JP2023534914A - 金属ジョイナシステム、関連する方法、及び製品 - Google Patents

Abstract

金属ジョイナシステムは、電源及び金属ジョイナを含む。金属ジョイナは、洗浄ヘッダ、切断ヘッダ、接合ヘッダ、及び接合部フィニッシャを含み、これらのそれぞれは、電源に通信可能に結合される。切断ヘッダ及び洗浄ヘッダは、接合領域を準備するために第１のレーザビームを向けるように構成され、接合ヘッダは、接合領域内に接合部を形成するために第２のレーザビームを向けるように構成されている。金属基材を接合する方法は、当接する金属基材内に接合領域を形成すること、接合部準備段階で第１のレーザビームを接合領域に向けること、及び第２のレーザビームを接合領域に向けて溶接部を形成することを含む。金属ジョイナの一製品である溶接部では、溶接開始及び溶接クレータ領域で除去された溶接金属の一部分を有する。【選択図】図１

Description

関連出願の参照
本出願は、参照によりその内容が全体として本明細書に組み込まれる、２０２０年７月６日出願の「ＭＥＴＡＬ ＪＯＩＮＥＲ ＳＹＳＴＥＭ， ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ， ＡＮＤ ＰＲＯＤＵＣＴＳ」と題する米国仮特許出願第６２／７０５，５８０号の利益を主張する。

本出願は、金属処理に関し、より詳細には、金属基材を接合するためのシステム及び方法に関する。

金属処理には、２つ（またはそれ以上）の金属基材を接合部で接合することが含まれる場合がある。一例として、接合プロセスを使用して、金属シートの２つのコイルを一緒に接合することができる。このような接合プロセスは、シートの重ね合わせ、局部的なシートの切断、曲げ、及び金属シートを接合するために２枚の金属シートの隣接する縁間に金属インサートを配置することを含む、連続アルミニウムコイル処理における機械的接合プロセスである場合がある。このようなプロセスでは、金属インサートのサイズまたはインサートなしの強度のために、薄いゲージのシートを一緒に接合することが困難な場合がある。同様に、後の処理中にインサートが出てくる可能性があるため、より厚いゲージのシートを一緒に接合することは困難な可能性がある。例えば、インサートの切断縁が近くのローラにくっついて、金属シートの表面品質に悪影響を及ぼす可能性がある。機械的接合部が表面処理のために化学処理を行う場合、機械的接合部の隙間に隠れた化学物質残留物が残ると、シートの表面品質に悪影響を与える可能性がある。さらに、金属インサートは接合部での金属の厚さを増加させるため、下流で接合部を処理する装置を後で調整して、増加した金属の厚さを考慮する必要がある場合がある。例えば、厚さが増加した接合部がテンションレベラロールを通過する場合、テンションレベルロールを持ち上げて、より厚い接合部がテンションレベラを通過し、接合部がテンションレベラを通過した後に閉じる必要がある可能性がある。このようなシナリオでは、テンションレベルローラによって処理されていない金属基材の長さ（持ち上げられたために）を切断して、金属基材の要求される品質が確実に満たされる必要がある。

本特許の適用を受ける実施形態は、この発明の概要ではなく、下記の特許請求の範囲によって定義される。この発明の概要は、様々な実施形態の高水準の概要であり、下記の発明を実施するための項においてさらに説明される概念の一部を導入している。この概要は、特許を請求する主題の主要なまたは必須の特徴を特定することを意図しておらず、特許を請求する主題の範囲を決定するために独立して使用されることも意図していない。主題は、本特許の明細書全体、いずれかのまたは全ての図面、及び各請求項の適切な部分を参照することによって理解されるべきである。

いくつかの実施形態によれば、金属ジョイナシステムは、電源及び金属ジョイナを含む。金属ジョイナは、切断ヘッダと、接合ヘッダが切断ヘッドと共に移動するように切断ヘッダに連結された接合ヘッダとを含む。切断ヘッダは、電源に通信可能に結合され、金属ジョイナから接合領域に第１のレーザビームを向けることによって、接合部の形成のために接合領域を準備する。接合ヘッダは、電源に通信可能に結合され、金属ジョイナから接合領域に第２のレーザビームを向けることによって、接合領域に接合部を形成する。いくつかの実施形態では、第２のレーザビームの少なくとも１つの特性は、第１のレーザビームとは異なる。

いくつかの実施形態では、金属ジョイナはまた、洗浄ヘッダ及び／または接合部フィニッシャを含んでもよい。洗浄ヘッダは、金属基材の底部に位置付けられることができ、油、潤滑剤、ほこり、汚れなどを含むがこれらに限定されない汚染物質を底部から除去することができる。特定の例では、切断ヘッダは、金属基材の上部上に位置付けられる。様々な例では、接合領域の準備のために、洗浄ヘッダ及び切断ヘッダを別々に動作または実行することができる。接合部フィニッシャは、溶接開始、溶接クレータ、及び／またはその他の溶接部欠陥で、溶接金属の一部分を除去するために位置付けられてもよい。

特定の実施形態によれば、金属ジョイナシステム用の金属ジョイナは、切断ヘッダと、接合ヘッダが切断ヘッドと共に移動するように切断ヘッダに連結された接合ヘッダとを含む。切断ヘッダは、金属ジョイナから接合領域上に第１のレーザビームを向けることによって接合部を形成するために接合領域を準備する。接合ヘッダは、金属ジョイナから接合領域上に第２のレーザビームを向けることによって接合領域内に接合部を形成する。いくつかの例では、第２のレーザビームの少なくとも１つの特性は、第１のレーザビームとは異なる。

様々な実施形態では、金属ジョイナはまた、洗浄ヘッダ及び／または接合部フィニッシャを含んでもよい。特定の例では、先行洗浄ヘッダは、切断ヘッダと後続接合ヘッダの両方に連結されてもよく、同じ走行速度で移動する。そのような実施形態では、洗浄ヘッダ、切断ヘッダ、及び接合ヘッダは、同じ移動速度で同時に走行することができる。いくつかの実施形態では、先行洗浄ヘッダが取り付けられた切断ヘッダが接合領域を準備する。接合部フィニッシャは、溶接開始、溶接クレータ、及び／またはその他の溶接部欠陥で、溶接金属の一部分を除去するために位置付けられてもよい。

いくつかの実施形態によれば、金属ジョイナシステム用の金属ジョイナは、金属ジョイナから接合領域に第１のレーザビームを向けることによって接合部を形成するための接合領域を準備する切断ヘッダを含む。金属ジョイナはまた、金属ジョイナから接合領域上に第２のレーザビームを向けることによって接合領域内に接合部を形成する接合ヘッダを含む。いくつかの実施形態では、第２のレーザビームの少なくとも１つの特性は、第１のレーザビームとは異なる。様々な例では、金属ジョイナは、金属接合プロセス中に移動経路に沿って移動可能であり、接合ヘッダは、移動経路に沿って接合ヘッダが切断ヘッダの下流にあるように、切断ヘッダに連結される。

特定の実施形態では、金属ジョイナはまた、油、潤滑剤、ほこり、汚れなどを含むがこれらに限定されない汚染物質を金属基材の底部から除去する洗浄ヘッダを含む。いくつかの実施形態では、切断ヘッダは金属基材の上部上に位置付けられる。いくつかの態様では、洗浄ヘッダは先行構成要素であってよく、切断ヘッダは後続構成要素であってよく、先行洗浄ヘッダ及び後続切断ヘッダは、同じ移動速度で同時に走行し得る。

様々な実施形態によれば、方法は、第１の金属基材の端縁の縁面が第２の金属基材の開始縁の縁面に当接するように、端縁を開始縁と位置合わせすることを含む。特定の実施形態では、位置合わせは、任意選択で、金属基材の厚さの１０％以下である。非限定的な例として、厚さ２ｍｍの金属基材は、０．２ｍｍ以内の位置合わせを有してもよい。様々な実施形態では、第１の金属基材及び第２の金属基材の底面は、任意選択で、位置合わせされるとき、実質的に水平に位置合わせされる（例えば、最小ゲージの１０％以内）。

位置合わせされた端縁と開始縁とは一緒に接合領域を定義する。方法は、切断ヘッドを用いて第１のレーザビームを接合領域に向けることによって、接合のために接合領域を準備することを含む。方法はまた、溶接部を形成するために、接合ヘッダを有する接合領域に第２のレーザビームを向けることを含む。第１のレーザビームの少なくとも１つの特性は、第２のレーザビームとは異なる。溶接部を形成することは、第１の金属基材を第２の金属基材と接合する。

いくつかの実施形態では、方法はまた、金属基材の底部上の洗浄ヘッダ位置を有する接合領域に洗浄プロセスを向けることを含んでもよい。方法はまた、第１のレーザビームを切断ヘッダ位置から金属基材の上部上に向けることによって、接合のために接合領域を準備することを含んでもよい。この方法はまた、溶接開始、溶接クレータ、及び／またはその他の溶接部欠陥の一部分を除去するため、接合領域に接合部フィニッシャを向けることを含んでもよい。

いくつかの実施形態によれば、溶接は、第１の金属基材を第２の金属基材と接合する。溶接部には、上部溶接面と底部溶接面が含まれる。いくつかの例では、上部溶接面は、第１の金属基材の上面及び第２の金属基材の上面に対して凹んでおり、底部溶接面は、第１の金属基材の底面及び第２の金属基材の底面に対して凹んでいる。

様々な実施形態では、第１の金属基材及び第２の金属基材は、同じ厚さまたは異なる厚さを有し得る。特定の実施形態では、溶接部は、第１の金属基材を第２の金属基材と接合する。溶接部には、上部溶接面と底部溶接面が含まれる。いくつかの例では、上部溶接面は、第１の金属基材の上面及び第２の金属基材の上面に対してより厚く、底部溶接面は、第１の金属基材の底面及び第２の金属基材の底面に対してより厚い。第１の金属基材の上面及び第２の金属基材の上面を超える余分な溶接金属の厚さは、任意選択で０．２ｍｍ以下、及び／または 第１の金属基材と第２の金属基材との両方の厚さの１０％以下である。第１の金属基材の底面及び第２の金属基材の底面を超える余分な溶接金属の厚さは、任意選択で０．２ｍｍ以下、及び／または第１の金属基材と第２の金属基材との両方の厚さの１０％以下である。

