照射されたレーザ光Ｌが通過するとともに、チャンバ３と連通する筒状部５を設け、レーザ透過窓２０およびシャッタ７を、筒状部５に配置する。これにより、レーザ光Ｌが通過できる程度の内部寸法を有する筒状部５をシャッタ７により閉塞することができるので、ワークＷが配置される比較的大きな容積のチャンバ３の一部をシャッタ７により閉塞する場合に比べて、シャッタ７により閉塞する面積を小さくすることができる。これにより、シャッタ７が大型化するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、筒状部５は、レーザ透過窓２０およびシャッタ７が配置された第１筒状部５０と、第１筒状部５０に対してチャンバ３側に隣接して配置され、レーザ光Ｌの光軸方向（Ａ１）に垂直な断面において第１筒状部５０よりも大きい面積を有する第２筒状部６０とを含んでいる。これにより、第２筒状部６０よりも小さい断面積を有する第１筒状部５０をシャッタ７により閉塞することができるので、シャッタ７が大型化するのを効果的に抑制することができる。また、第２筒状部６０によりワークＷ（チャンバ３）とレーザ透過窓２０との間の空間の体積を大きくすることができるので、低圧下においてワークＷを溶接する際に、ワークＷの溶接位置（加工点Ｐ）から発生する金属蒸気がレーザ透過窓２０に到達するのを抑制することがことができる。その結果、溶接する際および溶接後に大気圧に戻す際の両方で金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓２０に付着するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、レーザ透過窓２０のチャンバ３側に配置され、チャンバ３側に向けて不活性ガスを導入するガス噴射ノズル６ｂを設ける。これにより、低圧下においてワークＷを溶接する際に、ワークＷの溶接位置（加工点Ｐ）から発生する金属蒸気を、不活性ガスによりチャンバ３側に押し返すことができるので、金属蒸気がレーザ透過窓２０に到達するのを効果的に抑制することがことができる。

また、本実施形態では、上記のように、ガス噴射ノズル６ｂを、シャッタ７とレーザ透過窓２０との間に配置する。これにより、シャッタ７によりガス噴射ノズル６ｂとチャンバ３とを隔てることができるので、低圧下においてワークＷを溶接した後、チャンバ３を大気圧に戻す際に、金属蒸気が固化した粒子がガス噴射ノズル６ｂに到達するのを抑制することができる。その結果、ガス噴射ノズル６ｂに粒子が付着して詰まるのを抑制することができる。また、レーザ透過窓２０が配置された空間が低圧の状態でシャッタ７により閉塞された場合でも、ガス噴射ノズル６ｂから不活性ガスを導入することにより、圧力を上げることができるので、レーザ透過窓２０が配置された空間がチャンバ３側よりも低圧になるのを抑制することができる。これにより、シャッタ７を開けた際に、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓２０側に侵入するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部２００を、真空ポンプ９によりチャンバ３内を低圧にする際に、ガス噴射ノズル６ｂから不活性ガスが導入されている状態で、シャッタ７を開ける制御を行うように構成する。これにより、レーザ透過窓２０が配置された空間がチャンバ３側よりも低圧になるのを効果的に抑制することができるので、シャッタ７を開けた際に、金属蒸気が固化した粒子がレーザ透過窓２０側に侵入するのを効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、シャッタ７は、ゲートバルブを含む。これにより、ゲートバルブによりレーザ透過窓２０が配置された空間をチャンバ３側に対して確実に密閉することができる。

（変形例）
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、ワークがトルクコンバータである例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ワークは、トルクコンバータ以外であってもよい。

また、上記実施形態では、レーザ光照射部は、長焦点（焦点距離Ｆ：約９００［ｍｍ］）である例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、レーザ光照射部は、約９００［ｍｍ］を越える焦点距離を有していてもよい。また、レーザ光照射部は、約９００［ｍｍ］未満の焦点距離を有していてもよい。

また、上記実施形態では、シャッタがゲートバルブを含む構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、シャッタは、ゲートバルブ以外により構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、シャッタが制御部の制御により開閉される構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、シャッタは、操作者の操作により開閉されてもよい。

また、上記実施形態では、シャッタを閉じることによりレーザ透過窓が配置される空間を密閉する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、シャッタに金属蒸気が固化した粒子を通さないフィルタを用いてもよい。これにより、シャッタを閉じた場合に、金属蒸気が固化した粒子を通さずに、空気を通すことができるので、レーザ透過窓に粒子が到達して付着するのを抑制しながら、レーザ透過窓が配置される空間をチャンバとともに減圧および復圧することが可能である。

