KR102102807B1 - 수동 조종가능한 레이저 용접건 - Google Patents

Abstract

수동 이동가능한 레이저 용접건은 길이방향 축을 따라 뻗어 있고 경량의 금속으로 제조된 세장 지지 컬럼으로 구성된다. 지지 플레이트는 광학기가 축방향으로 제공된 광학 헤드를 지지하면서 컬럼에 탈착식으로 실장된다. 광학기는 경로를 따르는 레이저 빔을 광학 헤드의 보호 윈도우를 통해 용접영역을 향해 지향하도록 구성된다.
레이저 용접건은 지지 플레이트에 실장되고 광학 헤드의 대각선 맞은편에 건의 길이방향 축을 따라 뻗어 있는 제 1 암으로 구성된다. 이동가능한 암의 내부면은 광학 헤드와 정렬되고 레이저 빔이 축방향으로 횡단하는 터널, 가압된 가스성 매질의 축방향으로 흐르는 제 1 기류와 가스성 매질의 축방향으로 흐르는 제 2 기류을 정의하는 내부면을 갖는다. 컬럼에 발생된 압력 그래디언트에 응답해 제 1 기류의 압력보다 더 낮은 제 2 기류의 압력으로 터널에 들어가는 제 2 기류는 컬럼 내에 볼텍스를 발생하지 않는다.
제 1 기류 및 제 2 기류는 터널의 하류 단부를 통해 용접영역으로 나간다. 기류가 나감에 따라, 터널 내에 흐르는 용접 파편들을 광학 헤드로 운송한다.

Description

수동 조종가능한 레이저 용접건{HAND MANEUVERABLE LASER WELDING GUN}

본 출원은 솔기 용접을 하기 위한 수동 조종가능한 용접건 분야에 관한 것으로, 특히 광섬유 레이저가 제공된 수동 조종가능한 용접건에 관한 것이다. 보다 상세하게. 본 출원은 튼튼한 경량의 형태, 향상된 레이저빔 수송 시스템, 효과적인 용접파편 배출 시스템 및 용접품질 제어시스템으로 구성된 수동 조종가능한 광섬유 용접건에 관한 것이다.

다수의 금속부 또는 시트 재료를 함께 어셈블리에 결합하기 위해 통상적으로 용접이 사용된다. 종래 용접방법들이 쉽게 이용될 수 있고 가령 아크 및 저항 스팟용접을 포함한다. 꽤 최근에 레이저 용접이 개발되었고 종래의 많은 용접형태보다 여러 가지 이점을 제공하였다. 예컨대, 레이저빔의 선명한 포커싱으로 인한 에너지의 집중으로 부품의 주변 부위로 흘러드는 열을 줄이면서 용접을 더 빨리 할 수 있게 한다.

복잡한 제조 재료들에 대한 열 손상 또는 열 스트레스의 잠재적인 위험을 없애면서 고도의 정확도로 산업용 레이저 부품들에 대해 자동 또는 수동의 정밀 레이저 용접이 수행될 수 있다. 공지의 레이저 스팟용접과 레이저 솔기 용접건은 정확도의 어셈블리, 압력감지 기밀 어셈블리, 및 기타 고유한 설계의 어셈블리를 포함한다. 따라서, 레이저 용접기의 설계가 간단하지 않고 후술되는 바와 같이 몇몇 구조적 난제를 제공한다.

이들 난제들 중 하나는 복잡한 기하학적 형태를 가진 워크피스들의 용접을 포함한다. 예컨대, 자동차의 바디 패널들이 용접대에 운송되고, 클램핑 시스템이 용접대에 바디 패널을 보유하도록 하면서 용접 동작이 수행된다. 용접되는 부품들 중 일부의 형태로 인해, 공간 제한으로 필요한 조종과 클램핑 및 용접기기의 적절한 기능을 할 수 있는 공간량이 한정될 수 있기 때문에 소정의 클램핑 및 용접 기기가 이용될 수 없다. 생산성 및 효율을 극대화하기 위해, 클램핑 및 용접 기기의 구성, 속도 및 비용에 따라 클램핑 및 용접기기의 다수의 다른 구성들이 한 용접대 내에서 이용되어야 한다. 이런 접근법은 효율저하와 고비용을 수반할 수 있다.

따라서, 다수의 건들을 가질 필요성을 실질적으로 없애면서 컴팩트하고 가벼우며 튼튼한 수동 조종가능한 레이저 용접건에 대한 필요성이 있다.

다른 난제는 대표적으로 CO₂ 및 Nd:YAG를 용접하는데 사용되는 레이저 구성과 관련있다. 양 레이저 구성들은 사람의 눈에 보이지 않는 전자기복사 스펙트럼의 적외선 영역에서 동작한다.