いくつかの実施形態によれば、溶接部は、第１の金属基材を第２の金属基材と接合する。溶接部は溶接部厚さを含み、溶接部厚さは、第１の金属基材の厚さから第２の金属基材の厚さまで変化する。いくつかの実施形態では、溶接部厚さは、任意選択で第１の金属基材の厚さまたは第２の金属基材の厚さのうちの少なくとも一方より小さい。

いくつかの実施形態では、第１の金属基材及び第２の金属基材は、同じ厚さまたは異なる厚さを有する。様々な実施形態では、溶接部厚さは、任意選択で第１の金属基材の厚さまたは第２の金属基材の厚さのうちの一方より大きい。特定の実施形態では、溶接部は、それらのゲージが同じであろうと異なっていようと、第１の金属基材を第２の金属基材と接合する。いくつかの例では、溶接金属の一部分が溶接開始、溶接クレータ、及び／または他の溶接金属欠陥の場所で除去される。

本明細書に記載されている様々な実施態様は、追加のシステム、方法、特徴、及び利点を含むことができ、これらは必ずしも本明細書で明示的に開示される必要はないが、以下の詳細な説明及び添付の図面を検討すれば、当業者には明らかであろう。すべてのそのようなシステム、方法、特徴、及び利点が、本開示の中に含まれ、かつ添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。

本明細書は、以下の添付の図を参照しており、異なる図中での同様の参照番号の使用について、同様または類似の構成要素を示すことを意図している。

実施形態による、切断ヘッダ及び接合ヘッダを有する金属ジョイナを備えた金属ジョイナシステムを示す。 金属ジョイナによる接合プロセスの前の図１の金属ジョイナシステムを示す。 実施形態による、接合プロセスの準備段階中の図１の処理システムの金属ジョイナを示す。 実施形態による、接合プロセスの接合段階中の図１の金属ジョイナを示す。 実施形態による、図１の金属ジョイナシステムを用いて金属基材を接合する方法のフローチャートである。 実施形態による、クリーナヘッド、ホルダ、及び金属切断ヘッダを有する金属ジョイナシステムを示す。 実施形態による、図６の金属ジョイナシステムを用いて金属基材を接合する方法のフローチャートである。 実施形態による、図７の方法の入力段階中の金属基材の端面図である。 実施形態による、図７の方法の固定段階中の図６の金属ジョイナシステムの端面図である。 実施形態による図７の方法の接合部準備段階中の図６の金属ジョイナシステムの側面図である。 実施形態による接合部準備段階中の図６の金属ジョイナシステムのクリーナヘッドの側面図である。 実施形態による、図６のクリーナヘッドの底面図である。 実施形態による、図７の方法の接合部形成段階中の図６の金属ジョイナシステムの端面図である。 実施形態による、図７の方法の接合部形成段階中の金属基材の上面図である。 実施形態による、図７の方法の溶接形成段階中の図６の金属ジョイナシステムの端面図である。 実施形態による、同じゲージを有する金属基材を有する図６の金属ジョイナシステムによって形成された溶接部の端面図である。 実施形態による、異なるゲージを有する金属基材を有する図６の金属ジョイナシステムによって金属基材で形成された溶接部の端面図である。 実施形態による、図７の方法の接合部形成段階中の図６の金属ジョイナシステムの側面図である。 実施形態による、図７の方法の溶接部仕上げ段階中の金属基材の上面図である。 同じゲージを有し、図７の方法の出力段階中の接合された金属基材の端面図及び上面図である。 異なるゲージを有し、図７の方法の出力段階中の接合された金属基材の端面図及び上面図である。 図７の方法の出力段階中の接合された金属基材の上面図である。 図７の方法の出力段階中の接合された金属基材の上面図である。 図７の方法の出力段階中の接合された金属基材の上面図である。 図７の方法の出力段階中の接合された金属基材の上面図である。

実施形態の主題は、法定要件を満たすために特異性をもって本明細書に説明されているが、この説明は、必ずしも特許請求の範囲を限定することを意図していない。特許請求された主題は、他の方法で具現化され得、異なる要素またはステップを含み得、他の既存のまたは将来の技術と併せて使用され得る。この説明は、個々のステップの順序または要素の配置が明示的に説明されるときを除き、様々なステップまたは要素の中のまたはそれらの間の特定の順序または配置を暗示するとして解釈するべきではない。「上」、「下」、「上部」、「底部」、「左」、「右」、「前部」、及び「後部」などの方向の参照は、とりわけ構成要素及び方向が参照している１つの図（または複数の図）中に示され、説明される向きを参照することを意図している。

この説明では、「シリーズ」または「７ｘｘｘ」などのアルミニウム業界の呼称で識別される合金を参照している。アルミニウム及びその合金の命名及び識別において最も一般的に使用されている番号指定システムの理解に関しては、“Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｎｄ Ｗｒｏｕｇｈｔ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ”または“Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｒｅｃｏｒｄ ｏｆ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ Ｌｉｍｉｔｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｏｒｍ ｏｆ Ｃａｓｔｉｎｇｓ ａｎｄ Ｉｎｇｏｔ”（いずれもアルミニウム協会によって発行されている）を参照されたい。

本明細書に記載されるのは、２つ（またはそれ以上）の金属基材を一緒に接合するための金属ジョイナシステムである。いくつかの実施形態では、金属基材は、金属ジョイナシステムの前にせん断切断または機械的切断を受ける場合がある。金属ジョイナシステムは、任意の適切な金属基材の接合に使用できるが、アルミニウム及び／またはアルミニウム合金、ならびに鋼及び／または鋼合金である金属基材の接合に特に有用であり得る 。様々な非限定的な例では、金属基材は、１ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、２ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、３ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、４ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、５ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、６ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、７ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金、または８ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金を含むがこれらに限定されないアルミニウム及びアルミニウム合金を含み得る。別の非限定的な例として、特定の実施形態では、金属基材は、鋼、炭素鋼、二相鋼を含むがこれらに限定されない自動車産業で使用される高強度鋼、及び／または高度な高強度鋼を含み得る。特定の非限定的な例では、各金属基材のゲージまたは厚さは、０．３ｍｍ～６ｍｍであり得るが、この範囲内またはこの範囲外の様々な他のゲージが利用され得る。金属基材は、同じ材料（例えば、同じアルミニウム合金）であっても異なる材料（例えば、２つの異なるアルミニウム合金）であってもよい。金属基材は、同じ厚さまたは異なる厚さを有する金属基材間に溶接部または接合部を形成できるように、同じゲージを有するか、必要に応じて異なるゲージを有してもよい。いくつかの実施形態では、金属基材は金属シートであってもよいが、他の例ではシートでなくてもよい。いくつかの非限定的な例では、金属ジョイナシステムを利用して、２つの金属コイルを接合することができる。

金属ジョイナシステムは、切断ヘッダと接合ヘッダとを有する金属ジョイナを含む。金属ジョイナはまた、洗浄ヘッダ及び／または接合部フィニッシャを含んでもよい。金属ジョイナシステムは、切断ヘッダ及び接合ヘッダに通信可能に結合される電源を含むことができる。金属ジョイナシステムはまた、金属ジョイナと通信可能に結合され、準備段階、接合段階、及び／または溶接部仕上げ段階を含む接合プロセス中に金属ジョイナを制御することができるコントローラを含んでもよい。様々な態様では、ジョイナヘッダは、接合プロセス中に接合ヘッダが切断ヘッダと共に移動するように、切断ヘッダに連結される。様々な態様では、切断ヘッダは、準備段階での切断プロセス中に洗浄ヘッダと共に移動するように、洗浄ヘッダに連結されるが、他の例では連結されなくてもよい。

特定の例では、接合プロセスの準備段階中に、切断ヘッダは、第１のレーザビームを接合領域に向けることによって、接合部を形成するために接合領域を準備することができる。いくつかの例では、コントローラは、第１のレーザビームが第１の金属基材の接合縁と第２の金属基材の接合縁との間にギャップを形成するように、準備段階中に切断ヘッダを制御する。追加または代替で、コントローラはまた、第１のレーザビームが、第１の金属基材及び第２の金属基材の上面及び底面に向けられて、潤滑剤、グリース、指紋等の汚染物質を除去する、及び／または、その他の方法で、接合部の形成のために上面と底面とを準備するように、準備段階中に切断ヘッダを制御することができる。

様々な例では、接合プロセスの接合段階中に、接合ヘッダは、第２のレーザビームを接合領域に向けることによって接合部（溶接部とも呼ばれる）を形成することができる。第２のレーザビームは、ビームサイズ、ビーム強度、ビームパターン、及び／または、必要に応じて他の適切な特性を含むがこれらに限定されない、第１のレーザビームとは異なる少なくとも１つの特性を有することができる。いくつかの実施形態では、コントローラは、第２のレーザビームが接合領域の一部分を加熱し、溶接部を形成するように、接合ヘッダを制御する。特定の態様では、コントローラは、接合領域を形成する金属基材（複数可）の厚さよりも薄い厚さを有する溶接部を第２のレーザビームが形成するように、接合ヘッダを制御する。さまざまな態様では、コントローラは、接合領域を形成する金属基材（複数可）の上面に対して凹んでいる、及び／または接合領域を形成する金属基材（複数可）の底面に対して凹んでいる溶接部を第２のレーザビームが形成するように、接合ヘッダを制御する。さまざまな態様では、コントローラは、接合領域を形成する金属基材（複数可）の上面に対して溶接金属に余分な厚さを、及び／または接合領域を形成する金属基材（複数可）の底面に対して余分な厚さを有する溶接部を第２のレーザビームが形成するように、接合ヘッダを制御する。第１の金属基材の上面及び第２の金属基材の上面を超える余分な溶接金属の厚さは、任意選択で０．２ｍｍ以下、または第１の金属基材と第２の金属基材との両方の厚さの１０％以下である。第１の金属基材の底面及び第２の金属基材の底面を超える余分な溶接金属の厚さ（溶接部補強）は、任意選択で０．２ｍｍ以下、または第１の金属基材と第２の金属基材との両方の厚さの１０％以下である。

