JP6239481B2 - 溶接装置およびノズル装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、溶接装置およびノズル装置に関する。

従来、対象物にレーザ光を照射するとともに、対象物のレーザ光の照射位置（溶接部）を不活性ガスで覆う溶接装置が用いられている。このようにレーザ光の照射位置を不活性ガスで覆うことにより溶接部の酸化が抑制される。

特開２００２−１１３５８８号公報 特開２０１２−１５５９３３号公報

この種の溶接装置では、レーザ光の照射によって対象物から発生したヒュームがレーザ光中を通過すると、レーザ光の強度が低下してしまう場合がある。そこで、ヒュームによるレーザ光の強度の低下を抑制することができる溶接装置およびノズル装置が得られれば有意義である。

実施形態の溶接装置は、照射装置と、ノズル装置と、を備える。前記照射装置は、レーザ光を走査しながら対象物に照射する。前記ノズル装置は、容器と、ノズル部と、を有する。前記容器には、不活性ガスが入るバッファ室が設けられている。前記ノズル部には、前記バッファ室から流出した前記不活性ガスを噴射する噴射口が設けられている。前記ノズル部は、前記バッファ室と連通し、前記対象物の前記レーザ光の照射位置よりも前記レーザ光の走査方向の前方に位置された前記噴射口から前記照射位置に向けて前記不活性ガスを噴射する。前記ノズル部は、複数の前記対象物のそれぞれに対して設けられている。

図１は、第１の実施形態の溶接装置の例示的かつ模式的な図である。 図２は、第１の実施形態の溶接装置の例示的かつ模式的な斜視図である。 図３は、第１の実施形態のノズル装置の例示的かつ模式的な平面図（一部断面図）である。 図４は、図１のIV-IV線に沿った断面図である。 図５は、図３のV-V線に沿った断面図である。 図６は、第１の実施形態のノズル装置の噴射口の例示的かつ模式的な図である。 図７は、第１の実施形態のヒュームの流れを示す例示的かつ模式的な図である。 図８は、第１の実施形態の第１の変形例のダクトの例示的かつ模式的な斜視図である。 図９は、第１の実施形態の第１の変形例の溶接装置の一部の例示的かつ模式的な平面図（一部断面図）である。 図１０は、第１の実施形態の第２の変形例の溶接装置の一部の例示的かつ模式的な平面図（一部断面図）である。 図１１は、第１の実施形態の第３の変形例の溶接装置の一部の例示的かつ模式的な平面図（一部断面図）である。 図１２は、第２の実施形態の溶接装置の例示的かつ模式的な図である。 図１３は、第２の実施形態の溶接装置の例示的かつ模式的な斜視図である。 図１４は、第２の実施形態の溶接装置の例示的かつ模式的な平面図である。 図１５は、第２の実施形態のノズル装置の一部の例示的かつ模式的な断面図である。 図１６は、第２の実施形態のノズル部の例示的かつ模式的な斜視図である。 図１７は、第２の実施形態の抵抗部材の例示的かつ模式的な図である。

以下の例示的な複数の実施形態や変形例には、同様の構成要素が含まれている。よって、以下では、同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、重複する説明が部分的に省略される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用、結果、および効果は、一例である。また、図面に示されるように、本実施形態では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。本実施形態では、Ｘ軸方向は、支持装置２，５０２の幅方向、Ｙ軸方向は、支持装置２，５０２の奥行き（長さ）方向、Ｚ軸方向は、支持装置２，５０２の高さ方向（上下方向）である。

（第１の実施形態）
図１に示されるように、本実施形態の溶接装置１（レーザ溶接装置）は、対象物１００にレーザ光Ｌを照射するとともに対象物１００のレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスを噴射する。これにより、レーザ光Ｌの照射位置Ｐが不活性ガスで覆われた状態でレーザ光Ｌによる溶接がなされる。溶接装置１による溶接は、大気圧下または減圧環境下で行われる。

図１，２に示されるように、対象物１００は、例えば、略直方体状の外観を呈している容器である。対象物１００は、二つの部材１００ａ，１００ｂを有する。部材１００ａは、上端部に開口部が設けられ略直方体状の外観を呈している。部材１００ｂは、板状に構成され、部材１００ａの開口部を閉じる。図２，３に示されるように、部材１００ｂは、二つの長辺部１００ｃ，１００ｄと、二つの短辺部１００ｅ，１００ｆと、を有する。本実施形態では、溶接装置１は、部材１００ａの上端部に部材１００ｂが重ねられた状態で、部材１００ａの上方から部材１００ａの縁部（例えば長辺部１００ｃ，１００ｄ）にレーザ光Ｌを照射することにより、部材１００ａと部材１００ｂとを溶接する。なお、対象物１００は、容器に限るものではない。

図１，２に示されるように、溶接装置１は、支持装置２と、照射装置３（図１）と、ガス噴射装置４と、ガス吸引装置５と、を備える。支持装置２は、対象物１００を支持する。照射装置３は、支持装置２によって支持された対象物１００にレーザ光Ｌを照射する。ガス噴射装置４は、レーザ光Ｌの照射位置Ｐに不活性ガスを供給する。ガス吸引装置５は、レーザ光Ｌの照射位置Ｐや当該照射位置Ｐの周囲を通過した不活性ガスを吸引する。