Nd:YAG는 약 1.06 마이크론의 파장에서 동작한다. 이 파장은 도전성 재료에 매우 잘 흡수되며, 대부분의 금속에 대해 대표적인 반사율은 약 20에서 30%이다. 다른 한편으로, CO₂ 레이저의 원적외선(10.6 마이크론) 출력파장은 대부분의 금속에 대해 약 80에서 90%의 초기 반사율을 가지나 Nd:YAG의 가장 높은 출력보다 훨씬 더 큰 10,000와트를 쉽게 제공할 수 있다.

상술한 레이저 타입들 모두는 물리적 크기가 큰 것을 특징으로 한다. 예컨대, CO₂ 시스템은 요구되는 높은 출력을 달성하기 위해 보통의 방을 차지할 수 있다. 이들 레이저 타입들 간의 또 다른 공통성은 낮은 월 플러그(wall plug) 효율, 즉, 전력에서 광출력으로의 낮은 에너지 변환효율이다.

따라서, 레이저 구성이 컴팩트하고 효율적인 구조를 갖는 레이저 수동 조종가능한 용접건에 대한 또 다른 필요성이 있다.

공지의 로봇적으로 작동되는 광섬유 레이저 용접기에 의해 나타난 또 다른 난제는 헤드에 소장된 광학기에 치명적인 손상을 줄 수 있는 용접영역으로부터 나온 용접 파편들에 의해 광학 헤드의 보호 윈도우가 충격받는 것에 관한 것이다. 이 문제를 다루기 위해, 압력공기제트가 광가이드 채널에 고속으로 레이저 헤드로부터 하류로 그리고 채널의 길이방향 축에 접하게 도입된다. 제트가 광전파에 비스듬히 도입되므로, 크로스제트로 알려져 있다.

그러나 크로스제트는 또한 몇가지 어려움들과 연계되어 있다. 먼저, 고속으로 인해, 크로스제트는 채널 내에 볼텍스를 형성한다. 차례로, 볼텍스는 중앙 채널영역과 채널 외주 간에 압력 그래디언트를 형성한다. 압력이 중앙 영역에 낮기 때문에, 용접 파편들이 이 영역을 따라 쌓이고 상대적으로 쉽게 보호 윈도우에 손상을 준다. 크로스제트의 또 다른 바람직하지 못한 결과는 압력 그래디언트가 빔에 악영향을 준다는 것이다. 또한, 크로스제트는 큰 수준의 소음이 수반된다.

따라서, 상술한 문제를 극복하는 레이저 헤드 보호 시스템에 대한 더한 필요성이 있다.

또 다른 난제는 용접 영역 주위로 그리고 특히 2개의 암 클램핑 구조를 갖는 공지의 용접 시스템의 지지암에서 용접 파편들의 누적으로 인해 발생한다. 파편 누적은 용접의 품질에 해로우며 용접기의 암에 또한 손상을 입힌다.

그 결과, 용접영역에서 용접 파편들을 제거하기 위한 시스템을 갖는 레이저 기반의 수동 조종가능한 용접건에 대한 또 다른 필요성이 있다.

다른 문제는 용접 품질에 대한 제어의 결여로 나타난다. 그러나, 용접 품질은, 그렇지 않다면, 용접 과정의 가장 중요한 파라미터 중 하나다.

따라서, 용접의 품질을 기초로 레이저 출력을 자동으로 조절하기 위한 시스템으로 구성된 레이저 수동 조종가능한 용접건에 대한 또 다른 필요성이 있다.

구조적으로, 개시된 수동 조종가능한 레이저 용접건은 대형 베어링 내에 삽입되고 도르레 어셈블리 조합의 빔(beam)들에 의해 외부 가이드에 현가된다. 그 결과, 용접건은 길이방향 축 주위로 회전하고, 피용접 워크피스를 직선으로 이동시키며, 길이방향 축에 수직으로 뻗어 있는 수직축 주위로 회전하고, 길이방향 축과 수직축 모두에 횡으로 뻗어 있는 피봇축 주위로 경사지도록 동작된다. 개시된 건은 구조적 구성요소들과 상술한 필요성 모두를 해결하는 이들 구성요소들의 다른 조합들로 구성된다. 특징들 중 일부가 간력히 바로 아래에 개시되어 있고, 이들과 함께, 본원의 상세한 설명에 자세히 더 언급된다.

크로스제트 문제를 해결하는 특징들 중 하나는 압력기류를 광가이드채널에 주입하는 것을 포함한다. 압력기류는 길이방향 축에 평행한 채널로 강제된다. 이하 "오버제트"라고 하는 이런 수송 기술은 실질적으로 중앙 영역과 외주 영역 간에 압력 그래디언트를 없앤다. 그 결과, 광학 헤드의 보호 윈도우를 향해 흐르는 작은 입자들 또는 파편들이 제 1 기류에 의해 효과적으로 되돌려져 보호 윈도우의 수명을 늘리고 빔 품질에 영향을 주지 않는다. 더욱이, 개시된 오버제트 구성을 이용해 크로스제트 구조와 관련된 높은 수준의 소음이 상당히 감소된다.

