JPH06292989A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クランプ治具を用いて固定した２枚以上の金
属板にレーザ溶接を行う際に、金属板を固定するクラン
プ力を十分に確保することができるようにする。 【構成】 ２枚の薄い金属板２ａ及び２ｂは、クランプ
治具３に挟み込まれ、ボルト３ｃで締めつけられ固定さ
れる。クランプ治具３の抑え部材３ｂの内部には、シー
ルドガス導入通路４及びシールドガス噴射口４ａが設け
られている。シールドガス５は、シールドガス導入通路
４に入った後、シールドガス噴射口４ａから噴射され
る。したがって、加工ヘッドからはレーザビーム１０だ
けを照射すればよく、狭い溶接箇所２ｈにレーザビーム
１０だけを照射できる。このため、クランプ治具３に面
取り等の形状変更をする必要がなく、その分クランプ力
を強めて金属板同士を強く締めつけることができる。し
たがって、金属板２ａ、２ｂ間に隙間が生じたりせず、
アンダーカットやブローホール等も発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はクランプ治具を用いて固
定した２枚以上の金属板にレーザビームを集光照射する
と共にシールドガスを噴射してレーザ溶接するレーザ加
工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザによる溶接では、溶接箇所
から酸素を除去するためのシールドガスを加工ヘッドに
付随したノズルなどで導いていた。この方法によると、
レーザビームとシールドガスは一つの加工ヘッドから同
一方向に出射するので、常にレーザビームの集光点にシ
ールドガスを供給できる。

【０００３】一方、薄い金属板を重ね合わせてレーザ溶
接する場合には、金属板を密着させて置く必要がある。
これは、図５に示すように、重ね合わせた薄い金属板２
１及び２２へのレーザ溶接が母材をレーザビーム２０で
溶融固化させて行われるために、金属板２１と金属板２
２の間に隙間があると、溶融した金属が金属板２１、２
２間を埋め、アンダーカット２３やブローホールを誘発
するからである。

【０００４】このような隙間は溶接の熱歪みによっても
発生するので、金属板２１及び２２の溶接箇所近傍を強
い力で密着させることが必要になる。そのためのクラン
プ治具について図６を用いて説明する。

【０００５】図６は従来のクランプ治具を示す図であ
る。図において、クランプ治具３００は、基礎部材３１
０と抑え部材３２０とから成る。２枚の薄い金属板２１
ａ及び２２ａは、そのクランプ治具３００の基礎部材３
１０と抑え部材３２０との間に挟み込まれ、ボルト３３
０で締めつけられ固定される。レーザ加工装置の加工ヘ
ッド１１はその締めつけ部分２５に沿って紙面に垂直方
向に移動しつつ、２枚の金属板２１ａ及び２２ａにレー
ザ溶接を施す。

【０００６】ところで、この加工ヘッド１１は、レーザ
ビーム１０とシールドガスを同時に出射するように構成
されているため、全体的に大きなものになる。一方、レ
ーザ溶接はクランプ治具３００に近い位置で行うため、
加工ヘッド１１とクランプ治具３００とは互いに干渉し
てしまう。加工ヘッド１１からシールドガスも噴射させ
るため、この点からも、加工ヘッドをクランプ治具３０
０に接近させる必要があり、加工ヘッド１１とクランプ
治具３００とは互いに干渉しやすくなる。この干渉を避
けるために、クランプ治具３００の抑え部材３２０に面
取りを施し、加工ヘッド１１もその面に沿って傾けて溶
接するなどの工夫が必要であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにク
ランプ治具３００の抑え部材３２０の形状を変更する
と、クランプ力の不足につながり、２枚の金属板２１ａ
及び２２ａの抑えが不十分となり、金属板２１ａ及び２
２ａ間に隙間が生じてしまう。したがって、レーザ溶接
を行っても、上述したようなアンダーカット２３やブロ
ーホール等の不具合が発生していた。また、レーザビー
ムを斜めから入射させることにより、溶接速度も低くな
ってしまっていた。

【０００８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、レーザ溶接時に金属板を固定するクランプ力
を十分に確保することができるようにしたレーザ加工装
置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、クランプ治具を用いて固定した２枚以上
の金属板にレーザビームを集光照射すると共にシールド
ガスを噴射してレーザ溶接するレーザ加工装置におい
て、前記シールドガスを噴射させるシールドガス噴射口
を前記クランプ治具に設けたことを特徴とするレーザ加
工装置が、提供される。