支持装置２は、二つの支持部材１１を有する。支持部材１１は、略直方体状の外観を呈している。二つの支持部材１１は、支持装置２の幅方向（Ｘ軸方向）に並べられている。二つの支持部材１１のうち少なくとも一方は、Ｘ軸方向の位置を変更可能に設けられている。これにより、二つの支持部材１１の間の距離が変更可能となっている。互いにＸ軸方向に離間して位置された二つの支持部材１１の間に、対象物１００が位置される。二つの支持部材１１は、互いの間に位置された対象物１００を挟む（支持する）。

照射装置３は、支持装置２の上方に位置されている。照射装置３は、レーザ光Ｌを走査しながら対象物１００に照射する。照射装置３は、一度に一つのレーザ光Ｌを照射する。照射装置３は、発振素子を有しレーザ光Ｌを出射する光源、レーザ光Ｌの照射位置Ｐを移動させる部品等の種々の部品を有する。照射装置３は、対象物１００の外面（上面）に沿ってレーザ光Ｌを走査する（移動させる）ことができる。照射装置３は、対象物１００の上方からレーザ光Ｌを照射する。対象物１００の長辺部１００ｃ，１００ｄに対するレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１（図２）は、短辺部１００ｅから短辺部１００ｆに向かう方向であり、Ｙ軸方向に沿っている。レーザ光Ｌは、連続レーザ（ＣＷレーザ光）またはパルスレーザである。

図３に示されるように、ガス噴射装置４は、一つのガス供給源２１（供給部）と、複数のノズル装置２２と、を有する。

ガス供給源２１は、不活性ガスを管２３を介してノズル装置２２に供給する。ガス供給源２１は、複数のノズル装置２２に選択的に不活性ガスを供給することができる。不活性ガスは、例えば、窒素ガスやアルゴンガス、ヘリウムガスであってもよいし、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスのうち二つ以上を含む混合ガスであってもよい。また、その他、溶接部の酸化を抑制する効果があるガスであれば何でも使うことができる。

ノズル装置２２は、ガス供給源２１から管２３を介して供給された不活性ガスを、レーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方から照射位置Ｐに向けて噴射する。図２，３に示されるように、本実施形態では、ノズル装置２２として、二つ（複数）のノズル装置２２Ａ，２２Ｂが設けられている。ノズル装置２２Ａは、二つの支持部材１１のうち一方の支持部材１１の上面に重ねられている。ノズル装置２２Ａは、対象物１００の一方の長辺部１００ｃにおけるレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスを噴射する。ノズル装置２２Ｂは、二つの支持部材１１のうち他方の支持部材１１の上面に重ねられている。ノズル装置２２Ｂは、対象物１００の他方の長辺部１００ｄにおけるレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスを噴射する。ガス噴射装置４は、ノズル装置２２Ａによる不活性ガスの噴射と、ノズル装置２２Ｂによる不活性ガスの噴射と、を切り替えることができる。

各ノズル装置２２は、同様の構成を有する。よって、以下では、ノズル装置２２Ａの詳細が示された図４〜６等を参照して、ノズル装置２２を詳細に説明する。

図１〜４に示されるように、ノズル装置２２は、ノズル部２４と、管２５（図４）と、を有する。管２５は、ノズル部２４に収容されているとともに、管２３と接続されている。ノズル部２４には、管２３から管２５を介して不活性ガスが供給される。

ノズル部２４は、略直方体状の外観を呈している。ノズル部２４は、ボディ２４ａ（本体部）と、整流部材２４ｂと、を有する。ボディ２４ａは、対象物１００に向けて（支持装置２の幅方向に）開口した略直方体状の外観を呈している。ボディ２４ａは、底壁２４ｃや、側壁２４ｄ、二つの端壁２４ｅ、天壁２４ｆ等の複数の壁部（壁）を有している。側壁２４ｄは、第二の部分の一例である。

底壁２４ｃ（壁部）は、支持部材１１の上面に面している。底壁２４ｃは、四角形状（例えば長方形状）の板状に形成されている。また、底壁２４ｃは、ＸＹ平面に沿って延びている。側壁２４ｄ（壁部）は、四角形状（例えば長方形状）の板状に形成されている。また、側壁２４ｄは、底壁２４ｃの短手方向（Ｘ軸方向）の両端部のうち対象物１００から遠い方の一端部に接続され、底壁２４ｃと交差する方向（本実施形態では一例として直交する方向、ＹＺ平面）に沿って延びている。端壁２４ｅ（壁部）は、四角形状（例えば長方形状）の板状に形成され、底壁２４ｃの長手方向（Ｙ軸方向）の端部に接続されている。また、端壁２４ｅは、底壁２４ｃと交差する方向（本実施形態では一例として直交する方向、ＸＺ平面）に沿って延びている。また、側壁２４ｄは、端壁２４ｅと接続されている。天壁２４ｆ（壁部）は、四角形状（例えば長方形状）の板状に形成されている。また、天壁２４ｆは、側壁２４ｄおよび端壁２４ｅの上端部に接続され、側壁２４ｄおよび端壁２４ｅと交差する方向（本実施形態では一例として直交する方向、ＸＹ平面）に沿って延びている。底壁２４ｃおよび天壁２４ｆは、それらの内面（ボディ２４ａの内側の面）同士が面した（対向した）状態で並んで（本実施形態では、一例として平行に）配置されている。また、二つの端壁２４ｅは、それらの内面同士が面した（対向した）状態で並んで（本実施形態では、一例として平行に）配置されている。このような構成のボディ２４ａの内部には、対象物１００に向けて（支持装置２の幅方向に）開口した直方体状の凹部が形成される。