오버제트 이외에 또 다른 특징에 따르면, 상대적으로 큰 용접 파편들을 제거하고 오버제트에 나란히 흐르는 제 2 기류가 터널을 횡단한다. 터널내에 음압을 형성하는 펌프가 저속으로 큰 부피의 주변 공기를 오버제트에 나란한 터널의 상류 단부로 가이드한다. 터널로부터 양 기류를 배기하는 배기구가 용접영역에 가까이 위치해 있기 때문에, 상기 기류들은 배기구를 통해 크기가 다른 용접 파편들을 수송한다.

또 다른 특징은 건에 가이드된 레이저 빔을 방출하는 고출력 광섬유 레이저 소스를 포함한다. 출력 보호 윈도우에 의해 보호되는 빔집속 광학기가 달린 광학 헤드가 건에 실장되고 피용접 워크피스에 더 집속되는 레이저 빔을 수용한다. 바람직하기로, 광섬유 레이저는 약 500 마이크론의 빔 스팟을 갖는 kW 수준의 다중모드 빔을 출력하는데 유용하다. 대안으로, 필요하다면, 레이저 소스는 실질적으로 단일모드로 빔을 방출하도록 구성될 수 있다.

또 다른 특징에 따르면, 건은 건의 길이방향 축을 따라 뻗어 있는 중앙 지지 컬럼으로 구성된다. 다양한 어셈블리들이 컬럼이 이들 어셈블리에 의해 발생된 하중을 받는 운동학적 폐루프를 정의하도록 지지 컬럼에 실장된다. 공지의 종래 기술과는 반대로, 개시된 구성은 하중이 발생된 어셈블리와 지지체 간에 제한된 개수의 중간 구성요소들을 갖는다. 따라서, 개시된 건은 경량의 단단한 구조로 구성된다.

또 다른 특징에 따르면, 지지체에 결합된 어셈블리들은 피용접 워크피스를 고정시키고 보유하도록 동작되는 클램핑 시스템을 포함한다. 클램핑 시스템은 암들 중 하나가 지지 컬럼으로부터 동작상 결합해제될 수 있는 1암 구성 또는 2암 구성을 가질 수 있다.

양 구성들에 공통은 또한 지지 컬럼에 실장되는 가이드 레일을 따라 슬라이드하도록 작동되는 이동식 암이다. 외부보유수단이 워크피스들을 함께 지지할 경우 2 이상의 워크피스들의 클램핑이 반드시 필요치 않을 때 한 암의 구성이 사용될 수 있다.

또 다른 특징은 고정 L형 암에 용접 동작 동안 누적된 용접 파편들을 제거하기 위해 음압이 생성될 수 있는 내부 채널이 제공되는 상술한 2암 구성에 관한 것이다. 채널을 진공시키는 것에 대안으로 또는 추가로, 하부 암은 조작자가 누적된 파편들을 수동으로 청소하게 하는 착탈식 하단을 가질 수 있다.

다른 특징에 따르면, 고정암에는 용접을 통해 새는 광을 감지하도록 동작하는 광검출기가 더 제공된다. 용접을 통해 전파한 레이저 방출의 감지된 출력에 따라, 그 품질이 결정되고, 필요하다면, 레이저 출력전력이 조절된다.

본 발명의 내용에 포함됨.

개시된 장치의 상기 및 다른 특징들은 도면과 함께 하기의 구체적인 설명으로부터 더 즉시 명백해진다.
도 1은 대표적인 수동 조종가능한 레이저 용접건의 레이아웃의 전반적인 도면이다.
도 2 및 도 3은 개시된 레이저건을 다른 면들에 배치하기 위한 각각의 어셈블리들을 개략 도시한 것이다.
도 4a는 완전히 어셈블리된 본원의 건의 엑소노메트릭(Axnometric) 도면이다.
도 4b는 하우징 어셈블리가 없는 본원의 건의 엑소노메트릭 도면이다.
도 4c는 용접영역에서 초기, 홈 위치로 철수된 이동가능한 그립핑암이 도시된 도 4a 및 도 4b의 본원의 건의 일측면도이다.
도 4d는 그리핑 용접위치에 함께 데려와진 양 그립핑암들이 도시된 도 4a 및 도 4b의 본원의 건의 또 다른 측면도이다.
도 4e는 도 4a-4c의 본원의 건의 평면도이다.
도 5a는 본원의 건의 개략 측면도이다.
도 5b는 본원의 건의 닫힌 운동학적 구성의 도식적 도면이다.
도 6a는 이동가능한 암의 입면도이다.
도 6b는 도 6a의 어셈블리된 이동가능한 암을 가진 건의 도면이다.
도 6c는 도 6a의 암의 평면도이다.
도 7a는 암과 전면 워크피스 간의 소정의 접촉을 감시하고 암 그 자체의 구조적 무결성을 나타내기 위해 동작할 수 있는 안전장치가 제공된 도 6a의 이동식 암의 도면이다.
도 7b는 안전장치의 동작을 예시하는 전기회로도이다.
도 7c 및 7d는 압력단부 피스의 각각의 직각 및 측면도이다.
도 8은 본원의 건의 고정암의 엑소노메트릭 도면이다.
도 9는 본원의 자동 솔기 건의 동작원리를 도시한 간략한 블록도이다.
도 10은 본원의 수동 조종가능한 레이저건의 동작원리를 도시한 흐름도이다.