【００１０】

【作用】クランプ治具にシールドガス噴射口を設け、レ
ーザ溶接時には、そのシールドガス噴射口からシールド
ガスを溶接箇所に吹きつけるようにした。このため、加
工ヘッドはレーザビームだけを集光照射させればよく、
全体的に小型化することができる。また、その先端のノ
ズルそのものを省略することもできる。したがって、加
工ヘッドとクランプ治具との干渉を回避するためのクラ
ンプ治具の形状を変更させる必要もなく、その分クラン
プ力を強めて金属板同士を強く締めつけることができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明に係るクランプ治具の構成を示す
図である。図において、クランプ治具３は、基礎部材３
ａと抑え部材３ｂとから成る。基礎部材３ａの一端面側
には、その縁端側に突出部分３ｅを残すようにして切り
欠いた切り欠き部分３ｄが形成されている。

【００１２】２枚の薄い金属板２ａ及び２ｂは、基礎部
材３ａの切り欠き部分３ｄと抑え部材３ｂの端面３ｂ₁
との間に挟み込まれ、ボルト３ｃで締めつけられ固定さ
れる。その際に、基礎部材３ａの突出部分３ｅと抑え部
材３ｂの端面３ｂ₁ とが接合するようになっている。

【００１３】抑え部材３ｂには、シールドガス導入通路
４が設けられている。このシールドガス導入通路４の構
成を図２を用いて説明する。図２は図１のＡ−Ａ断面を
示す図である。図において、抑え部材３ｂの内部には、
その長手方向に沿ってシールドガス導入通路４が設けら
れ、そのシールドガス導入通路４からはさらにシールド
ガス噴射口４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄが分岐して設けら
れている。シールドガス５は、ここでは図示されていな
いガスボンベから供給され、ガス管５ａ及びガス導入口
５ｂを経由してシールドガス導入通路４に入った後、各
シールドガス噴射口４ａ等から噴射される。

【００１４】また、レーザビーム１０は、加工ヘッド
（図示せず）で集光され、クランプ治具３で固定された
２枚の金属板２ａ及び２ｂの溶接箇所２ｈに照射され
る。このレーザ溶接は、クランプ治具３の側壁に沿って
矢印６０方向に行われ、各シールドガス噴射口４ａ等か
ら噴射されるシールドガスは、その溶接箇所２ｈに吹き
つけられる。

【００１５】このように、本実施例では、クランプ治具
３にシールドガス導入通路４及びシールドガス噴射口４
ａ等を設け、シールドガス５をクランプ治具３側から供
給できるようにした。このため、加工ヘッドにシールド
ガスを供給するための機構を設ける必要がなく、全体的
に加工ヘッドを小型化することができる。また、その先
端のノズルそのものも省略することができる。したがっ
て、溶接箇所２ｈがクランプ治具３の側壁に接近してい
て狭い部分に溶接しなければならない場合でも、図１に
示すように、その狭い溶接箇所２ｈにレーザビーム１０
だけを照射できる。

【００１６】従来は、加工ヘッドからシールドガスも吹
きつけていたために、その加工ヘッドを溶接箇所に接近
させる必要があったが、上述したように、レーザビーム
１０だけを照射すればよく、加工ヘッドをクランプ治具
３から離れた位置に設置してもレーザ溶接を行える。こ
のため、クランプ治具３に面取り等の形状変更をする必
要がなく、その分クランプ力を強めて金属板同士を強く
締めつけることができる。したがって、金属板２ａ、２
ｂ間に隙間が生じたりせず、アンダーカットやブローホ
ール等も発生しない。また、加工ヘッドをクランプ治具
３から離れた位置に設置することができるので、加工ヘ
ッドを斜めにする必要もなく、レーザビーム１０を溶接
箇所２ｈの真上から照射できるので、溶接速度を低くす
る必要もない。

【００１７】図３はクランプ治具を複数設けた場合を示
す図である。図において、クランプ治具３１，３２，３
３及び３４は、上記クランプ治具３と同一構成のもので
あり、重ね合わせた２枚の金属板２ｃ及び２ｄをその周
囲で挟み込んで固定している。これらのクランプ治具３
１，３２，３３及び３４には、ガスボンベ５０からのシ
ールドガスが電磁弁５１，５２，５３及び５４を経由し
て供給される。

【００１８】この金属板２ｃ及び２ｄに対して、始点Ｐ
からスタートして破線で示した矢印６１に沿ってレーザ
溶接を行う場合を想定する。このようなレーザ溶接を行
う場合、クランプ治具３１等へのシールドガスの供給を
レーザビームの移動と共に順次行うようにする。すなわ
ち、先ずレーザビームが始点Ｐからスタートして矢印６
１に沿ってクランプ治具３１に対応する溶接箇所を通過
しているときは、電磁弁５１をオンしてシールドガスを
クランプ治具３１に供給し、次にレーザビームがクラン
プ治具３２に対応する溶接箇所を通過するときは、電磁
弁５２をオンしてシールドガスをクランプ治具３２に供
給する。このように、レーザビームの移動に合わせてシ
ールドガスを供給するクランプ治具を変えていく。これ
によって、クランプ治具を複数設けた場合のシールドガ
ス供給を無駄なく効率よく行うことができる。