整流部材２４ｂは、略直方体状の外観を呈している。整流部材２４ｂは、ボディ２４ａの凹部の開口部側の端部に嵌められている。整流部材２４ｂは、底壁２４ｃ、端壁２４ｅ、および天壁２４ｆの縁部に囲まれている。整流部材２４ｂは、ノズル部２４において側壁２４ｄの反対側に設けられている。整流部材２４ｂは、側壁２４ｄと離間している。整流部材２４ｂは、整流部および第一の部分の一例である。

整流部材２４ｂは、面２４ｈ，２４ｉを有している。面２４ｈは、ボディ２４ａの内部に面している。面２４ｉは、側壁２４ｄと離間している。面２４ｉは、面２４ｈの反対側に設けられ、ボディ２４ａの外部に面している。

整流部材２４ｂには、複数の通路２４ｊが設けられている。通路２４ｊには、不活性ガスが流れる。通路２４ｊは、面２４ｈから面２４ｉに延びているとともに、面２４ｈと２４ｉとに開口している。各通路２４ｊは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１に対して傾斜している。詳細には、各通路２４ｊは、面２４ｈから面２４ｉに向かうにつれてレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の後方（図４の上方）に向かう。通路２４ｊの出口（面２４ｉの開口部）は、噴射口２４ｋを構成している。複数の噴射口２４ｋは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１に沿って並べられている。噴射口２４ｋとレーザ光Ｌの照射位置Ｐとの位置関係は、レーザ光Ｌの走査によって変わるが、複数の噴射口２４ｋの少なくとも一つが、レーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方に位置されている。

整流部材２４ｂは、各噴射口２４ｋから不活性ガスを噴射する。図中の方向Ｃ１は、噴射口２４ｋからの不活性ガスの噴射方向を示している。このとき、複数の噴射口２４ｋのうち対象物１００のレーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方（図３の下方）に位置された噴射口２４ｋからは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方からレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスが噴射される。詳細には、複数の噴射口２４ｋのうち対象物１００のレーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方（図３の下方）に位置された噴射口２４ｋからは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１での斜め前方からレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスが噴射される。

また、図６から分かるように、各通路２４ｊの延び方向と交差する方向の通路２４ｊの断面は、六角形状となっており、整流部材２４ｂは、ハニカム構造に構成されている。また、整流部材２４ｂは、通路２４ｊを形成する（通路２４ｊに面する）複数の壁２４ｍを有する。なお、各通路２４ｊの延び方向と交差する方向の断面は、六角形状に限定されるものではなく、六角以外の多角形状や円形等であってもよい。また、整流部材２４ｂは、噴射部とも称される。

また、図３，４に示されるようにノズル部２４には、バッファ室２４ｎが設けられている。バッファ室２４ｎは、底壁２４ｃ、側壁２４ｄ、端壁２４ｅ、天壁２４ｆ、および整流部材２４ｂの面２４ｈに囲まれている。すなわち、底壁２４ｃ、側壁２４ｄ、端壁２４ｅ、天壁２４ｆ、および整流部材２４ｂは、バッファ室２４ｎに面している。バッファ室２４ｎは、ボディ２４ａの凹部に設けられている。

図４，５に示されるように、管２５は、バッファ室２４ｎに収容されている。管２５は、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１に沿って延びている。管２５の一端部は、管２３と連通され、管２５の他端部は、閉じられている。管２５には、複数の開口部２５ａ（貫通孔）が設けられている。複数の開口部２５ａは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１に互いに間隔を空けて略一直線状に並べられている。開口部２５ａは、管２３の噴射口２４ｋ側とは異なる方向に開口している。具体的には、開口部２５ａは、側壁２４ｄ側に開口している。開口部２５ａは、第一の開口部の一例である。なお、開口部２５ａは、管２３の噴射口２４ｋ側とは異なる方向として、例えば底壁２４ｃ側や天壁２４ｆ側等に開口していてもよい。また、開口部２５ａは、管２３の噴射口２４ｋ側に開口していてもよい。

上記構成のノズル装置２２では、管２３から管２５内に入った不活性ガスは、開口部２５ａから側壁２４ｄに向かって出て、バッファ室２４ｎに入る。バッファ室２４ｎに入った不活性ガスは、側壁２４ｄや底壁２４ｃ、天壁２４ｆによって流れ方向を変えられて、整流部材２４ｂに向かう。そして、不活性ガスは、整流部材２４ｂの通路２４ｊに入る。
整流部材２４ｂは、通路２４ｊを流れる不活性ガスの流れを壁２４ｍによって整流する。整流された不活性ガスは、噴射口２４ｋから噴射される。このとき、複数の噴射口２４ｋのうちレーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方（図３の下方）に位置された噴射口２４ｋからは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１での斜め前方からレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスが噴射される。当該不活性ガスにより、図７に示されるように、レーザ光Ｌの照射によって照射位置Ｐから生じて照射位置Ｐから上昇するヒューム１１０は、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１でレーザ光Ｌの後方に流される。具体的には、ヒューム１１０は、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の斜め後方に流される。ここで、レーザ光Ｌによって溶融および蒸発した対象物１００の材料（例えばアルミニウム）の蒸気は、凝集して微細な粒子となる。この微細の粒子の集合によってヒューム１１０が構成される。