첨부도면에 도시된 본원의 몇몇 실시예들을 상세히 참조한다. 가능하다면 어디서나, 동일 또는 유사한 부분 또는 단계들을 언급하기 위해 동일 또는 유사한 참조부호가 도면 및 명세서에 사용된다. 도면은 간략한 형태이며 정확한 비율로 되어 있지 않다.

도 1은 개시된 수동 조종가능한 레이저건 시스템(10)의 동작 원리를 도시한 것이다. 본원의 용접건(12)은 건 지지체(20)에 의해 외부 가이드(14)에 현가되어 조작자가 가하는 힘에 응답해 외부 가이드를 따라 활주한다. 대안으로, 건 지지체(20)는 건을 소정의 위치로 수송하는 기동식 외부 구조에 현가될 수 있다.

레이저 시스템(16)은 임의의 편리한 위치에 배치되고 바람직하게는 실질적으로 단일모드의 kW 수준에 도달할 수 있는 고출력빔을 출력하도록 구성된다. 고출력 광섬유 레이저는 고효율, 작은 치수 및 고출력을 포함한 이유들로 바람직하나, 레이저(16)는 다른 종래의 구성을 가질 수 있다. 전송 광섬유는 레이저(16)로부터 건(12)으로 레이저빔을 가이드한다. 건(12)을 통해 광섬유 헤드로 나가는 광섬유의 적어도 일부는 슬리브(18)에 의해 보호된다.

도 2를 참조하면, 용접건(12)은 다른 면들에 조작자게 의해 쉽게 조종될 수 있다. 예컨대, 건(12)은 이중 화살표(26)로 나타낸 바와 같이 반대방향들로 건(12)의 길이방향 축(A-A)에 수직으로 뻗어 있는 축(B) 주위로 선회할 수 있다. 선회는 건 지지체(20)에 결합된 도르레(22)와 같은 장치로 구현된다.

도 3은 길이방향 축(A-A) 주위로 회전운동하는 건(12)을 제공하는 장치를 도시한 것이다. 장치는 가령, 베어링(24)을 포함한 다른 구성들을 가질 수 있다. 베어링(24)은 건 지지체(20)에 현가되고 건(12)의 중간부를 둘러싸 조작자가 가한 토크에 응답해 전체 건이 회전하게 한다.

도 4a-4e는 본원의 수동 조종가능한 건(12)을 더 상세히 도시한 것이다. 특히 도 4a를 참조하면, 건(12)은 각각 근단 및 원단 하우징(28 및 30)을 포함한 하우징 어셈블리로 구성된다. 하우징은 쉽게 디스어셈블리될 수 있고, 도시된 바와 같이 어셈블리될 경우, 후술되는 바와 같이, 플랭크 베어링(24)은 이런 식으로 이동식 내부 구성요소들로부터 조작자를 완전히 분리시킨다.

근단 하우징(28)의 후방면(32)은 시작/종료 용접버튼(35)이 달린 레버(34)를 지지하는 컨트롤 패널, 컨트롤 전자장비 하우징(36), 레이저 용접건(12)을 각각의 외부 공급 소스들에 연결하는 복수의 커넥터들 및 소정의 파라미터들의 수동 주입을 위한 인터페이스로 구성된다. 특히, 커넥터(38)는 광섬유를 둘러싸고 외부의 기계적 하중으로부터 광섬유를 보호하는 재료로 제조된 슬리브(18)를 수용한다. 커넥터(40)는 고압 하에서 가스성 매질을 외부 소스로부터 건(12)으로 가이드하는 파이프와 결합한다. 커넥터(42)는 건 안팎으로 냉각매질을 전달하는 각각의 튜브들을 수용하도록 구성된다. 또 다른 커넥터는 전력 케이블을 수용한다. 컨트롤 패널은 케이블 및 튜브들 중 어느 것도 조작자에 방해하지 않는 식으로 조작자가 건(12)을 조종하기 용이하게 하도록 인체공학적으로 구성된다.