本明細書に記載の金属ジョイナシステムは、単一の金属ジョイナが接合のための接合領域の準備及び接合の形成の両方を行うことができるため、２つの金属基材の間に接合部が形成される速度を改善することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の金属ジョイナシステムは、少なくとも毎分３メートルの溶接速度で動作することができる。場合によっては、本明細書に記載の金属ジョイナシステムは、毎分最大２０メートルまでの溶接速度で動作することができる。さらなる実施形態では、金属ジョイナシステムは、毎分６０メートルの溶接速度で動作することができる。さらに、金属ジョイナシステムの金属ジョイナは、第１のレーザビーム及び第２のレーザビームを利用することによって、金属基材の表面の品質を改善することができる。金属ジョイナシステムは、接合プロセスを使用する際、及び／または接合された金属基材のその後の処理の際に、金属損失を最小限に抑えるか、または減らすこともできる。例えば、接合部を切断及び形成するために使用されるレーザビームは、破片及び／または接合部を形成するための金属基材の損失を最小限に抑えることができる。さらに、金属ジョイナシステムによって形成された溶接部は厚みが薄いため、後続の処理を停止する必要がなく、さもなければ既存の機械的接合に存在する接合部分の厚さ（例えば、０．２ｍｍまたは金属基材の厚さの１０％超の過剰な溶接部補強による）を考慮に入れる必要がない。本明細書に記載の金属ジョイナシステムはまた、化学溶剤を必要とせずに、金属基材間の接合部の形成を可能にすることができる。特定の態様では、準備と接合とが密接に連続して行われるため、プロセスの処理時間が短縮される場合がある。

図１は、様々な実施形態による金属ジョイナシステム１００の例を示し、図２～４は、接合プロセスの様々な段階中の金属ジョイナシステム１００を示している。金属ジョイナシステム１００は、第１の金属基材１０４Ａを第２の金属基材１０４Ｂと接合する接合領域１０６に溶接部１１６を選択的に形成する金属ジョイナ１０２を含む。金属ジョイナシステム１００はまた、電源１３６及びコントローラ１３４を含み得る。

第１の金属基材１０４Ａ及び第２の金属基材１０４Ｂは、必要に応じて様々な適切な金属であってよく、第１の金属基材１０４Ａの金属は、第２の金属基材１０４Ｂの金属と同じでなくてもよい。様々な例では、第１の金属基材１０４Ａは、金属基材の第１のコイルの一部分であり得、第２の金属基材１０４Ｂは、金属基材の第２のコイルの一部分であり得る。第１の金属基材１０４Ａ及び／または第２の金属基材１０４Ｂの様々な適切な金属は、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼、ステンレス鋼、または必要に応じて他の金属を含むことができるが、これらに限定されない。図２～４に最もよく示されているように、第１の金属基材１０４Ａ及び第２の金属基材１０４Ｂはそれぞれ、上面１２４、底面１２２、及び上面１２４と底面１２２との間に延在する縁面１２６を含む。以下で詳細に論じるように、さまざまな態様では、接合領域１０６は、上面１２４の少なくとも一部、底面１２２の少なくとも一部、及び縁面１２６ を含むことができる。

いくつかの例では、図２及び３に示すように、コーティング１２０（または他の汚染物質）は、上面１２４、底面１２２、または縁面１２６のうちの１つまたは複数の部分上にあってもよい。いくつかの実施形態では、コーティング１２０は、意図的に表面上に備えられてもよく、または前の取り扱いまたは処理の副産物として表面上に備えられてもよい。いくつかの例として、コーティング１２０は、グリース、潤滑剤、指紋、ほこり、汚れ、油などの接合プロセスに対する汚染物質であり得る。以下で詳細に論じるように、接合プロセス中に、金属ジョイナシステム１００は少なくとも部分的にコーティング１２０の一部を除去することができ、それにより溶接部１１６の形成を改善し、金属基材（複数可）の表面品質を改善することができる。

図１を参照すると、金属ジョイナ１０２は、切断ヘッダ１１０及び接合ヘッダ１０８を含む。様々な態様では、切断ヘッダ１１０は、電源１３６が切断ヘッダ１１０に電力を供給し、切断ヘッダ１１０が接合プロセス中に第１のレーザビーム１１２を接合領域１０６上に向けることができるように、電源１３６と通信可能に結合される。同様に、接合ヘッダ１０８は、電源１３６が接合ヘッダ１０８に電力を供給し、接合ヘッダ１０８が接合プロセス中に第２のレーザビーム１１４を接合領域１０６上に向けることができるように、電源１３６と通信可能に結合される。様々な態様では、切断ヘッダ１１０からの第１のレーザビーム１１２の少なくとも１つの特性は、接合ヘッダ１０８からの第２のレーザビーム１１４とは異なり得る。特定の実施形態では、少なくとも１つの特性は、ビーム強度、ビームサイズ、または接合領域１０６上に向けられるビームのパターンを含み得るが、これらに限定されない。いくつかの非限定的な例では、第１のレーザビーム１１２のビームサイズは、第２のレーザビーム１１４のビームサイズよりも小さい。

接合ヘッダ１０８は、接合ヘッダ１０８が切断ヘッダ１１０と共に移動するように、切断ヘッダ１１０に連結される。任意選択的に、接合ヘッダ１０８は、金属ジョイナ１０２が移動方向１１８に移動するとき、接合ヘッダ１０８が第２のレーザビーム１１４を向ける接合領域１０６の一部分が、実質的に、切断ヘッダ１１０が第１のレーザビーム１１２を向ける接合領域１０６の一部分と同じであるように切断ヘッダ１０８に連結される。図１の例では、支持体１３８は、接合ヘッダ１０８を切断ヘッダ１１０に接続する。しかしながら、他の例では、接合ヘッダ１０８が切断ヘッダ１１０と共に移動するように、様々な他の適切な装置または機構が接合ヘッダ１０８を切断ヘッダ１１０に連結することができる。様々な態様では、切断ヘッダ１１０に連結された接合ヘッダ１０８は、単一の電源が利用されることを可能にすることができる。連結されたヘッダは、単一のセットアップ及びキャリブレーションステップを任意選択で利用できるため、既存のジョイナシステムと比較して、金属ジョイナ１０２のセットアップとキャリブレーションとに必要な時間を短縮することもできる。金属ジョイナ１０２の連結されたヘッダはまた、金属ジョイナ１０２がオペレータの介入を必要とせずに接合プロセスを完了することを可能にし得る。

コントローラ１３４は、接合ヘッダ１０８及び切断ヘッダ１１０と通信可能に結合される。コントローラ１３４は、任意選択で、電源１３６と通信可能に結合されてもよい。以下で詳細に論じるように、コントローラ１３４は、接合プロセス中に金属ジョイナ１０２を選択的に制御することができる。

コントローラ１３４は、汎用処理ユニット、接合制御分析及び／または金属接合用途専用に設計されたプロセッサ、無線通信専用に設計されたプロセッサ（Ｃｙｐｒｅｓｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒからのプログラマブルシステムオンチップなど）、または他の適切なプロセッサのうちの１つまたは複数を含んでもよい。メモリは、コントローラ１３４と共に提供されることができるが、他の例では提供されなくてもよい。含まれる場合、メモリは長期ストレージメモリ及び／または短期作業メモリを含み得、メモリはプロセッサ命令の作業セットを格納するためにコントローラ１３４によって使用され得る（すなわち、プロセッサはメモリにデータを書き込むことができる）。いくつかの態様では、メモリは、ディスクベースのストレージデバイス、及び／またはメモリディスク、ＵＳＢドライブ、フラッシュドライブ、遠隔接続された記憶媒体、仮想ディスクドライブなどを含むがこれらに限定されない、いくつかの他のタイプの記憶媒体のうちの１つを含むことができる。通信回路／ユニット、任意選択のディスプレイ、任意選択のスピーカ、及び／または電力貯蔵設備を含むが、これらに限定されない多様な他の特徴も、コントローラ１３４に含まれ得る。いくつかの態様では、コントローラ１３４の構成要素のいくつかまたはすべては、同じエンクロージャの中など、単一のパッケージまたはセンサセットにともに含まれ得る。追加の態様または代替の態様では、構成要素のいくつかは、エンクロージャにともに含まれ得、他の構成要素は別個であり得る（すなわち、コントローラ１３４は分散システムであり得る）。コントローラ１３４の他の構成要素は必要に応じて利用され得る。様々な態様では、コントローラ１３４は、接合ヘッダ１０８及び切断ヘッダ１１０とデータを通信して、接合領域１０６、第１のレーザビーム１１２、第２のレーザビーム１１４、金属ジョイナ１０２の溶接速度、接合プロセスの準備段階中に形成されるギャップのサイズ、接合プロセスの接合段階中に金属ジョイナ１０２によって形成される溶接部の厚さ、それらの組み合わせ、または、接合プロセス中の必要に応じて、金属ジョイナシステム１００の他の適切な特徴に対する金属ジョイナ１０２の位置または向きのうちの少なくとも一方を制御する。

任意選択で、図１に示すように、金属ジョイナシステム１００は、シールドガスノズル１１１を含むことができる。特定の実施形態では、シールドガスノズル１１１は、溶接部１１６の側面にシールドガス１１３を提供することができる。含まれる場合、シールドガスノズル１１１は、溶接品質監視及び／または走査を任意選択で遮断しなくてもよい。シールドガスノズル１１１は、接合ヘッダ１０８及び／または切断ヘッダ１１０に連結されることができるが、他の実施形態では連結されなくてもよい。他の実施形態では、シールドガスノズル１１１は省略されてもよい。

図５は、金属ジョイナシステム１００を用いて第１の金属基材１０４Ａを第２の金属基材１０４Ｂと接合する接合プロセスの様々な段階を示す。図２～４は、様々な段階中の金属ジョイナシステム１００を示している。