【００１９】図４は２枚の金属板を突き合わせて溶接す
る場合を示す図である。図において、２枚の金属板２ｅ
及び２ｆの各側端を突き合わせてレーザ溶接する。この
場合は、クランプ治具３５の基礎部材３５ａを、図に示
すように、略「コ」字状に形成し、その２つの端部３５
ａ₁ 及び３５ａ₂ に合わせて抑え部材３５ｂ及び３５ｃ
を設ける。抑え部材３５ｂには、シールドガス導入通路
４１及びシールドガス噴射口４１ａが形成される。

【００２０】２枚の金属板２ｅ及び２ｆは、その側端同
士が突き合わされた状態で、基礎部材３５ａの端部３５
ａ₁ と抑え部材３５ｂとの間、及び基礎部材３５ａの端
部３５ａ₂ と抑え部材３５ｃとの間に挟まれ、ここでは
図示されていないボルトで固定されている。その突き合
わせ部分２ｇに溶接する場合は、レーザビーム１０をそ
の突き合わせ部分２ｇに照射し、かつ抑え部材３５ｂの
シールドガス導入通路４１及びシールドガス噴射口４１
ａからシールドガスをその突き合わせ部分２ｇの近傍に
吹きつける。

【００２１】このように、２枚の金属板２ｅ及び２ｆを
突き合わせて溶接する場合にも、クランプ治具３５側か
らシールドガスを供給できるようにした。このため、加
工ヘッド側からはその突き合わせ部分２ｇにレーザビー
ム１０だけを照射すればよく、抑え部材３５ｂと抑え部
材３５ｃの間は、そのレーザビーム１０を通過させるだ
けのスペースを確保すればよいので、抑え部材３５ｂ及
び３５ｃの横幅をそれぞれ広くとることができる。した
がって、その分だけクランプ力を強めることができ、ま
たそれに応じて突き合わせ部分２ｇでの密着力も増し
て、突き合わせ部分２ｇでの隙間も生じなくなる。その
結果、その突き合わせ部分２ｇでのアンダーカットやブ
ローホール等の発生を防止することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、レーザ
溶接時に、シールドガスをクランプ治具側から溶接箇所
に吹きつけるようにした。このため、加工ヘッドはレー
ザビームだけを集光照射させればよく、全体的に小型化
することができる。また、その先端のノズルそのものを
省略することもできる。

【００２３】したがって、溶接箇所がクランプ治具の側
壁に接近していて狭い部分に溶接しなければならない場
合でも、その狭い溶接箇所にレーザビームだけを照射で
きる。

【００２４】また、加工ヘッドを小型化することができ
るので、クランプ治具に面取り等の形状変更をする必要
がなく、その分クランプ力を強めて金属板同士を強く締
めつけることができ、金属板間に隙間が生じたりせず、
アンダーカットやブローホール等を防止できる。

【００２５】さらに、加工ヘッドをクランプ治具から離
れた位置に設置することができるので、加工ヘッドを斜
めにする必要もなく、レーザビームを溶接箇所の真上か
ら照射できるので、溶接速度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクランプ治具の構成を示す図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図である。

【図３】クランプ治具を複数設けた場合を示す図であ
る。

【図４】２枚の金属板を突き合わせて溶接する場合を示
す図である。

【図５】重ね合わせた金属板へのレーザ溶接の説明図で
ある。

【図６】従来のクランプ治具を示す図である。

【符号の説明】

２ａ，２ｂ，２ｄ，２ｅ，２ｆ 金属板 ２ｇ 突き合わせ部分 ２ｈ 溶接箇所 ３，３１，３２，３３，３４，３５ クランプ治具 ４，４１ シールドガス導入通路 ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４１ シールドガス噴射口 ５ シールドガス １０ レーザビーム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランプ治具を用いて固定した２枚以上
   の金属板にレーザビームを集光照射すると共にシールド
   ガスを噴射してレーザ溶接するレーザ加工装置におい
   て、 前記シールドガスを噴射させるシールドガス噴射口を前
   記クランプ治具に設けたことを特徴とするレーザ加工装
   置。
2. 【請求項２】 前記クランプ治具を複数設けたとき前記
   シールドガスの前記クランプ治具への供給を前記レーザ
   ビームの移動と共に順次行うように構成したことを特徴
   とする請求項１記載のレーザ加工装置。