図１に示されるように、ガス吸引装置５は、ガス吸引源３１（吸引部）と、ダクト３２と、を有する。ガス吸引源３１とダクト３２とは、管３３を介して接続されている。ガス吸引源３１は、気体を吸引する吸引力を発生する。ガス吸引装置５は、ガス吸引源３１の吸引力によって、ノズル装置２２から噴射された不活性ガスと照射位置Ｐ（加工点）から発生するヒューム１１０とを、ダクト３２から吸引する。

ダクト３２は、筒部３２ａと、延出部３２ｂ（導入部）と、を有する。筒部３２ａは、矩形筒状に構成されている。筒部３２ａは、当該筒部３２ａの筒中心がＺ軸方向に対して傾斜する姿勢で配置される。筒部３２ａの筒中心方向下側の一端部には、開口部３２ｅが設けられている。筒部３２ａの筒中心方向上側の他端部は閉じられている。筒部３２ａの上端部に管３３が接続されている。

図１，２に示されるように、延出部３２ｂは、筒部３２ａの一端部から延出している。延出部３２ｂは、一つの基壁３２ｃと、二つの端壁３２ｄと、を有する。基壁３２ｃは、筒部３２ａの一端部の下縁部から延出している。端壁３２ｄは、筒部３２ａの筒中心方向と直交する方向の基壁３２ｃの縁部に設けられている。延出部３２ｂは、不活性ガスと照射位置Ｐ（加工点）から発生するヒューム１１０とを開口部３２ｅに案内（導入）する。

ガス吸引装置５のうち少なくともダクト３２は、移動可能に移動装置（不図示）によって支持されている。本実施形態では、図１，２に示されるように、ダクト３２は、レーザ光Ｌが照射されるときに、対象物１００のノズル装置２２とは反対側に位置される。例えば、長辺部１００ｃにレーザ光Ｌが照射されノズル装置２２Ａが不活性ガスを噴射するときには、ダクト３２は、対象物１００のノズル装置２２Ａとは反対側に位置される（図１の実線のダクト３２）。このとき、ダクト３２は、ノズル装置２２Ａから噴射され対象物１００上を通過した不活性ガスを開口部３２ｅから吸引する。一方、長辺部１００ｄにレーザ光Ｌが照射されノズル装置２２Ｂが不活性ガスを噴射するときには、ダクト３２は、対象物１００のノズル装置２２Ｂとは反対側に位置される（図１の一点鎖線のダクト３２）。このとき、ダクト３２は、ノズル装置２２Ｂから噴射され対象物１００上を通過した不活性ガスを開口部３２ｅから吸引する。

また、図１，２に示されるように、溶接装置１は、スプラッシュガード４１や壁４２を備える。スプラッシュガード４１は、対象物１００の上方に位置される。また、壁４２は、例えば、ノズル装置２２の上方に位置される。

以上説明したように、本実施形態では、ノズル装置２２は、対象物１００のレーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方に位置された噴射口２４ｋからレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスを噴射する。これにより、レーザ光Ｌの照射によってレーザ光Ｌの照射位置Ｐ（溶接部）で発生したヒューム１１０が、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１でレーザ光Ｌの後方に流される（図７）。よって、ヒューム１１０がレーザ光Ｌ中を通過するのを抑制することができるので、ヒューム１１０によるレーザ光Ｌの強度の低下を抑制することができる。これにより、酸化が抑制された良好な溶接品質を確保することができる。

また、本実施形態では、整流部材２４ｂには、不活性ガスが流れる複数の通路２４ｊが設けられ、整流部材２４ｂは、不活性ガスを整流する。よって、噴射口２４ｋ毎の不活性ガスの噴射量（流量）のばらつきを減らすことができる。

また、本実施形態では、不活性ガスがバッファ室２４ｎに入り、バッファ室２４ｎから流出した不活性ガスを複数の噴射口２４ｋが噴射する。よって、例えば、複数の噴射口が細い管に直接設けられているような構成に比べて、噴射口２４ｋ毎の不活性ガスの噴射量（流量）のばらつきを減らすことができる。

また、本実施形態では、バッファ室２４ｎには管２５が収容されている。管２５には、噴射口２４ｋ側とは異なる方向に開口し不活性ガスが出る開口部２５ａ（第一の開口部）が設けられている。よって、バッファ室２４ｎの場所による圧力のばらつきを減らすことができるので、噴射口２４ｋ毎の不活性ガスの噴射量（流量）のばらつきを減らすことができる。

また、本実施形態では、整流部材２４ｂ（第一の部分）は、バッファ室２４ｎに面し、整流部材２４ｂには、噴射口２４ｋが設けられている。また、側壁２４ｄは、整流部材２４ｂの反対側に設けられバッファ室２４ｎに面している。そして、管２５は、整流部材２４ｂと側壁２４ｄとの間に位置され、開口部２５ａは、側壁２４ｄ側に開口している。よって、バッファ室２４ｎの場所による圧力のばらつきを減らすことができるので、噴射口２４ｋ毎の不活性ガスの噴射量（流量）のばらつきを減らすことができる。

また、本実施形態では、ダクト３２は、対象物１００のノズル装置２２（ノズル装置２２Ａまたはノズル装置２２Ｂ）とは反対側に位置され、ノズル装置２２から噴射された不活性ガスを吸引する。よって、不活性ガスの流れの下流側で不活性ガスを吸引することができる。