ブロック５０２及び図５を参照すると、接合プロセスの接合部領域形成段階は、接合領域１０６を形成するために、第２の金属基材１０４Ｂに対して第１の金属基材１０４Ａを位置付けることを含み得る。いくつかの実施形態では、図２に示すように、接合領域１０６を形成することは、第１の金属基材１０４Ａの縁面１２６が第２の金属基材１０４Ｂの縁面１２６に当接するように、第２の金属基材１０４Ｂに対して第１の金属基材１０４Ａを位置決めすることを含んでもよい。任意選択で、ブロック５０２は、接合領域１０６に対して金属ジョイナ１０２を最初に位置付けることを含んでもよい。様々な態様では、最初に金属ジョイナ１０２を位置付けることは、金属ジョイナ１０２が接合縁面１２６と実質的に位置合わせされるように金属ジョイナ１０２を位置付けることを含み得る。いくつかの実施形態では、金属ジョイナ１０２は、金属基材１０４Ａ～Ｂの上面１２４の上方に最初に位置付けられてもよいが、他の例では、金属ジョイナ１０２は、金属基材１０４Ａ～Ｂの底面１２２の下方に最初に位置付けられてもよい。

図５のブロック５０４及び図３を参照すると、接合プロセスの準備段階は、金属ジョイナ１０２の切断ヘッダ１１０との接合部の形成のために接合領域１０６を準備することを含み得る。様々な例では、コントローラ１３４は、切断ヘッダ１１０を制御して、第１のレーザビーム１１２を接合領域１０６上に向ける。様々な実施形態では、コントローラ１３４は、切断ヘッダ１１０を制御して、第１のレーザビーム１１２が、縁面１２６に近接する第１の金属基材１０４Ａ及び第２の金属基材１０４Ｂの一部分を切断し、第１の金属基材１０４Ａと第２の金属基材１０４Ｂとの間にギャップ１４０を形成するように、第１のレーザビーム１１２を向ける。特定の態様では、コントローラ１３４は、第１のレーザビーム１１２によって形成されたギャップ１４０が、約０．４ｍｍ以下、約０．３ｍｍ以下、約０．２ｍｍ以下、約０．１ｍｍ以下など、約０．５ｍｍ以下のギャップ幅１２８を有するように、切断ヘッダ１１０を制御する。他の実施形態では、ギャップ幅１２８は、任意選択で、０．５ｍｍ超など、０．４ｍｍより大きくてもよく、及び／または、必要に応じて、任意の他のギャップ幅１２８であってもよい。特定の態様では、切断ヘッダ１１０は、金属基材１０４Ａ～Ｂが一緒に配置されるときに、微小空隙を作成し得る粗い（高速）レーザ切断を作成するように制御される。そのような例では、溶融金属（接合ヘッダ１０８のレーザによって作成される）は、溶接中にこれらの空隙に吸い込まれ、空隙自体が、金属基材とほぼ同じかそれよりも薄い溶接の厚さに寄与する。いくつかの実施形態では、溶接部は、例えば、約１％厚い、約２％厚い、約３％厚い、約４％厚い、約５％厚い、約６％厚い、約７％厚い、約８％厚い、約９％厚い、約１０％厚い、及びその中の任意の範囲の厚さなど、一方または両方の金属基材の厚さより最大で約１０％厚い厚さを有してもよい。いくつかの実施形態では、溶接部は、例えば、約０．１ｍｍ、約０．２ｍｍ、約０．３ｍｍ、約０．４ｍｍ、約０．５ｍｍ、またはそれらの間の任意の範囲など、一方または両方の金属基材よりも約０．１ｍｍ～約０．５ｍｍ厚い厚さを有してもよい。有利なことに、金属基材の一方または両方よりも厚さが薄い溶接部は、テンションレベラ及びローラを通過することなどにより、下流の機器を調整することなく、溶接部を下流でさらに処理できるようになる。

追加または代替で、準備段階中に、コントローラ１３４は、切断ヘッダ１１０を制御して、第１のレーザビーム１１２を第１の金属基材１０４Ａ及び／または第２の金属基材１０４Ｂの上面１２４の一部分及び／または底面１２２の一部分に向けて、そのような表面上に存在する可能性があるか、または存在しない可能性があるコーティング１２０の少なくとも一部を除去することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ１３４は、ギャップ１４０が最初に形成されるか、コーティング１２０が最初に除去されるように、切断ヘッダ１１０を制御することができる。

図５のブロック５０６において、及び図４に示すように、接合プロセスの接合段階中に、コントローラ１３４は、接合ヘッダ１０８を制御して、第２のレーザビーム１１４を接合領域１０６に向けることができる。様々な態様では、接合ヘッダ１０８は、第２のレーザビーム１１４をギャップ１４０内に向けて、ギャップ１４０内の金属基材１０４Ａ～Ｂの表面を加熱して、溶接部１１６を形成する。様々な態様では、準備段階でギャップ１４０を形成することにより、金属ジョイナシステム１００は、第２のレーザビーム１１４をギャップ１４０に向けることができるので、接合段階中に破片の生成を最小限に抑え、厚さを改善して溶接部１１６を形成することができる。図４に示すように、様々な態様では、コントローラ１３４は、第２のレーザビーム１１８によって形成された溶接部１１６が、第１の金属基材１０４Ａの厚さ（すなわち、上面１２４と底面１２２との間の距離）及び／または第２の金属基材１０４Ｂの厚さより薄い厚さ１４２を有するように接合ヘッダ１０８を制御する。特定の例では、コントローラ１３４は、第２のレーザビーム１１８によって形成された溶接部１１６が、上面１２４及び／または底面１２２に対して凹んでいる外側溶接面１３２を有するように接合ヘッダ１０８を制御する。いくつかの実施形態では、外側溶接面１３２は、上面１２４及び／または底面１２２に対して凹んだ距離１３０だけ凹んでいる。厚みが減少した溶接部１１６及び／または表面１２４、１２２に対して凹んでいる溶接部１１６は、溶接部１１６が、従来必要とされてきた、より厚い接合部に合わせて調整されている機器を必要とすることなく、他の機器（テンションレベラなど）によってその後処理され得るので、従来の接合部と比較して、金属基材１０４Ａ～Ｂ間の接合部を改善することができる。

上述のように、接合プロセスの準備段階及び接合段階中、コントローラ１３４は、溶接速度で移動方向１１８に沿って移動するように金属ジョイナ１０２を制御することができる。いくつかの非限定的な例では、溶接速度は、毎分約２０メートル、毎分約６０メートルなど、またはそうでなければ必要に応じて、毎分約３メートル以上であってよい。他の例では、溶接速度は毎分約３メートル未満であってもよい。接合プロセスの準備段階と接合段階を別々に説明したが、２つの段階は、金属ジョイナ１０２によって同時に実行されてもよい。例えば、再び図１を参照すると、接合プロセス中、コントローラ１３４は、接合ヘッダ１０８が第２のレーザビーム１１４を接合領域１０６の第２の部分に向ける間、及び金属ジョイナ１０２が移動方向１１８に移動している間、切断ヘッダ１１０が第１のレーザビーム１１２を接合領域１０６の第１の部分に向けるように金属ジョイナ１０２を制御することができる。

図６及び８～２５は、さまざまな実施形態による金属ジョイナシステム２００の別の例を示す。金属ジョイナシステム２００は、金属ジョイナシステム１００と実質的に同様であり、切断ヘッダ１１０及び接合ヘッダ１０８を有する金属ジョイナ１０２を含む。金属ジョイナシステム１００と同様に、金属ジョイナシステム２００もコントローラ１３４を含む。図示されていないが、金属ジョイナシステム２００は電源も含むことができる。

金属ジョイナシステム２００の支持体１３８と比較して、金属ジョイナシステム２００の支持体２３８は、支持体２３８が２つ以上の金属ジョイナ１０２を支持できるように変更されている。図６に示すように、金属ジョイナシステム１００と比較して、金属ジョイナシステム２００はまた、少なくとも１つの洗浄ヘッダ２４４及び少なくとも１つのホルダ２４６を含む。図６の例では、金属ジョイナシステム２００は、２つの洗浄ヘッダ２４４と２つのホルダ２４６とを含むが、任意の所望の数の洗浄ヘッダ２４４及び／またはホルダ２４６を利用することができる。さまざまな実施形態では、洗浄ヘッダ２４４は、洗浄ヘッダ２４４が、少なくとも１つの金属ジョイナ１０２と連動して移動するように、支持体２３８（または他の適切な構造）を介して少なくとも１つの金属ジョイナ１０２に連結される。図示の例では、単一の支持体２３８が両方の金属ジョイナ１０２と両方の洗浄ヘッダ２４４とを支持する。他の例では、すべての金属ジョイナ１０２及び／または洗浄ヘッダ２４４は、単一の支持体上に支持されなくてもよい。

図１１及び図１２に最もよく示されているように、いくつかの実施形態では、各洗浄ヘッダ２４４は、洗浄力２５２を接合部領域に向けるように構成される内側ノズル２４８と、真空力２５４を提供し、空気ダスト及び／またはその他の破片を吸い込むように構成される外側ノズル２５０とを含む。特定の実施形態では、洗浄力２５２は、圧縮空気、アセトン、レーザビーム、または必要に応じて他の適切な洗浄剤または手段を含むがこれらに限定されない洗浄剤によって提供され得る。さらに、他の実施形態では、洗浄ヘッダ２４４は、必要に応じて洗浄力２５２を選択的に加えることができる他の適切な装置または構成要素であってもよい。非限定的な例として、１つまたは複数の洗浄ヘッダ２４４は、切断ヘッダ２４４に平行に（または、そうでなければ必要に応じて）切断ヘッダ２４４の前方に移動することができるワイパであってもよい。この実施形態では、ワイパ（例えば、ブレードまたは他の適切なワイパ装置）は、任意選択で同じユニットに取り付けられてもよく、ワイパは、切断ヘッダ１１０の前に洗浄力を加える。