용접 동안, 조작자는 레버(34)를 한 손으로 잡는 한편 다른 한 손으로 베어링 어셈블리(24)에 실장된 핸들(44) 중 하나를 보유한다. 핸들 중 하나를 보유한다는 것은 건(12)을 건 지지체(20)(도 2)에 결합하도록 구성된 컷아웃(25)을 갖는다는 것이다. 원단 하우징(30)은 조작자가 쉽게 접근할 수 없는 모든 이동가능한 부분들을 둘러싼다. 2개의 그립핑암들, 즉 이동식 암(46)과 고정암(48)이 건(12)의 외부를 완성한다.

도 4b는 암(46)이 고정암(48) 옆으로 옮겨지는 닫힌 암 위치로 수동 조종가능한 레이저 건(12)의 내부를 도시한 것이다. 건(12)의 구성은 가령 중공 내부를 가질 수 있는 경량의 금속 프로파일로 제조된 메인 지지체 컬럼(50)을 토대로 한다. 컬럼(50)은 실질적으로 길이방향 축(A-A)에 나란한 건(12)의 전체 길이에 걸쳐 뻗어 있다. 건(12)의 구성은 건의 컬럼(50)이 이 컬럼에 결합된 이동부분들에 의해 발생된 모든 하중을 받게 한다. 이런 하중 분산은 발생된 하중이 컬럼에 갇힌 운동학적 폐루프를 정의한다.

컬럼(50)의 반대편 세장측면들에 하나의 넓은 레일 또는 축(AA)을 따라 슬라이드하고 후술되는 바와 같이 복수의 기설정된 암 위치들 중에 암(46)을 이동시키는 지지 플레이트(54)에 의해 브릿지된 한 쌍의 별도의 가이딩 레일(52)이 제공된다.

도 4와 연계해 도 5a를 간략히 참고하면, 플레이트(54)는 모터(56) 및 트랜스미션(58)을 포함할 수 있는 전자기계적 운동수단에 의해 발생된 힘에 응답해 광전파 경로를 따라 직선으로 이동한다. 벨트 트랜스미션(58)(도 4b)과 같은 모터 및 트랜스미션의 다양한 구성들이 사용될 수 있고 양 구성들은 직선 이동식 플레이트(54)에 실장된다. 도식적으로 도시된 바와 같이, 트랜스미션(58)은 이동식 암의 개방 및 폐쇄 위치 사이에서 레일(52)에 실장된 선형 베어링(60)에 의해 컬럼(50)을 따라 응답해 슬라이딩하는 플레이트(54)에 선형 힘을 가하는 피스톤을 포함한다(각각, 도 4c 및 도 4d). 플레이트(54)는 무엇보다도, 바람직하게는 삼각형 횡단면으로 구성된, 한 쌍의 이격된 사이드(62)를 더 포함한 프레임의 일부이다.

도 4b로 돌아가서, 지지 플레이트(54)의 상류측은 전자기계적 수단뿐만 아니라, 빔 수송 광섬유를 커넥터(64)에 의해 보호 슬리브(18)에 수용하는 광학 헤드(62)를 지지한다. 슬리브는 플레이트(54)가 용접영역을 향해 이동함에 따라 꽉조여지는 슬랙부를 갖는다. 레이저 헤드(62)에 전달되는 약 500 마이크론의 레이저 방출의 빔 스팟으로, 헤드(62)는 가령, 공지의 종래 기술의 거리보다 더 멀리 용접영역으로부터 헤드의 출력부에서 보호 윈도우를 제거하는 약 300mm 초점거리로 구성될 수 있다.

사인형 용접을 생성하기 위해 요동장치(66), 소정의 길이로 용접을 제공하기 위한 선형모터도 또한 광학 헤드 및 전자기계적 수단과 함께 플레이트(54)에 실장된다.

플레이트(54)의 맞은편 하류측은 암의 하류에 탈착식으로 실장되는 압력단부 피스(68)로 종결되는 이동식 암(46)을 지지한다. 압력단부 피스(68)는 피용접 워크피스들 중 하나에 대해 압력을 가하도록 구성되고 단부 피스의 내부로부터 밖으로 어떠한 방출도 벗어나지 못하도록 레이저 빔을 둘러싼다. 이러한 특징은 레이저가 정상적인 사용에서 모든 조건 하에서 가장 안전한 Class 1 레이저로사 본원의 건에 자격을 준다. 암(46)과 함께 플레이트(54)는 바로 아래에 논의된 다수의 기설정된 위치들을 따라 이동한다.

도 5a 및 5b를 참조하면, 이동식 암(46)은 초기에 용접 영역에서 멀리 떨어진 홈 위치(71)(도 5a 및 5b)에 위치된다. 조작자는 시작 버튼(35)(도 4b 및 4e)을 누름으로써 암 이동을 개시한다. 암(46)은 초기에 제 1 선형속도로 개구 위치(73)에 이동되고 워크피스로부터 짧은 거리에서 멈춘다. 위치(73)로의 암(46)의 이동이 감시되고 임의의 물체가 노정을 따라 감지되면, 물체가 제거될 때까지 암은 멈춰진다. 암(46)은 제 1 속도보다 더 낮은 제 2 속도로 폐쇄위치(75)로 이동되고 피스의 두께의 함수인 워크피스로부터의 기설정된 거리에서 멈춘다. 마지막으로, 암은 소정의 압력으로 피스에 대해 가압하는 용접/그립핑 위치(77)로 이동된다.