また、上記実施形態では、排気口を、チャンバの側壁部に形成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、排気口を、ワークの回転方向に対応させて上壁部、下壁部または他の面の側壁部に形成してもよい。

また、上記実施形態では、不活性ガスを導入するガス噴射ノズル（ガス導入部）を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ガス導入部を設けなくてもよい。

また、上記実施形態では、不活性ガスを導入するガス噴射ノズル（ガス導入部）を、シャッタとレーザ透過窓との間に配置する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ガス導入部をシャッタに対してチャンバ側に設けてもよい。

また、上記実施形態では、開放弁（開放部）を、チャンバの筒状部とは反対側の側壁部に設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、開放部を、チャンバの上壁部、下壁部または他の面の側壁部に設けてもよいし、筒状部に設けてもよい。

また、上記実施形態では、シャッタに対してレーザ透過窓側をガス噴射ノズル（ガス導入部）による不活性ガスの導入により大気圧に戻す構成の例を示したが、本発明はこれに限れない。本発明では、シャッタに対してレーザ透過窓側にも開放部を設け、シャッタを閉じた後に、開放部を開くことにより、透過窓が配置される空間の圧力を大気圧に戻すようにしてもよい。

また、上記実施形態では、説明の便宜上、制御部の処理動作を処理フローに沿って順番に処理を行うフロー駆動型のフローチャートを用いて説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、制御部の処理動作を、イベント単位で処理を実行するイベント駆動型（イベントドリブン型）の処理により行ってもよい。この場合、完全なイベント駆動型で行ってもよいし、イベント駆動およびフロー駆動を組み合わせて行ってもよい。

１レーザ溶接装置
２レーザ光照射部
３チャンバ
３ｄ内部空間
５筒状部
６ｂガス噴射ノズル（ガス導入部）
７シャッタ
９真空ポンプ（ポンプ）
１３開放弁（開放部）
２０レーザ透過窓
５０第１筒状部
６０第２筒状部
１００トルクコンバータ（ワーク）
２００制御部
Ｌレーザ光
Ｗワーク

Claims

ワークが配置される内部空間を有するチャンバと、
前記ワークを溶接するレーザ光を照射するレーザ光照射部と、
前記チャンバ内の空気を吸引し、前記チャンバ内を低圧にするポンプと、
前記レーザ光照射部から照射されたレーザ光を透過可能なレーザ透過窓と、
前記レーザ透過窓に対して前記チャンバ側に配置され、レーザ溶接後に前記チャンバ内の圧力を大気圧に戻す際に閉じられるシャッタと、を備える、レーザ溶接装置。
前記チャンバに設けられ、前記チャンバ内の圧力を大気圧に戻す際に開けられる開放部と、
前記チャンバ内の圧力を大気圧に戻す際に、前記レーザ光照射部によるレーザ光の照射を停止してから、前記シャッタを閉じ、その後、前記開放部を開く制御を行う制御部と、をさらに備える、請求項１に記載のレーザ溶接装置。
前記シャッタは、閉じた際に、溶接時に発生する金属蒸気が固化した粒子を通さない材質により構成されている、請求項１または２に記載のレーザ溶接装置。
前記レーザ光照射部から照射されたレーザ光が通過するとともに、前記チャンバと連通する筒状部をさらに備え、
前記レーザ透過窓および前記シャッタは、前記筒状部に配置されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のレーザ溶接装置。
前記筒状部は、前記レーザ透過窓および前記シャッタが配置された第１筒状部と、前記第１筒状部に対して前記チャンバ側に隣接して配置され、レーザ光の光軸方向に垂直な断面において前記第１筒状部よりも大きい面積を有する第２筒状部とを含む、請求項４に記載のレーザ溶接装置。
前記レーザ透過窓の前記チャンバ側に配置され、前記チャンバ側に向けて不活性ガスを導入するガス導入部をさらに備える、請求項１～５のいずれか１項に記載のレーザ溶接装置。
前記ガス導入部は、前記シャッタと前記レーザ透過窓との間に配置されている、請求項６に記載のレーザ溶接装置。
前記シャッタの開閉を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記ポンプにより前記チャンバ内を低圧にする際に、前記ガス導入部から不活性ガスが導入されている状態で、前記シャッタを開ける制御を行うように構成されている、請求項７に記載のレーザ溶接装置。
前記シャッタは、ゲートバルブを含む、請求項１～８のいずれか１項に記載のレーザ溶接装置。