いくつかの実施形態では、内側ノズル２４８及び外側ノズル２５０はそれぞれ、洗浄力２５２及び真空力２５４が斜角で加えられるように、洗浄される表面に対して斜角で配置される。他の例では、ノズル２４８、２５０は斜角でなくてもよい。任意選択で、図１０に示すように、洗浄ヘッダ２４４は、真空力２５４を提供するように構成される補助ノズル２５５を含む。特定の態様では、補助ノズル２５５は、補助ノズル２５５が粉塵及び／または第１のレーザビーム１１２を加えるするときに切断ヘッダ１１０によって発生される他の破片を収集できるように、切断ヘッダ１１０と垂直に位置合わせする（または近接する）ように構成される。洗浄ヘッダ２４４は、金属ジョイナ１０２と同じ金属基材の面に、または金属ジョイナ１０２とは金属基材の反対側の面に位置付けられることができる。特定の実施形態では、洗浄ヘッダ２４４は、洗浄力２５２及び真空力２５４を金属ジョイナ１０２から移動方向１１８にレーザの前に向けるように構成される。図１１に示すように、洗浄ヘッダ２４４は、ギャップ２５７だけ金属基材からオフセットされ得る。いくつかの非限定的な例では、ギャップ１５７は、１ｍｍ～２ｍｍであり得るが、１ｍｍ未満であってもよく、及び／または他の実施形態では２ｍｍより大きくてもよい。

各ホルダ２４６は、プロセス中に金属基材を把持するように構成され、及び／または、それ以外の場合は保持するように構成される。ホルダ２４６は、直接接触を作り出すための機械的グリッパ、ロボットアーム、または必要に応じて他の適切な装置が含まれるが、これらに限定されない金属基材を把持するための様々な適切な機構または装置であり得る。

特定の実施形態では、金属ジョイナシステム２００（及び／または金属ジョイナシステム１００）を使用して、必要に応じて様々な金属基材を接合することができる。いくつかの非限定的な例として、金属ジョイナシステム２００（及び／または金属ジョイナシステム１００）は、同様または異なる圧延鋼板、同様または異なる圧延アルミニウムシート、及び／または必要に応じて、他の金属シートまたは金属製品を接合するために使用することができる。

図７は、様々な実施形態による金属基材を接合する方法の別の例を示す。特定の態様では、方法を利用して、鋼及びアルミニウムを含むがこれらに限定されない、必要に応じて様々な金属基材を接合することができる。特定の態様では、方法は、改善された処理時間（すなわち、図７に示されるすべての段階を実行するのに必要な時間）を有する。非限定的な一例では、処理時間は、約５０秒など、１分未満であり得る。他の例では、処理時間が１分を超える及び／または必要に応じて５０秒未満である場合がある。

ブロック７０２は、方法の入力段階である。図８を参照すると、様々な実施形態では、入力段階中に、２つの金属基材２０４Ａ～Ｂが最初に提供される。特定の態様では、金属基材２０４Ａ～Ｂは金属コイルである。各金属基材２０４Ａ～Ｂは、独自の一意の識別子を有することができる。金属基材２０４Ａ～Ｂは、異なるゲージ、同じゲージ、異なる合金タイプ、同じ合金タイプを有してもよく、冷間圧延プロセスから得ることができ、熱間圧延プロセスから得ることができ、それぞれが独自の焼き戻し条件（例えば、Ｆテンパー）、せん断切断、帯鋸切断、またはその他の適切な切断技術によって、及び必要に応じて任意の切断縁品質を有して切断することができ、及び／または、必要に応じて、任意の等級の金属（例えば、任意の等級の鋼鉄、及び／または任意の等級のアルミニウム圧延シート））を含むことができる。図８の実施形態では、金属基材２０４Ａ～Ｂは異なるゲージを有する。任意選択で、金属基材２０４Ａ～Ｂは、６ｍｍ以下のゲージを有する。

ブロック７０４は、方法の固定段階である。図８を参照すると、固定段階の間、金属基材２０４Ａ～Ｂはそれぞれ、金属ホルダ２４６によって保持される。非限定的な一例では、固定段階は約１０秒かかる可能性があるが、他の実施形態では１０秒でなくてもよい。
ブロック７０６は、この方法の接合部準備段階である。図６及び９を参照すると、接合部準備段階中に、切断ヘッダ１１０は、金属基材２０４Ａ～Ｂの一部分を切断するため第１のレーザビーム１１２を向ける。接合部準備段階中、洗浄ヘッダ２４４の内側ノズル２４８は、洗浄力２５２が接合部領域に直接加えられて潤滑剤を除去するように、及び／または、そうでなければ、必要に応じて接合部領域を準備するように洗浄剤を向ける。前述のように、特定の態様では、切断ヘッダ１１０は、金属基材２０４Ａ～Ｂが一緒に配置されるときに、微小空隙２６１（図１４を参照）を作成する可能性のある粗い（高速で）レーザ切断を作成するように制御される。そのような例では、溶融金属（接合ヘッダ１０８のレーザによって作成される）は、溶接中にこれらの微小空隙２６１に吸い込まれ、微小空隙２６１自体が、金属基材とほぼ同じかそれよりも薄い溶接部１１６の厚さに寄与する。前述のように、いくつかの実施形態では、溶接部は、例えば、約１％厚い、約２％厚い、約３％厚い、約４％厚い、約５％厚い、約６％厚い、約７％厚い、約８％厚い、約９％厚い、約１０％厚い、及びその中の任意の範囲の厚さなど、一方または両方の金属基材の厚さより最大で約１０％厚い厚さを有してもよい。いくつかの実施形態では、溶接部は、例えば、約０．１ｍｍ、約０．２ｍｍ、約０．３ｍｍ、約０．４ｍｍ、約０．５ｍｍ、またはそれらの間の任意の範囲など、一方または両方の金属基材よりも約０．１ｍｍ～約０．５ｍｍ厚い厚さを有してもよい。有利なことに、金属基材の一方または両方よりも厚さが薄い溶接部は、テンションレベラ及びローラを通過するなどにより、下流の機器を調整することなく、溶接部を下流でさらに処理できるようになる。

接合部準備段階中、外側ノズル２４８は、真空力２５４を加えて、洗浄力２５２によって及び／または第１のレーザビーム１１２によって除去される破片を除去する。非限定的な一例では、接合部準備段階は、約１０秒かかる可能性があるが、他の実施形態では１０秒でなくてもよい。

ブロック７０８は、方法の接合部形成段階である。非限定的な一例では、接合部準備段階は約５秒かかる可能性があるが、他の実施形態では５秒でなくてもよい。図１３及び１４を参照すると、接合部形成段階中に、少なくとも１つの金属基材２０４Ａ～Ｂ、及び任意選択で両方の金属基材２０４Ａ～Ｂが、金属基材２０４Ａ～Ｂの接合縁の間のギャップ１４０から互いに向かって進められる。前述のように、特定の態様では、ギャップ１４０は、約０．４ｍｍ以下、約０．３ｍｍ以下、約０．２ｍｍ、例えば約０．１ｍｍ以下など、約０．５ｍｍ以下である。他の実施形態では、ギャップ１４０は０．５ｍｍより大きい。図１４に示すように、接合縁は、完全または半微小空隙２６１を有することができる（図１４では、説明のためにサイズが誇張されている）。いくつかの任意選択の例では、接合部形成段階は、接合部準備段階の前に実行されてもよい（ブロック７０６）。

ブロック７１０は、方法の溶接部形成段階である。図１５～１８を参照すると、溶接部形成段階中、接合ヘッダ１０８は、第２のレーザビーム１１４を接合領域に向けて金属基材２０４Ａ～Ｂを接合する一方、ホルダ２４６は金属基材２０４Ａ～Ｂを適所に保持する。任意選択で、金属ジョイナシステム２００は、パージ剤（例えば、アルゴン）を接合部領域上に向けて、接合プロセス中の環境雰囲気からの溶接金属の直接接触を最小限に抑え、ガス、または、溶接中及び溶接直後の溶接接合部に有害な可能性のある蒸気を除去するように構成されるパージノズル２６０を含む。任意選択で、溶接部形成段階は、接合部準備段階と同時に、または接合部準備段階とは別個に（例えば、接合部領域上を別のパスで）実行することができる。

図１５及び１７を参照すると、金属基材２０４Ａ～Ｂが異なるゲージを有する例では、溶接部１１６は、より厚いゲージの金属基材よりも薄い。異なるゲージを有するこのような例では、溶接部形成段階中に、接合ヘッダ１０８からの第２のレーザビーム１１４は、接合部領域からオフセットされてもよく、より厚いゲージの金属基材に当てられてもよい（例えば、図１５を参照）。

図１６を参照すると、他の実施形態では、金属基材２０４Ａは、金属基材２０４Ａと同じゲージを有する金属基材２０４Ｃと接合されてもよい。これらの実施形態では、溶接部１１６は、任意選択で、０．２ｍｍ未満及び／または金属基材の厚さの１０％未満の溶接部補強材を有してもよい。同様のゲージを有する例では、溶接部形成段階中に、第２のレーザビーム１１４を接合部領域（例えば、両方の金属基材）に当てることができる。

ブロック７１２は、方法の溶接部仕上げ段階である。特定の態様では、溶接部仕上げ段階は任意選択であってもよい。図１９に示すように、溶接部仕上げ段階中、溶接部１１６の溶接開始領域２６２及び溶接終了領域２６４は、必要に応じて様々な適切な機構または装置であり得る溶接部または接合部フィニッシャ２６５を介して除去される。いくつかの非限定的な例として、溶接開始領域２６２及び溶接終了領域２６４は、必要に応じて、パンチ、局部せん断、レーザ切断、あるいはその他のさまざまな機構または装置を介して接合部フィニッシャ２６５によって除去され得る。特定の態様では、溶接開始領域２６２及び溶接終了領域２６４を除去することにより、接合された金属基材上の応力位置を除去し、溶接部欠陥を除去することができ、それによって、溶接部の破断または処理機への損傷を引き起こすことなく（または最小限に抑え）、追加の処理に対する適合性を改善することができる。いくつかの実施形態では、溶接開始領域２６２及び溶接終了領域２６４が除去された接合された金属基材は、溶接部において休みなく上下に、例えば、約５０回、約６０回、約７０回、約８０回、約９０回、または約１００回、またはそれらの間の任意の範囲で、少なくとも５０回、６００ｍｍから１２００ｍｍまでの範囲の様々な直径を有する一連の処理ローラを通過させることができる。