도 6a-6c를 참조하면, 이동식 암(46)은 그립핑 기능 이외에 다기능 구성요소가 되도록 구성된다: 이 암의 내부는 레이저빔 및 유체 흐름에 대한 가이드로서 이용된다. 광전파 방향에 반대방향으로 용접영역으로부터 산란된 스파크 및 작은 입자 또는 파편으로 인한 광학 헤드(62)(도 6a)의 출력단부에 실장되는 보호성 유리 윈도우의 노출을 적어도 실질적으로 방지 또는 최소화하기 위해 가스성 매질의 기류들 중 하나가 형성된다. 가압 기류의 압력보다 더 낮은 압력으로 제 1 기류에 나란히 흐르는 다른 기류는 더 큰 입자를 다룬다.

특히 도 6a 및 6b를 참조하면, 암(46)은 암(46)의 입력 단부 및 출력 단부 사이에 있는 건의 길이방향 축(A-A)을 따라 뻗어 있는 터널(75)을 정의하는 중공의 세장형 내부로 구성된다. 암은 플레이트(54)(도 6b)를 지지하기 위해 암(46)을 착탈식으로 결합하는 플랜지(71)가 덮인 하우징(82)(도 6b)을 포함한다. 하우징 구조는 일체로 또는 다수의 구성부품들로 어셈블리될 수 있다. 예컨대, 하우징(82)은 도시된 바와 같이 용접영역을 향해 테이퍼진 전반적으로 절단된 원뿔형의 2부분 구조를 포함한다.

도 6b에 도시된 바와 같이, 플랜지(71)는 입력단부(72)에서 움푹 들어가 있고 하우징(82)의 (광경로 및 공기 경로를 따라) 상류단부에서 겹치는 축방향으로 뻗어 있는 솔더(74)로 종결되는 다단계 외벽으로 구성된다. 짧은 T형 튜브(84)는 플랜지(71)의 오목 단부에 수용되고 하우징(82)의 상류에서 축방향으로 겹치고 이 단부로부터 반경방향 내부에 이격되도록 안쪽으로 뻗어 있다.

상술한 하우징, 플랜지 및 튜브의 상대 위치는 상대적으로 큰 제 1 환형 공간(88)과 단부들 중 하나에 의해 환형 공간(88)으로 다른 단부에 의해서 하우징(82)의 내부에 개방된 상대적으로 협소하게 축방향으로 뻗어 있는 통로(90)를 정의한다.

환형 공간(88)은 반경방향으로 뻗어 있는 유입구(85)(도 6a)를 통해 공기와 같이 가압 가스 매질의 제트를 수용한다. 가압 에어제트가 공간(88)을 채우기 때문에, 축방향 통로(90)(도 6b)를 통해 축(A-A)(도 6a)에 나란한 하우징(82)의 내부 또는 터널(75)로 나온다. 가압 공기가 터널을 통해 흐르기 때문에, 압력은 실질적으로 대기압으로 떨어진다. 터널을 따른 초기에 가압 기류의 축방향 운송 및 다른 흐름을 이하 "오버제트"라 한다. 오버제트는 작은 용접 파편들이 광학 헤드(62)(도 4b)의 보호 유리 윈도우에 손상을 주는 것을 막으며, 이는 레이저 헤드의 수명을 극적으로 증가시킨다.

도 6b, 및 도 4b-4e를 참조하면, 이동식 암(46)의 구성은 용접영역에서 또한 발생한 작은 입자들 이외에 큰 입자들을 제거하기 위해 터널에 음압을 생성하게 한다. 이런 압력은 하우징(82)의 상류 영역을 따라 혹은 심지어 공기 가이드로서 광학 헤드를 이용해 어디에나 제공된 공기 유입구(94)를 이용해 생성될 수 있다. 상술한 바와 같이 제 1 기류의 압력보다 더 낮은 압력으로 이에 따라 저속으로, 이 제 2 기류가 터널에 들어간다. 바람직하기로, 제 2 기류는 대기압 하에 있다. 결국, 제 2 기류의 압력은 공지의 장치에서 고속으로 터널에 들어간 가압 크로스제트에 대해 대표적인 공기 볼텍스가 제거되도록 선택된다.