（第１の変形例）
図８，９に示されるように、本変形例の溶接装置２０１は、ダクト３２の延出部３２ｂに案内部３２ｆが設けられている点が、溶接装置１と主に異なる。

案内部３２ｆは、複数の壁３２ｇを有する。複数の壁３２ｇは、基壁３２ｃの上面に設けられている。複数の壁３２ｇは、筒部３２ａの筒中心方向と直交する方向に互いに間隔をあけて並べられている。壁３２ｇは、基壁３２ｃの下端部（先端部）から基壁３２ｃの上端部（筒部３２ａ側の端部）に向かうにつれ、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の後側に向かう。案内部３２ｆは、壁３２ｇによって、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１でのレーザ光Ｌの照射位置の斜め後方へ不活性ガスを案内する。図９中の方向Ｃ２は、案内部３２ｆでの不活性ガスの流れ方向を示している。

本変形例では、ノズル装置２２は、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１での斜め前方からレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスを噴射し、案内部３２ｆは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１での照射位置Ｐの斜め後方へ不活性ガスを案内する。よって、不活性ガスの流れの乱れを抑制しながら、不活性ガスをダクト３２によって吸引することができる。

（第２の変形例）
図１０に示されるように、本変形例の溶接装置３０１は、ノズル装置２２Ａ，２２Ｂの他に、対象物１００の短辺部１００ｅ，１００ｆの溶接用のノズル装置２２Ｃ，２２Ｄが設けられている点が、溶接装置１と主に異なる。本変形例では、長辺部１００ｃ、長辺部１００ｄ、短辺部１００ｅ、および短辺部１００ｆ毎にレーザ光Ｌの照射が行われる。本変形例では、対象物１００の短辺部１００ｅ，１００ｆに対するレーザ光Ｌの走査方向Ｄ２は、長辺部１００ｄから長辺部１００ｃに向かう方向であり、Ｘ軸方向に沿っている。

ノズル装置２２Ｃ，２２Ｄの構成は、ノズル装置２２Ａ，２２Ｂと同様である。ただし、ノズル装置２２Ｃは、対象物１００の短辺部１００ｅに面し、ノズル装置２２Ｄは、対象物１００の短辺部１００ｆに面している。ノズル装置２２Ｃ，２２Ｄは、対象物１００のレーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向の前方から照射位置Ｐに向けて噴射する。詳細には、ノズル装置２２Ｃ，２２Ｄの複数の噴射口２４ｋのうち対象物１００のレーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方に位置された噴射口２４ｋからは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１での斜め前方からレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスが噴射される。

（第３の変形例）
図１１に示されるように、本変形例の溶接装置４０１は、ノズル装置４２２Ａの構成がノズル装置２２Ａと異なるとともにノズル装置２２Ｄが設けられていない点が、溶接装置３０１と主に異なる。本変形例では、長辺部１００ｃの溶接および短辺部１００ｆの溶接の際には、ノズル装置４２２Ａが不活性ガスを噴射する。

ノズル装置４２２Ａは、ノズル装置２２Ａと同様に、ノズル部２４と、管２５と、を有する。ただし、ノズル装置４２２ＡのＹ軸方向の長さは、長辺部１００ｃへの不活性ガスの噴射および短辺部１００ｆへの不活性ガスの噴射が可能な長さに設定されている。また、ノズル装置４２２Ａのボディ２４ａの内部は、仕切壁２４ｐによって仕切られており、ボディ２４ａの内部には、二つのバッファ室２４ｎＡ，２４ｎＢが設けられている。バッファ室２４ｎＡ，２４ｎＢは、Ｙ軸方向に並べられている。一方のパッファ室２４ｎＡは、他方のバッファ室２４ｎＢよりも短辺部１００ｆに近い位置に設けられている。そして、各バッファ室２４ｎＡ，２４ｎＢに、管２５Ａ，２５Ｂが設けられている。各管２５Ａ，２５Ｂには、管２５と同様に、複数の開口部２５ａが設けられている。

上記構成のノズル装置４２２Ａには、長辺部１００ｃにレーザ光Ｌが照射される場合、両方の管２５Ａ，２５Ｂに不活性ガスが供給される。これにより、ノズル装置４２２Ａの複数の噴射口２４ｋのうち対象物１００のレーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方に位置された噴射口２４ｋからは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１での斜め前方からレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスが噴射される。一方、短辺部１００ｆにレーザ光Ｌが照射される場合、ノズル装置４２２Ａには、一方の管２５Ａに不活性ガスが供給される。これにより、バッファ室２４ｎＡと連通した複数の噴射口２４ｋのうち少なくとも一部からは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ２での斜め前方からレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスが噴射される。

（第２の実施形態）
図１２に示されるように、本実施形態の溶接装置５０１は、第１の実施形態の溶接装置１と同様に、対象物１００にレーザ光Ｌを照射するとともに対象物１００のレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスを噴射する。これにより、レーザ光Ｌの照射位置Ｐが不活性ガスで覆われた状態でレーザ光Ｌによる溶接がなされる。ただし、本実施形態の溶接装置５０１は、複数（一例として四つ）の対象物１００に同時に溶接を行う点が第１の実施形態の溶接装置１に対して主に異なる。溶接装置５０１による溶接は、溶接装置１と同様に、大気圧下または減圧環境下で行われる。

