溶接クランプ
溶接クランプは、母材同士の位置決めと固定を行い、溶接中の熱変形や隙間発生を抑えるための把持工具である。Cクランプやロッキングプライヤ型、早締め機構を備えたレバー式、角度治具一体型、マグネット式など多様な形式があり、アーク溶接・TIG・MIG/MAG・ろう付けに至るまで幅広く用いられる。開口幅、のど深さ、把持力、耐熱性、電気的影響（電流経路や磁気）を考慮して選定することが重要で、適切な固定はビード品質と寸法精度の安定化に直結する。
種類と機構
代表的な形式はCクランプ、ロッキングプライヤ型（バイスグリップ型）、レバー式クイッククランプ、コーナー専用クランプ、パイプ用Vブロック付き、マグネットクランプである。Cクランプはねじ機構により高い把持力を得やすく、重溶接や厚板に適する。ロッキングプライヤ型はカム＋リンクで素早い着脱ができ、量産現場の仮付けに有利である。レバー式は片手操作で調整可能で、狭所での作業効率を高める。マグネット式は非貫通構造物の保持に有効だが、磁化の残留やアークの吹き寄せに注意が必要である。
構造要素と材質
本体は焼入れ合金鋼や鍛造品が多く、フレーム剛性が把持力と繰返し精度を左右する。ねじ軸はねじ山の面圧と耐摩耗性が要となるため、高硬度材と潤滑設計が望ましい。先端の当てパッド（スイベルパッド）は球面自在機構とすることで点当たりを避け、母材面の傷や座屈を抑える。耐熱塗装やスパッタ付着防止コーティングは保全性を高める。導通が生じ得る箇所は電食・アークジャンプ対策として絶縁ブッシュを組み合わせる設計もある。
口金形状と接触条件
フラット、円錐、広面積パッドなどの口金形状は、板厚・曲面・開先形状に応じて使い分ける。点接触は局所圧が上がる一方で位置決め精度に優れ、面接触は傷を抑えやすい。表面粗さ、メッキ、酸化皮膜の有無は摩擦係数と保持力に影響するため、把持面の清掃で再現性を確保する。
選定基準
- 開口（スロート）とのど深さ：ワーク厚みと突合せ位置まで届く寸法が必要である。
- 把持力（クランプ力）：熱入力に伴う収縮力や反力に抗する余裕を見込む。必要トルクはねじ径・ピッチ・摩擦で決まる。
- 耐熱・耐スパッタ性：スパッタ付着で作動不良や固着が起こるため、シールドやコートを考慮する。
- 繰返し精度と剛性：治具化する場合、ばらつきの小さい機構が望ましい。
- 電気・磁気の影響：マグネット式はアーク偏向の可能性があり、低電流域や薄板では注意する。
- 作業性：片手操作性、狭所対応、視界確保、重量バランスが品質と能率に影響する。
使用手順とベストプラクティス
基準面を決め、歪み見込みを踏まえた点拘束位置を計画する。位置合わせ後、軽く仮締めして合わせ面の密着を確認し、必要に応じシムで隙間を調整する。熱入力の大きいパスでは複数の溶接クランプを対称配置し、溶接順序を「中央→外側」や交互パスとすることで歪みを打消す。仮付け後は本締めし、溶接中の緩みがないか逐次点検する。スパッタ防止シートや耐熱カバーを併用すると作動不良を低減できる。
トルク管理と締結学
ねじ式では、所要クランプ力FはトルクTと有効径・摩擦係数に依存する。実務ではトルクレンチで再現性を確保し、グリスや二硫化モリブデン系潤滑で摩擦係数の変動を抑える。ねじ・ナット・ボルトの基礎知識は把持力の安定化に不可欠である。
治具設計との関係
量産では溶接クランプ単体に依存せず、位置決めピンやストッパ、エキスパンダ、スライドガイドを組み合わせた治具（フィクスチャ）化が有効である。拘束自由度（6自由度）のどれを止め、どれを逃がすかを決めると熱収縮の逃げ道を確保できる。薄板は広面積の支持で座屈を避け、パイプ・角材はVブロックやコーナークランプで角度精度を担保する。
材質別・形状別の留意点
- ステンレス：低熱伝導で歪みが残りやすい。点拘束間隔を短くし、対称配置で固定する。
- アルミ：熱膨張が大きく、滑りやすい。広面積パッドと適切な当圧が必要である。
- 非磁性材：マグネット式は効かないため、機械式もしくは真空・負圧保持など代替を検討する。
- 曲面・パイプ：自動調芯パッドやV形口金を用い、線接触を確保する。
保守・点検
使用後はスパッタと酸化皮膜を除去し、ねじ山とピボットに軽く防錆潤滑を施す。可動リンクのガタは把持力の低下と位置再現性の悪化を招くため、定期的にピンやブッシュを交換する。口金面の傷や段差は母材損傷の原因となるので早期に修正・更新する。保管時は開口を緩め、ばねやリンクに無用な応力を残さないのが望ましい。
品質・安全
クランプの滑りや緩みはビード欠陥や角度不良を生むだけでなく、落下・飛散事故の原因となる。作業前点検（開口・口金・ねじ・リンク）、作業中点検（熱での緩み）、作業後点検（損傷・固着）を標準化する。電撃防止のため、クランプを電流経路にしない配置とし、導通が避けられない場合は定格電流・温度上昇を確認する。火花・スパッタから手・目・皮膚を守るため、耐熱手袋や面体・衣服のPPEを併用する。
生産性向上の工夫
段取り替えが多い現場では、ロケートピン＋クイッククランプでサイクルタイムを短縮できる。繰返し生産ではゲージブロックで基準を保証し、クランプ位置を刻印・カラーマーク化してヒューマンエラーを抑止する。狭小部はロングスロート、厚板は高剛性フレーム、薄板は広面パッドと、用途適合で品質と能率を両立させることができる。