도 4c-4e에 더 잘 나타난 흡기 배출구(96)는 압력단부 피스(68)(도 4c)에 가까운 하우징(82) 내의 터널에 개방되고 터널(75)의 상류 및 하류 단부 사이에 압력 그래디언트를 형성하는 호스(98)를 통해 외부 음압생성소스(100)와 유체소통한다. 대기압 하의 제 2 기류는 터널내 오버제트의 공기 부피를 실질적으로 초과하는 부피로 터널(75)에 흡기된다. 양 기류는 축방향으로 단일방향이며 실질적으로 터널을 따라 공기 경로의 더 큰 거리를 따라 같거나 상대적으로 낮은 압력 하에 있다. 제 2 기류의 균일 방향의 오버제트, 저속 및 큰 부피, 양 기류들의 균일한 방향, 및 이들의 조합은 실질적으로 기류들 간의 간섭을 없애고, 작고 큰 용접 파편들의 효과적인 배출을 제공하며 터널을 횡단하는 레이저빔의 품질에 영향을 주지 않는다.

도 5b 이외에 도 7a 및 7b를 참조하면, 이동식 암(46)의 압력 피스(68)에 암과 프론트 워크피스 사이에 소정의 접촉을 감시하도록 동작될 수 있는 안전장치(105)가 제공된다. 장치(105)는 또한 압력피스(68)의 구조적 무결성을 제어하도록 구성된다.

특히, 장치(105)는 압력피스(68)의 각각의 측면을 따라 뻗어 있는 2개의 사전 스트레스된 축방향 이동가능한 컨택트들(107)을 포함한다. 초기 가압상태에서, 양 컨택트(107)는 기설정된 거리에서 압력엔드 피스(68)의 에지(113)(도 7a) 너머로 뻗어 있다. 전면 워크피스와 암(46)이 정확히 위치된 경우, 양 컨택트(107)는 워크피스의 표면에 닿는다. 그러나, 그 위치가 정확하지 않으면, 컨택트(107) 중 적어도 하나는 워크피스에 압력을 가하지 않으며, 후술되는 바와 같이 레이저(16)(도 1)가 발사될 수 없다.

도 7b의 전기 회로도는 3개의 구성요소들, 즉, 사이드 컨택트(107) 및 서로 직렬로 전기 연결된 와이어(111)를 포함한다. 이들 3개의 구성요소들 중 적어도 하나가 마이크로컨트롤러(125)에 의해 수신된 신호를 발생하지 않으면, 회로는 개방된 채로 있고 컨트롤러는 제어신호를 레이저(16)의 전력 소스에 출력하지 않으며, 따라서, 불활성이 상태로 있게 된다.

와이어(111)는 단부피스(68)의 에지(113)(도 7a)로부터 단부 피스(68)의 둘레 주위로 이어지는 폐쇄 그루브까지 짧은 거리에 실장된다. 단부 피스(68)가 손상되어 와이어(111)가 전면 워크피스의 구조와 직접 접촉하게 되면, 와이어는 쉽게 파손되고 레이저 소스는 온되지 않는다.

도 7c 및 7d를 참조하면, 압력단부 피스(68)들이 각각 암에 결합되고 피처리 워크피스와 접촉하는 접촉면을 갖는다. 접촉면(103)의 과도한 마모를 방지하기 위해, 단부 피스의 나머지 경도보다 더 큰 경도를 갖는 재료의 플레이트(101)가 접촉면(103)에 결합된다. 플레이트(101)는 접촉면(103)에 용접될 수 있다. 대안으로, 도면에 도시된 바와 같이, 플레이트(101)는 체결장치(105)에 의해 표면(103)에 탈부착식으로 결합된다.

플레이트(101)가 체결장치(105)에 결합되면, 내부면은 와이어(111)를 수용하도록 그루브된다. 용접의 경우, 튜브가 표면(103) 및 플레이트(101) 사이에 배치된 후 이들 부분들이 용접된다. 와이어(111)는 그런 후 튜브를 통해 당겨진다. 플레이트(101)의 추가는 단부 피스의 유용한 수명을 증가시킬 뿐만 아니라, 개시된 장치의 어셈블리 및 유지 모두를 용이하게 한다.

도 8 및 4b를 참조하면, 고정 L형 암(48)은 암(48)이 컬럼(50)을 지지하도록 실장될 경우 건(12)의 길이방향 축(A-A')에 나란히 뻗어 있는 제 1 구성요소(106)를 갖는 반면, 제 2 구성요소(102)는 동일한 축에 수직으로 뻗어 있다. 제 1 구성요소(106)는 임의의 적절한 타입의 체결장치(104)(도 7)에 의해 컬럼(50)을 지지하도록 착탈식으로 실장된다(도 4b). 따라서, 건(12)은 단일의 이동식 암(46)과 함께 사용될 수 있다.