ブロック７１４は、方法の出力段階である。図２０は、出力段における（同じゲージを有する）金属基材２０４Ａ及び２０４Ｃを示し、図２１は、出力階段における（異なるゲージを有する）金属基材２０４Ａ～２０４Ｂを示す。図２０及び２１に示すように、様々な実施形態では、出力段階において、溶接部１１６の厚さは、金属基材の少なくとも１つの厚さよりも薄く、任意選択で両方の金属基材の厚さよりも薄い。様々な実施形態では、出力段階において、溶接部１１６の厚さは、金属基材の少なくとも１つの厚さよりも厚く、任意選択で両方の金属基材の厚さよりも厚く、溶接部補強材は０．２ｍｍ未満または同じゲージを有する溶接部の金属基材の厚さの１０％未満の範囲にある。

図６の金属ジョイナシステム２００が、２つの金属ジョイナ１０２（それぞれが切断ヘッダ１１０を有する）及び少なくとも１つの洗浄ヘッダ２４４を含む実施形態では、単一の切断ヘッダ１１０（例えば、金属ジョイナ１０２のうちの１つの）及び洗浄ヘッダ２４４を第１のパスで使用することができ、（他の金属ジョイナ１０２の）第２の切断ヘッダ１１０及び洗浄ヘッダ２４４を第２のパスで使用することができ、または金属ジョイナ１０２の両方の対（したがって両方の切断ヘッダ１１０）及びクリーナヘッダ２４４を同時に使用することができる。いくつかの実施形態では、一度に複数の対の金属ジョイナ１０２及び洗浄ヘッダ２４４を使用することにより、非直線形状での切断が時間とともにより容易に及び／またはより正確になり得る。

図２２～２５は、処理方向２７０に対する溶接部１１６の様々な向きの非限定的な例を示しており、金属ジョイナシステム１００または金属ジョイナシステム２００によって作成することができる。図示のように、溶接部１１６は、垂直、傾斜、湾曲、または必要に応じて他の形状または向きであってよい。いくつかの実施形態では、非垂直溶接部１１６は、現在の機械的接合方法よりも少ない金属の除去を依然として必要としながら、下流のローラ２７４（または他の処理）からの圧力下にある溶接部の一部分をいつでも最小限に抑えることができる。

図２１は、処理方向２７０に対して実質的に垂直な溶接１１６の例を示している。特定の実施形態では、図２１の溶接部１１６は、同様のまたは異なるゲージの金属基材を接合するのに適している場合がある。

図２２は、処理方向２７０に対して湾曲している溶接部１１６の一例を示している。図２２に示すように、処理中、溶接部１１６の第１の部分２７２は、溶接部１１６の他の部分の前にローラ２７４（または他の処理機器）に係合することができる。図２２の溶接部１１６は、同様のまたは異なるゲージの金属基材を接合するのに適している場合がある。

図２３は、処理方向２７０に対して垂直または直角である溶接部１１６の一例を示す。図２４は、処理方向２７０に対して斜角にある溶接部１１６の一例を示している。図２４の溶接部１１６は、同様のゲージを接合するのに適している場合がある。非限定的な一例では、斜角は、処理方向２７０に対して、例えば、４°以下、３°以下、２°以下、１°以下など、５°以下であってもよい。さらに、他の実施形態では、斜角は５°より大きくてもよい。いくつかの非限定的な例として、斜角は、０°より大きく９０°未満であり得る。他の実施形態では、溶接部１１６は、処理方向２７０に対して必要に応じて任意の他の角度であってもよい。

図２５は、処理方向２７０に対して湾曲している別の溶接部１１６の一例を示している。図２３の溶接部１１６と比較すると、図２５の溶接部１１６の第１の部分２７２は、長さが短くなっている。図２５の溶接部１１６は、同様のまたは異なるゲージの金属基材を接合するのに適している場合がある。

本明細書に記載された概念による、様々な例示的な実施形態のさらなる説明を提供する「例示」として明示的に列挙された少なくともいくつかを含む、例示的な実施形態の集合体が以下に提供される。これらの例示は、相互に排他的、網羅的、または限定的であることを意図するものではなく、本開示は、これらの例の例示に限定されるのではなく、むしろ発行された特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内の全ての実現可能な修正形態及び変形形態を包含する。

例示１．電源と、金属ジョイナであって、電源に通信可能に結合され、金属ジョイナから接合領域に第１のレーザビームを向けることによって接合部を形成するための接合領域を準備するように構成された切断ヘッダを備える金属ジョイナと、電源に通信可能に結合され、金属ジョイナから接合領域に第２のレーザビームを向けることによって接合領域に接合部を形成するように構成された接合ヘッダであって、接合ヘッダは、接合ヘッダが切断ヘッダと移動するように、切断ヘッダに連結される、接合ヘッダと、を備える、金属ジョイナシステム。

例示１ａ．金属ジョイナは、洗浄ヘッダから接合領域に洗浄力を向けることによって接合領域を準備するように構成された洗浄ヘッダをさらに備える、前述または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナシステム。

例示１ｂ．接合ヘッダが、接合ヘッダが切断ヘッダと同時にまたは別々に移動するように、洗浄ヘッダが取り付けられた切断ヘッダに連結されている、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナシステム。

例示１ｃ．金属ジョイナが、電源に通信可能に結合され、接合部の溶接開始及びクレータ領域で金属を除去するように構成された接合部フィニッシャをさらに備える、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの、金属ジョイナシステム。

例示２．接合領域が、金属接合プロセス中に第１の金属基材及び第２の金属基材の縁を接合することによって形成される、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナシステム。

例示３．金属ジョイナに通信可能に結合されたコントローラをさらに備え、コントローラは、第１のレーザビームが第１の金属基材と第２の金属基材との接合縁の間にギャップを形成するように切断ヘッダを制御するように構成され、ギャップが０．５ｍｍ未満である、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナシステム。

例示４．接合領域が、第１の金属基材及び第２の金属基材のそれぞれの上面及び底面をさらに備え、金属ジョイナシステムは、金属ジョイナに通信可能に結合されたコントローラをさらに備え、コントローラは、第１のレーザビームが上面または底面の少なくとも一方に向けられるように切断ヘッダを制御するように構成される、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナシステム。

例示５．金属ジョイナに通信可能に結合されたコントローラをさらに備え、第１のレーザビームまたは第２のレーザビームの少なくとも一方が金属ジョイナから向けられている間、コントローラが、移動経路に沿って金属ジョイナを少なくとも毎分３メートルの速度で移動するように構成される、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナシステム。

例示６．第２のレーザビームの少なくとも１つの特性が第１のレーザビームとは異なり、少なくとも１つの特性が、ビームサイズまたはビームパターンのうちの少なくとも一方を含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナシステム。

例示７．金属ジョイナが移動経路に沿って移動可能であり、接合ヘッダが切断ヘッダに連結されて、第２のレーザビームが移動経路に当てられる前に第１のレーザビームが移動経路に当てられる、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナシステム。

例示８．接合ヘッダが、金属接合プロセス中に、第１の金属基材及び第２の金属基材の接合縁によって形成された接合領域に第２のレーザビームを向け、接合領域に接合部を形成するように構成される、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナシステム。

例示８ａ．接合領域に洗浄力を向け、接合領域に真空力を加えるように構成された洗浄ヘッダをさらに含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナシステム。

例示８ｂ．洗浄ヘッダが、接合部の上面及び底面の少なくとも一方に洗浄力を向けるように構成されている、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナシステム。

例示８ｃ．洗浄力が、化学溶剤、ワイパブレード、圧縮空気、またはレーザビームのうちの少なくとも１つを含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナシステム。

例示８ｄ．接合部の上面または底面の少なくとも一方から接合部の一部を除去するように構成された接合部フィニッシャをさらに備える、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナシステム。

例示９．金属ジョイナシステム用の金属ジョイナであって、金属ジョイナから接合領域に第１のレーザビームを向けることによって接合部を形成するための接合領域を準備するように構成された切断ヘッダと、金属ジョイナから接合領域に第２のレーザビームを向けることによって接合領域に接合部を形成するように構成された接合ヘッダであって、接合ヘッダは、接合ヘッダが切断ヘッダと移動するように、切断ヘッダに連結される、接合ヘッダと、を備える金属ジョイナ。

例示９ａ．金属ジョイナが、洗浄ヘッダと接合部フィニッシャとをさらに備え、接合部フィニッシャが、接合領域から接合部の一部を除去するように構成されている、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナ。

例示９ｂ．接合ヘッダが切断ヘッダと同時にまたは別々に移動するように、接合ヘッダが、切断ヘッダに連結されている、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナ。

例示１０．第２のレーザビームの少なくとも１つの特性が、第１のレーザビームとは異なり、少なくとも１つの特性が、ビームサイズ、ビーム強度、またはビームパターンのうちの少なくとも１つを含み、少なくとも１つの特性が、ビームサイズまたはビームパターンのうちの少なくとも一方を含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナ。

例示１１．金属ジョイナが移動経路に沿って移動可能であり、接合ヘッダが切断ヘッダに連結されて、第１のレーザビームが移動経路に当てられた後に、第２のレーザビームが同じ移動経路に当てられる、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナ。

例示１１ａ．接合領域が第１の金属基材及び第２の金属基材を含み、接合ヘッドが、第１の金属基材の厚さよりも薄く、第２の金属基材の厚さよりも薄い厚さを有する接合部を形成するように構成されている、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナ。

例示１２．金属ジョイナシステムであって、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナと、金属ジョイナに通信可能に結合されているコントローラと、切断ヘッダ及び接合ヘッダに通信可能に結合されている電源と、を備える、金属ジョイナシステム。