図１２〜１４に示されるように、溶接装置５０１は、支持装置５０２と、照射装置５０３（図１２）と、ガス噴射装置５０４と、を備える。支持装置５０２は、複数の対象物１００を支持する。照射装置５０３は、支持装置５０２によって支持された各対象物１００にレーザ光Ｌを照射する。ガス噴射装置５０４は、レーザ光Ｌの各照射位置Ｐに不活性ガスを供給する。なお、溶接装置５０１は、不活性ガスを吸引するガス吸引装置を備えてもよい。

支持装置５０２は、支持部材５１１を有する。支持部材５１１は、略直方体状の外観を呈している。支持部材５１１には、四つ（複数）の開口部５１１ａが設けられている。開口部５１１ａは、支持部材５１１をＺ軸方向に貫通した貫通孔である。また、開口部５１１ａは、Ｙ軸方向の幅よりもＸ軸方向の幅の方向が長く形成された長孔である。四つの開口部５１１は、一例として、二行二列の行列状に配置されている。各開口部５１１ａには、対象物のうち少なくとも部材１００ｂが位置される。そして、支持部材５１１には、対象物１００が結合部材（不図示）によって結合される。よって、対象物１００は、二行二列の行列状に配置される。対象物１００は、長辺部１００ｃ，１００ｄがＸ軸方向に沿う姿勢で配置される。また、Ｘ軸方向で隣り合う二つの対象物１００は、短辺部１００ｆ同士が支持部材５１１を介して向き合うように配置される。

図１２に示されるように、照射装置５０３は、支持装置５０２の上方に位置されている。照射装置５０３は、レーザ光Ｌを走査しながら対象物１００に照射する。照射装置５０３は、各対象物１００に対して同時にレーザ光Ｌを照射する方式と順次レーザ光Ｌを照射する方式とどちらでもよい。すなわち、照射装置５０３は、一度に四つ（複数）のレーザ光Ｌを出射する場合と、レーザ光Ｌを順次照射する場合とがある。照射装置５０３は、発振素子を有しレーザ光Ｌを出射する光源、レーザ光Ｌの照射位置Ｐを移動させる部品等の種々の部品を有する。照射装置５０３は、対象物１００の外面（上面）に沿ってレーザ光Ｌを走査する（移動させる）ことができる。また、照射装置５０３は、対象物１００の上方からレーザ光Ｌを照射する。対象物１００の長辺部１００ｃ，１００ｄに対するレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１は、短辺部１００ｅから短辺部１００ｆに向かう方向であり、Ｘ軸方向に沿っている。レーザ光Ｌは、連続レーザ（ＣＷレーザ光）またはパルスレーザである。

図１４に示されるように、ガス噴射装置５０４は、一つのガス供給源５２１（供給部）と、一つのノズル装置５２２と、を有する。

ガス供給源５２１は、不活性ガスを管５２３を介してノズル装置５２２に供給する。不活性ガスは、例えば、窒素ガスやアルゴンガス、ヘリウムガスであってもよいし、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスのうち二つ以上を含む混合ガスであってもよい。また、その他、溶接部の酸化を抑制する効果があるガスであれば何でも使うことができる。

ノズル装置５２２は、ガス供給源５２１から管５２３を介して供給された不活性ガスを、各対象物１００毎に、レーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方から照射位置Ｐに向けて噴射する。

ノズル装置５２２は、一つの容器５２６と、四つ（複数）のノズル部５２４と、を有する。容器５２６は、管５２３と接続されている。ノズル部５２４には、容器５２６を介して管５２３から不活性ガスが供給される。ノズル部５２４は、対象物１００毎に設けられている。

図１２〜１４に示されるように、容器５２６は、底壁５２６ａと、天壁５２６ｂと、亘壁５２６ｃと、を有する。底壁５２６ａ（壁部）は、支持部材５１１の上方に位置されている。底壁５２６ａは、四角形状（例えば長方形状）の板状に形成されている。また、底壁５２６ａは、ＸＹ平面に沿って延びている。天壁５２６ｂ（壁部）は、四角形状（例えば長方形状）の板状に形成されている。天壁５２６ｂのＸ軸方向の幅は、底壁５２６ａのＸ軸方向の壁よりも長い。天壁５２６ｂは、底壁５２６ａの上方に面している。亘壁５２６ｃは、底壁５２６ａと天壁５２６ｂとに亘っている。亘壁５２６ｃは、段付き筒状に構成されている。亘壁５２６ｃには、二つの傾斜壁５２６ｄが設けられている。一方の傾斜壁５２６ｄは、亘壁５２６ｃのうち、底壁５２６ａのＸ軸方向の一方の縁部（端部）と、天壁５２６ｂのＸ軸方向の一方の縁部（端部）とに亘る部分に設けられている。他方の傾斜壁５２６ｄは、亘壁５２６ｃのうち、底壁５２６ａのＸ軸方向の他方の縁部（端部）と、天壁５２６ｂのＸ軸方向の他方の縁部（端部）とに亘る部分に設けられている。二つの傾斜壁５２６ｄは、底壁５２６ａに対して傾斜している。二つの傾斜壁５２６ｄは、天壁５２６ｂ側から底壁５２６ａ側に向かうにつれて、互いに近づく。