例示１３．金属ジョイナシステム用の金属ジョイナであって、金属ジョイナから接合領域に第１のレーザビームを向けることによって接合部を形成するため接合領域を準備するように構成された切断ヘッダと、金属ジョイナから接合領域に第２のレーザビームを向けることによって接合領域に接合部を形成するように構成された接合ヘッダであって、金属ジョイナは、金属接合プロセス中に移動経路に沿って移動可能であり、接合ヘッダは、接合ヘッダが移動経路に沿って切断ヘッダの下流にあるように、切断ヘッダに連結される、接合ヘッダと、を備える金属ジョイナ。

例示１４．接合ヘッダが切断ヘッダに連結されて、第１のレーザビームが移動経路に当てられた後に、第２のレーザビームが移動経路に当てられる、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナ。

例示１４ａ．接合領域を準備することが、洗浄ヘッダを金属基材の底部上の切断ヘッダの前の接合領域上に向けることをさらに含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの方法。

例示１４ｂ．溶接開始、溶接クレータ、または溶接部欠陥のうちの１つまたは複数で溶接部の一部を除去するために接合部フィニッシャを向けることをさらに含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの方法。

例示１５．第２のレーザビームの少なくとも１つの特性が第１のレーザビームとは異なり、少なくとも１つの特性が、ビームサイズまたはビームパターンのうちの少なくとも一方を含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナ。

例示１６．接合ヘッダが切断ヘッダと移動するように、接合ヘッダが切断ヘッダに連結されている、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナ。

例示１６ａ．接合領域を準備することが、洗浄ヘッダを用いて接合領域から汚染物質を除去することを含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの方法。

例示１７．金属ジョイナシステムであって、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの金属ジョイナと、金属ジョイナに通信可能に結合されているコントローラと、切断ヘッダ及び接合ヘッダに通信可能に結合されている電源と、を備える、金属ジョイナシステム。

例示１８．第１の金属基材の端縁の縁面が第２の金属基材の開始縁の縁面に当接するように、端縁を開始縁と位置合わせすることであって、位置合わせされた端縁及び開始端が、接合領域を画定する、位置合わせすることと、金属ジョイナの切断ヘッダを用いて接合領域に第１のレーザビームを向けることにより、接合のために接合領域を準備することと、溶接部を形成するために、金属ジョイナの接合ヘッダを用いて接合領域に第２のレーザビームを向けることと、を含み、接合部を形成することは、第１の金属基材を第２の金属基材に接合する、方法。

例示１９．接合領域を準備することが、第１のレーザビームを用いて第１の金属基材と第２の金属基材との間の接合領域内にギャップを形成することを含み、ギャップが第１の金属基材の厚さ及び第２の金属基材の厚さを貫通し、ギャップの幅は０．５ｍｍ未満である、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの方法。

例示２０．接合領域を準備することが、第１のレーザビームを用いて接合領域から汚染物質を除去することを含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの方法。

例示２１．汚染物質を除去することが、接合領域から潤滑剤を除去することを含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの方法。

例示２２．接合領域を準備することが、第１の金属基材の上面、第１の金属基材の底面、第２の金属の上面、第２の金属基材の底面、端縁の縁面、及び開始縁の縁面に第１のレーザビームを向けることを含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの方法。

例示２３．溶接部を形成することが、第１の金属基材の厚さよりも薄く、第２の金属基材の厚さよりも薄い溶接部厚さを有する溶接部を形成することを含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの方法。

例示２４．溶接部を形成することが、第１の金属基材及び第２の金属基材の上面に対して凹んでいる上面溶接面と、第１の金属基材及び第２の金属基材の底面に対して凹んでいる底面溶接面とを用いて溶接部を形成することを含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの方法。

例示２４ａ．第２のレーザビームを向けることが、第１のレーザビームとは異なる少なくとも１つの特性を含む第２のレーザビームを向けることを含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの方法。

例示２５．任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの方法によって形成された溶接部。

例示２６．第１の金属基材を第２の金属基材と接合する溶接部であって、溶接部が上部溶接面及び底部溶接面を備え、上部溶接面が第１の金属基材の上面または第２の金属基材の上面の少なくとも一方に対して凹んでおり、底部溶接面が、第１の金属基材の底面または第２の金属基材の底面のうちの少なくとも一方に対して凹んでいる、溶接部。

例示２７．溶接部が、接合された第１の金属基材及び第２の金属基材の処理方向に対して実質的に垂直に延在する、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの溶接部。

例示２８．溶接部が、接合された第１の金属基材及び第２の金属基材の処理方向に対して非垂直である、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの溶接部。

例示２８ａ．溶接開始または溶接クレータ領域のうちの１つまたは複数で溶接金属が、第１の金属基材及び第２の金属基材から除去される、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの溶接部。

例示２９．上部溶接面が、第１の金属基材の上面及び第２の金属基材の上面の両方に対して凹んでおり、底部溶接面が、第１の金属基材の底面及び第２の金属基材の底面の両方に対して凹んでいる、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの溶接部。

例示３０．第１の金属基材を第２の金属基材と接合する溶接部であって、溶接部が溶接部厚さを含み、溶接部厚さが、第１の金属基材の厚さまたは第２の金属基材の厚さのうちの少なくとも一方より薄い、溶接部。

例示３０ａ．溶接部を形成することが、第１の金属基材の上面及び第２の金属基材の上面を、０．２ｍｍ未満または第１の金属基材及び第２の金属基材の両方の厚さの１０％未満だけ超えて延在する溶接部厚さを有する溶接部を形成することを含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの溶接部。

例示３１．溶接部が、接合された第１の金属基材及び第２の金属基材の処理方向に対して実質的に垂直に延在する、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの溶接部。

例示３２．溶接部が、接合された第１の金属基材及び第２の金属基材の処理方向に対して非垂直である、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの溶接部。

例示３３．溶接部厚さが、第１の金属基材の厚さ及び第２の金属基材の厚さの両方よりも薄い、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの溶接部。

例示３４．第１の金属基材をクランプし、金属ジョイナから第１の金属基材の第１の面に第１のレーザビームを向けて第１の金属基材の第１の端縁に第１の接合面を作り出すことにより、第１の端縁を含む第１の金属基材を準備することと、第２の金属基材をクランプし、金属ジョイナから第２の金属基材の第１の面に第２のレーザビームを向けて、第２の金属基材の第２の端縁上に第２の接合面を作り出すことにより、第２の端縁を含む第２の金属基材を準備することと、第１の接合面を第２の接合面に当接させることにより、第１の金属基材と第２の金属基材に対する接合領域を形成することと、第３のレーザビームを金属ジョイナを用いて接合領域上に向けて溶接部を形成することであって、溶接部を形成することにより、第１の金属基材を第２の金属基材と接合させる、溶接部を形成することと、を含む方法。

例示３５．第１の金属基材を準備することは、第１のレーザビームを向けながら、第１の金属基材の第１の面とは反対側の第２の面上に洗浄力を加えることをさらに含み、第２の金属基材を準備することは、第２のレーザビームを向けながら、第１の面とは反対側の第２の金属基材の第２の面上に洗浄力を加えることをさらに含む、任意の先行または後続の例示もしくは例示の組み合わせの方法。

上記の態様は、実施態様の単なる可能な例であり、本開示の原理を明確に理解するために単に記述されている。本開示の精神及び原理から実質的に逸脱することなく、上述の実施形態（複数可）に多くの変形及び修正を加えることができる。そのような全ての修正及び変形は、本開示の範囲内で本明細書に含まれることが意図され、要素またはステップの個々の態様または組み合わせに対する全ての考えられる請求は、本開示によって裏付けられることが意図される。さらに、特定の用語が本明細書並びに下記の特許請求の範囲で使用されるが、これらは一般的かつ説明的な意味でのみ使用されており、説明される実施形態または下記の特許請求の範囲を限定するためではない。

Claims (44)