また、容器５２６の内部には、バッファ室５２６ｅが設けられている。バッファ室５２６ｅは、底壁５２６ａと、天壁５２６ｂと、亘壁５２６ｃとに囲まれている。

また、各傾斜壁５２６ｄには、二つのノズル部５２４が結合されている。各傾斜壁５２６ｄには、ノズル部５２４毎に開口部５２６ｆ（図１５）が設けられている。開口部５２６ｆは、傾斜壁５２６ｄを貫通した貫通孔であり、バッファ室５２６ｅとノズル部５２４の内部とを連通している。また、亘壁５２６ｂのうち、底壁５２６ａのＹ軸方向の一方の縁部（端部）と天壁５２６ｂのＹ軸方向の一方の縁部（端部）とに亘る部分には、管５２３（図１４）が接続されている。管５２３からバッファ室５２６ｅに入った不活性ガスは、開口部５２６ｆを介して各ノズル部５２４に入る。

図１５，１６に示されるように、ノズル部５２４は、ボディ５２４ａと、抵抗部材５２４ｒと、整流部材５２４ｂと、を有する。ボディ５２４ａは、円筒状に構成されている。ボディ５２４ａは、傾斜壁５２６ｄから斜め下方に向けて延びている。

抵抗部材５２４ｒは、ボディ５２４ａの上端部（傾斜壁５２６ｄ側の端部）に嵌められて、ボディ５２４ａ内に位置されている。図１５〜１７に示されるように、抵抗部材５２４ｒは、円板状に構成されている。抵抗部材５２４ｒには、複数の開口部５２４ｓが設けられている。開口部５２４ｓは、ボディ５２４ａの筒中心方向に抵抗部材５２４ｒを貫通した貫通孔である。抵抗部材５２４ｒは、抵抗要素の一例であり、開口部５２４ｓは、第二の開口部の一例である。

図１５に示されるように、整流部材５２４ｂは、ボディ５２４ａの下端部（傾斜壁５２６ｄとは反対側の端部）に嵌められて、ボディ５２４ａ内に位置されている。整流部材５２４ｂは、抵抗部材５２４ｒと離間している。すなわち、整流部材５２４ｂと抵抗部材５２４ｒとの間には、空間が設けられている。

整流部材５２４ｂは、面５２４ｈ，５２４ｉを有している。面５２４ｈは、ボディ５２４ａの内部に面している。面５２４ｉは、面５２４ｈの反対側に設けられ、ボディ５２４ａの外部に面している。

整流部材５２４ｂには、複数の通路５２４ｊが設けられている。通路５２４ｊには、不活性ガスが流れる。通路５２４ｊは、面５２４ｈから面５２４ｉに延びているとともに、面５２４ｈと面５２４ｉとに開口している。各通路５２４ｊは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１に対して傾斜している。詳細には、各通路５２４ｊは、面５２４ｈから面５２４ｉに向かうにつれてレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の後方に向かう。通路５２４ｊの出口（面５２４ｉの開口部）は、噴射口５２４ｋを構成している。噴射口５２４ｋとバッファ室５２６ｅとの間に、抵抗部材５２４ｒが位置されている。複数の噴射口５２４ｋの少なくとも一つが、レーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方に位置されている。

整流部材５２４ｂは、各噴射口５２４ｋから不活性ガスを噴射する。このとき、複数の噴射口５２４ｋのうち対象物１００のレーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方に位置された噴射口５２４ｋからは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方からレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスが噴射される。詳細には、複数の噴射口５２４ｋのうち対象物１００のレーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方に位置された噴射口５２４ｋからは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１での斜め前方且つ斜め上方からレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスが噴射される。

また、各通路５２４ｊの延び方向と交差する方向の通路５２４ｊの断面は、六角形状となっており、整流部材５２４ｂは、ハニカム構造に構成されている。また、整流部材５２４ｂは、通路５２４ｊを形成する（通路５２４ｊに面する）複数の壁５２４ｍを有する。なお、各通路５２４ｊの延び方向と交差する方向の断面は、六角形状に限定されるものではなく、六角以外の多角形状や円形等であってもよい。また、整流部材５２４ｂは、噴射部とも称される。

上記構成のノズル装置５２２では、管５２３からバッファ室５２６ｅに不活性ガスが入る。バッファ室５２６ｅに入った不活性ガスは、四つのノズル部５２４に分配される。バッファ室５２６ｅからノズル部５２４に入った不活性ガスは、抵抗部材５２４ｒの開口部５２４ｓを通り、整流部材５２４ｂに向かう。そして、不活性ガスは、整流部材５２４ｂの通路５２４ｊに入る。整流部材５２４ｂは、通路５２４ｊを流れる不活性ガスの流れを壁５２４ｍによって整流する。そして、整流された不活性ガスは、噴射口５２４ｋから噴射される。このとき、複数の噴射口５２４ｋのうち対象物１００のレーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方に位置された噴射口５２４ｋからは、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１での斜め前方からレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスが噴射される。当該不活性ガスにより、レーザ光Ｌの照射によって照射位置Ｐから生じて照射位置Ｐから上昇するヒューム１１０は、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１でレーザ光Ｌの後方に流される。

また、図１３に示されるように、溶接装置５０１は、パワーメータ５５０を有する。パワーメータ５５０は、レーザ光Ｌの強度を測定する。パワーメータ５５０は、支持部材５１１の下方に配置されている。また、容器５２６の天壁５２６ｂおよび底壁５２６ａには、レーザ光Ｌの通過用の開口部５２６ｇ（底壁５２６ａの開口部５２６ｇは図示されず）が設けられている。これらの開口部５２６ｇは、レーザ光Ｌを透過させる透過部材によって閉塞されうる。また、支持部材５１１には、レーザ光Ｌの通過用の開口部（不図示）が設けられている。照射装置５０３は、レーザ光Ｌを、天壁５２６ｂおよび底壁５２６ａのそれぞれの開口部５２６ｇと、支持部材５１１のレーザ光Ｌの通過用の開口部と、を介してパワーメータ５５０に照射することができる。パワーメータ５５０は、照射されたレーザ光Ｌの強度を測定する。

以上説明したように、本実施形態では、ノズル装置５２２は、レーザ光Ｌの照射位置Ｐよりもレーザ光Ｌの走査方向Ｄ１の前方に位置された噴射口５２４ｋからレーザ光Ｌの照射位置Ｐに向けて不活性ガスを噴射する。これにより、レーザ光Ｌの照射によってレーザ光Ｌの照射位置Ｐ（溶接部）で発生したヒューム１１０が、レーザ光Ｌの走査方向Ｄ１でレーザ光Ｌの後方に流される。よって、ヒューム１１０がレーザ光Ｌ中を通過するのを抑制することができるので、ヒューム１１０によるレーザ光Ｌの強度の低下を抑制することができる。これにより、酸化が抑制された良好な溶接品質を確保することができる。

また、本実施形態では、整流部材５２４ｂには、不活性ガスが流れる複数の通路５２４ｊが設けられ、整流部材５２４ｂは、不活性ガスを整流する。よって、噴射口５２４ｋ毎の不活性ガスの噴射量（流量）のばらつきを減らすことができる。

また、本実施形態では、容器５２６にバッファ室５２６ｅが設けられている。そして、複数の対象物１００のそれぞれに対してノズル部５２４が設けられている。また、各ノズル部５２４は、バッファ室５２６ｅと連通している。よって、例えば、複数のノズル部が細い管に直接設けられているような構成に比べて、ノズル部５２４毎の不活性ガスの噴射量（流量）のばらつきを減らすことができる。

また、本実施形態では、バッファ室５２６ｅと噴射口５２４ｋとの間に抵抗部材５２４ｒが設けられている。抵抗部材５２４ｒには、不活性ガスが通過する複数の開口部５２４ｓ（第二の開口部）が設けられている。よって、バッファ室５２６ｅ内で不活性ガスの流れが乱れるのを抑制することができる。また、バッファ室５２６ｅの場所による圧力のばらつきを減らすことができるので、ノズル部５２４毎の不活性ガスの噴射量（流量）のばらつきを減らすことができる。

以上説明したとおり、上記各実施形態および変形例によれば、ヒューム１１０によるレーザ光Ｌの強度の低下を抑制することができる。

本発明のいくつかの実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，２０１，３０１，４０１，５０１…溶接装置、３，５０３…照射装置、２２，５２２…ノズル装置、２４，５２４…ノズル部、２４ｂ，５２４ｂ…整流部材（整流部、第一の部分）、２４ｄ…側壁（第二の部分）、２４ｊ，５２４ｊ…通路、２４ｋ，５２４ｋ…噴射口、２４ｎ，５２６ｅ…バッファ室、２５…管、２５ａ…開口部（第一の開口部）、３２…ダクト、３２ｆ…案内部、１００…対象物、５２４ｒ…抵抗部材（抵抗要素）、５２４ｓ…開口部（第二の開口部）、５２６…容器、Ｄ１，Ｄ２…走査方向、Ｌ…レーザ光、Ｐ…照射位置。

Claims (6)

1. レーザ光を走査しながら対象物に照射する照射装置と、
   不活性ガスが入るバッファ室が設けられた容器と、前記バッファ室から流出した前記不活性ガスを噴射する噴射口が設けられ、前記バッファ室と連通し、前記対象物の前記レーザ光の照射位置よりも前記レーザ光の走査方向の前方に位置された前記噴射口から前記照射位置に向けて前記不活性ガスを噴射するノズル部と、を有したノズル装置と、
   を備え、
   前記ノズル部は、複数の前記対象物のそれぞれに対して設けられた、溶接装置。
2. 前記ノズル装置は、前記不活性ガスが流れる複数の通路が設けられ前記不活性ガスを整流する整流部を有した、請求項１に記載の溶接装置。
3. 前記不活性ガスが通過する複数の開口部が設けられ、前記バッファ室と前記噴射口との間に設けられた抵抗要素を備えた請求項１または２に記載の溶接装置。
4. 前記対象物の前記ノズル装置とは反対側に位置され、前記ノズル装置から噴射された前記不活性ガスを吸引するダクトを備えた、請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接装置。
5. 前記ノズル装置は、前記走査方向での斜め前方から前記照射位置に向けて前記不活性ガスを噴射し、
   前記ダクトは、前記走査方向での前記照射位置の斜め後方へ前記不活性ガスを案内する案内部を有した、請求項４に記載の溶接装置。
6. 不活性ガスが入るバッファ室が設けられた容器と、
   前記バッファ室から流出した前記不活性ガスを噴射する噴射口が設けられ、前記バッファ室と連通し、走査されながら対象物に照射されるレーザ光の照射位置よりも前記レーザ光の走査方向の前方に位置された前記噴射口から前記照射位置に向けて前記不活性ガスを噴射するノズル部と、
   を備え、
   前記ノズル部は、複数の前記対象物のそれぞれに対して設けられた、ノズル装置。

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