1. 電源と、
   金属ジョイナであって、
   前記電源に通信可能に結合され、前記金属ジョイナから接合領域に第１のレーザビームを向けることによって接合部を形成するため前記接合領域を準備するように構成された、切断ヘッダと、
   前記電源に通信可能に結合され、前記金属ジョイナから前記接合領域に第２のレーザビームを向けることによって、前記接合領域に前記接合部を形成する、接合ヘッダと、を備え、
   前記接合ヘッダが、前記接合ヘッダが前記切断ヘッドと共に移動するように、前記切断ヘッダに連結される、前記金属ジョイナと、を備える、金属ジョイナシステム。
2. 前記接合領域が、金属接合プロセス中に第１の金属基材と第２の金属基材との接合縁を含む、請求項１に記載の金属ジョイナシステム。
3. 前記金属ジョイナに通信可能に結合されたコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記第１のレーザビームが前記第１の金属基材と前記第２の金属基材との前記接合縁の間にギャップを形成するように前記切断ヘッダを制御するよう構成され、前記ギャップは０．５ｍｍ未満である、請求項２に記載の金属ジョイナシステム。
4. 前記接合領域が、前記第１の金属基材及び前記第２の金属基材のそれぞれの上面及び底面をさらに備え、前記金属ジョイナシステムが、前記金属ジョイナに通信可能に結合されたコントローラをさらに備え、前記コントローラは、前記第１のレーザビームが前記上面または前記底面の少なくとも一方に向けられるように前記切断ヘッダを制御するよう構成される、請求項２に記載の金属ジョイナシステム。
5. 前記接合ヘッダが、金属接合プロセス中に、前記第２のレーザビームを、第１の金属基材及び第２の金属基材の前記接合縁によって形成された接合領域に向け、前記接合部領域に接合部を形成するように構成されている、請求項２に記載の金属ジョイナシステム。
6. 前記金属ジョイナに通信可能に結合されたコントローラをさらに備え、前記第１のレーザビームまたは前記第２のレーザビームの少なくとも一方が前記金属ジョイナから向けられている間、前記コントローラが、移動経路に沿って前記金属ジョイナを少なくとも毎分３メートルの速度で移動するように構成される、請求項１に記載の金属ジョイナシステム。
7. 前記第２のレーザビームの少なくとも１つの特性が前記第１のレーザビームとは異なり、前記少なくとも１つの特性がビームサイズ、ビーム強度、またはビームパターンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の金属ジョイナシステム。
8. 前記金属ジョイナが、移動経路に沿って移動可能であり、前記接合ヘッダは、前記第２のレーザビームが前記移動経路に当てられる前に前記第１のレーザビームが前記移動経路に当てられるように前記切断ヘッダに連結される、請求項１に記載の金属ジョイナシステム。
9. 前記接合領域に洗浄力を向け、前記接合領域に吸引力を加えるように構成された洗浄ヘッダをさらに備える、請求項１に記載の金属ジョイナシステム。
10. 前記洗浄ヘッダが、前記洗浄力を前記接合部の上面及び底面のうちの少なくとも一方に向けるように構成されている、請求項９に記載の金属ジョイナシステム。
11. 前記洗浄力が、化学溶剤、圧縮空気、またはレーザビームのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の金属ジョイナシステム。
12. 前記接合部を形成する溶接部の開始部または前記接合部を形成する前記溶接部の終了部の一部分を除去するように構成された接合部フィニッシャをさらに備える、請求項１に記載の金属ジョイナシステム。
13. 前記金属ジョイナが、洗浄ヘッダから前記接合領域に洗浄力を向けることによって前記接合領域を準備するように構成された前記洗浄ヘッダをさらに備える、請求項１に記載の金属ジョイナシステム。
14. 前記接合ヘッダが、前記接合ヘッダが前記切断ヘッダと同時にまたは別々に移動するように、前記洗浄ヘッダが取り付けられた前記切断ヘッダに連結される、請求項１３に記載の金属ジョイナシステム。
15. 前記金属ジョイナが、前記電源に通信可能に結合され、前記接合部の溶接開始またはクレータ領域の１つまたは複数で金属を除去するように構成された接合部フィニッシャをさらに備える、請求項１３に記載の金属ジョイナシステム。
16. 金属ジョイナシステム用の金属ジョイナであって、
    接合領域内にギャップを形成するために、前記金属ジョイナから前記接合領域上に第１のレーザビームを向けることによって接合部を形成するための前記接合領域を準備するように構成された切断ヘッダと、
    前記金属ジョイナから前記接合領域上に第２のレーザビームを向けることによって前記接合領域内に前記接合部を形成するように構成された接合ヘッダと、を備え、
    前記接合ヘッダが、前記接合ヘッダが前記切断ヘッドと共に移動するように、前記切断ヘッダに連結される、前記金属ジョイナ。
17. 前記第２のレーザビームの少なくとも１つの特性が前記第１のレーザビームとは異なり、前記少なくとも１つの特性がビーム強度、ビームサイズ、またはビームパターンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載の金属ジョイナ。
18. 前記金属ジョイナが、移動経路に沿って移動可能であり、前記接合ヘッダは、前記第２のレーザビームが前記移動経路に当てられる前に前記第１のレーザビームが前記移動経路に当てられるように前記切断ヘッダに連結される、請求項１６に記載の金属ジョイナ。
19. 前記接合領域が第１の金属基材及び第２の金属基材を含み、前記接合ヘッドが、前記第１の金属基材の厚さよりも薄く、前記第２の金属基材の厚さよりも薄い厚さを有する接合部を形成するように構成されている、請求項１６に記載の金属ジョイナ。
20. 前記金属ジョイナが、洗浄ヘッダと接合部フィニッシャとをさらに備え、前記接合部フィニッシャが、前記接合領域から前記接合部の一部分を除去するように構成される、請求項１６に記載の金属ジョイナ。
21. 前記接合ヘッダが、前記接合ヘッダが前記切断ヘッダと同時にまたは別々に移動するように、前記切断ヘッダに連結される、請求項２０に記載の金属ジョイナ。
22. 請求項１６に記載の前記金属ジョイナと、
    前記金属ジョイナに通信可能に結合されたコントローラと、
    前記切断ヘッダ及び前記接合ヘッドに通信可能に結合された電源と、を備える、金属ジョイナシステム。
23. 第１の金属基材の端縁の縁面が第２の金属基材の開始縁の縁面に当接するように、前記端縁を前記開始縁と位置合わせすることであって、前記位置合わせされた端縁及び開始縁が接合領域を画定する、前記位置合わせすることと、
    金属ジョイナの切断ヘッダを用いて前記接合領域に第１ のレーザビームを向けることにより、接合のために前記接合領域を準備することと、
    溶接部を形成するために、金属ジョイナの接合ヘッダを用いて前記接合領域に第２のレーザビームを向けることであって、前記溶接部を形成することが、前記第１の金属基材を前記第２の金属基材と接合する、前記向けることと、を含む、方法。
24. 前記接合領域を準備することが、前記第１のレーザビームを用いて前記第１の金属基材と前記第２の金属基材との間の前記接合領域内にギャップを形成することを含み、前記ギャップが前記第１の金属基材の厚さ及び前記第２の金属基材の厚さを貫通し、前記ギャップの幅が０．５ｍｍ未満である、請求項２３に記載の方法。
25. 前記接合領域を準備することが、洗浄ヘッダを用いて前記接合領域から汚染物質を除去することを含む、請求項２３に記載の方法。
26. 前記接合領域を準備することが、前記第１のレーザビームを用いて前記接合領域から汚染物質を除去することを含む、請求項２３に記載の方法。
27. 前記第２のレーザビームを向けることが、前記第１のレーザビームとは異なる少なくとも１つの特性を含む前記第２のレーザビームを向けることを含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記接合領域を準備することが、前記第１の金属基材の上面、前記第１の金属基材の底面、前記第２の金属の上面、前記第２の金属基材の底面、前記端縁の前記縁面、及び前記開始縁の前記縁面に前記第１のレーザビームを向けることを含む、請求項２３に記載の方法。
29. 前記溶接部を形成することが、前記第１の金属基材の厚さよりも薄く、前記第２の金属基材の厚さよりも薄い溶接部厚さを有する溶接部を形成することを含む、請求項２３に記載の方法。
30. 前記溶接部を形成することが、前記第１の金属基材の上面及び前記第２の金属基材の上面を、０．２ｍｍ未満または前記第１の金属基材及び前記第２の金属基材の両方の厚さの１０％未満だけ超えて延在する溶接部厚さを有する溶接部を形成することを含む、請求項２３に記載の方法。
31. 前記溶接部を形成することが、前記第１の金属基材及び前記第２の金属基材の上面に対して凹んでいる上面溶接面と、前記第１の金属基材及び前記第２の金属基材の底面に対して凹んでいる底面溶接面とを用いて溶接部を形成することを含む、請求項２３に記載の方法。
32. 前記接合領域を準備することが、洗浄ヘッダを前記金属基材の底部上の前記切断ヘッダの前の前記接合領域に向けることをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
33. 溶接開始、溶接クレータ、または溶接部欠陥のうちの１つまたは複数で前記溶接部の一部分を除去するように接合部フィニッシャを向けることをさらに含む、請求項２３に記載の方法。
34. 第１の金属基材を第２の金属基材と接合する溶接部であって、前記溶接部が上部溶接面及び底部溶接面を備え、前記上部溶接面が前記第１の金属基材の上面または前記第２の金属基材の上面のうちの少なくとも一方に対して凹んでおり、前記底部溶接面が、前記第１の金属基材の底面または前記第２の金属基材の底面のうちの少なくとも一方に対して凹んでいる、前記溶接部。
35. 前記溶接部が、前記接合された第１の金属基材及び第２の金属基材の処理方向に対して実質的に垂直に延在する、請求項３３に記載の溶接部。
36. 前記溶接部が、前記接合された第１の金属基材及び第２の金属基材の処理方向に対して非垂直である、請求項３３に記載の溶接部。
37. 前記上部溶接面が前記第１の金属基材の前記上面及び前記第２の金属基材の前記上面の両方に対して凹んでおり、前記底部溶接面が、前記第１の金属基材の前記底面及び前記第２の金属基材の前記底面の両方に対して凹んでいる、請求項３３に記載の溶接部。
38. 第１の金属基材を第２の金属基材と接合する溶接部であって、前記溶接部が溶接部厚さを含み、前記溶接部厚さが、前記第１の金属基材の厚さまたは前記第２の金属基材の厚さのうちの少なくとも一方より薄い、前記溶接部。
39. 前記溶接部が、前記接合された第１の金属基材及び第２の金属基材の処理方向に対して実質的に垂直に延在する、請求項３７に記載の溶接部。
40. 前記溶接部が、前記接合された第１の金属基材及び第２の金属基材の処理方向に対して非垂直である、請求項３７に記載の溶接部。
41. 前記溶接部厚さが、前記第１の金属基材の厚さ及び前記第２の金属基材の厚さの両方よりも薄い、請求項３７に記載の溶接部。
42. 溶接開始及び溶接クレータ領域の溶接金属が、前記第１の金属基材及び前記第２の金属基材から除去される、請求項３７に記載の溶接部。
43. 第１の金属基材をクランプし、前記第１の金属基材の第１の面の金属ジョイナから第１のレーザビームを向けて、前記第１の金属基材の第１の端縁上に第１の接合面を作成することにより、前記第１の端縁を備える前記第１の金属基材を準備することと、
    第２の金属基材をクランプし、前記第２の金属基材の第１の面の前記金属ジョイナから第２のレーザビームを向けて、前記第２の金属基材の第２の端縁上に第２の接合面を作成することにより、前記第２の端縁を備える前記第２の金属基材を準備することと、
    前記第１の接合面を前記第２の接合面に当接することにより、前記第１の金属基材及び前記第２の金属基材に対する接合領域を形成することと、
    溶接部を形成するために、前記金属ジョイナを用いて前記接合領域上に第３ のレーザビームを向けることであって、前記溶接部を形成することが、前記第１の金属基材を前記第２の金属基材と接合する、前記向けることと、を含む、方法。
44. 前記第１の金属基材を準備することは、前記第１のレーザビームを向けながら、前記第１の面とは反対側の前記第１の金属基材の第２の面上に洗浄力を加えることをさらに含み、前記第２の金属基材を準備することは、前記第２のレーザビームを向けながら、前記第１の面とは反対側の前記第２の金属基材の第２の面上に洗浄力を加えることをさらに含む、請求項４２に記載の方法。

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