용접 동안, 파편들이 바닥없는 압력단부 피스(68)를 통해 암의 제 2 구성요소(102)의 내부에 침입할 수 있고, 제거되지 않는다면, 쌓인 파편들은 이 구성요소를 손상시키고 전반적으로 용접의 품질에 악영향을 끼칠 수 있다. 누적을 방지하기 위해, 제 2 구성요소(102)의 중공 내부는 외부 펌프와 유체소통한다. 펌프는 펌프(100)(도 4c) 또는 커넥터(108)에 수용되는 호스(110)를 통해 파편을 제거하기에 충분한 압력 그레디언트를 형성하도록 동작되는 차동펌프일 수 있다. 압력배출 기술 이외에, 제 2 구성요소(102)의 하단은 누적된 파편들을 더 제거를 위해 탈착될 수 있다.

도 8 이외에 도 9를 참조하면, 레이저(16)(도 1)의 출력은 워크피스가 용접되면서 연속으로 제어된다. 광학 헤드(62)(도 4a)가 기설정된 주파수에서 요동치면서 기설정된 길이를 따라 이동하면, 레이저 빔은 위에 놓인 시트를 녹여 전면과 후면 워크피스를 통해 뻗어 있는 통로를 형성한다. 빔이 더 이동함에 따라, 용융된 금속은 뒤로 흘러 통로를 막으나, 레이저 빔이 통로를 이동하고 난 다음이다. 침투한 레이저빔의 측정된 강도는 용접의 품질을 나타낸다. 측정된 강도가 기준값보다 더 크면, 후술된 바와 같이, 통로가 너무 크고 레이저의 출력이 저하된다. 반대로, 측정된 강도가 기준값보다 낮으면, 출력된 레이저 출력이 증가된다.

도 9의 특별한 구현에서, 광검출기(112)가 고정암(48)의 제 2 구성요소(102)에 제공된 관통 네스트(nest)(114)(도 8)에 실장된다. 검출기(112)는 도시된 구성에서 제 2 구성요소(102)의 하단에서 반사된 복사를 감지하고 증폭기(116)에서 증강된 신호를 발생한다. 반사광은 광 피크에 해당하는 고강도와 함께 더 높거나 더 낮은 강도를 가질 수 있다. 아날로그 디지털 컨버터(118)에 변환될 경우, 신호의 평균(Vav) 및 피크(Vpeak) 전력들은 마이크로 컨트롤러(125)에서 결정된다. 컨트롤러는 예컨대, 적분기 및 피크 검출 기능(120)을 포함한 다양한 기능들을 수행할 수 있는 FPGA(Field Programmable Gate Array)로 알려진 집적회로 타입일 수 있고 경량의 구조를 갖는다. 분석기(122)는 정해진 출력을 처리하고 Vav 대 Vpeak 비에 해당하는 제어신호를 출력한다. 상기 비는 상기 비가 기준값보다 더 적거나 더 클 경우 레이저 전력소스(126)로 다시 제공된다. 응답으로, 레이저빔 출력은 소정의 솔기를 갖도록 증가 또는 감소될 수 있다. 상술한 전력제어특징은 다른 구성으로 쉽게 구현될 수 있다. 고정암 대신, 용접영역의 뒤에 제공되고 선택적으로 주변광과 고립된 내부를 갖는 임의의 광트랩 구성이 광검출기와 결합해 사용될 수 있다. 따라서, 본원의 단일암 구성에 집적된 레이저(16)가 또한 상술한 기술에 따라 제어될 수 있다. 더욱이, 반사광을 감지하는 대신, 센서(112)는 입사광을 직접 검출하도록 위치될 수 있다.

도 10은 본원의 건(12)을 도시한 것이다. 건(12)의 제어 방식에 포함된 모든 컨트롤러들은 PLC(Programmable Logical Controller) 플랫폼을 기초로 한 다소 유사한 구성의 건들에 비해 건(12)의 전체 무게를 상당히 줄이는 FPGA 플랫폼을 기초로 하고 있음을 아는 것이 가치 있다.

온버튼(35)(도 4a)을 누르는데 응답해, 가압된 매질의 외부 소스는 도 120에 도시된 바와 같이 터널(75)(도 6a, 6b)내 오버제트를 제공하도록 동작하기 시작한다. 오버제트와 동시에 또는 연이어, 122 및 124에 각각 도시된 바와 같이 워크 피스에 소정의 압력, 용접 길이 및 워블 주파수가 설정되지 않는 한 모터(56)(도 4b 및 5)가 작동한다. 상기 개시된 단계들 모두가 완료되었다면, 모터(56)는 부호(126)로 나타낸 바와 같이 홈 위치에서 개방위치(도 5b)로 암(46)을 이동시키기 시작한다. 암(46)이 상대적으로 고속으로 개방위치를 향해 움직이면, 경로를 따라 임의의 장애물들의 존재가 연속으로 128에서 제어된다. 130에서 암(46)의 폐쇄위치로의 다른 이동은 상대적으로 느린 속도로 제공된다. 마지막으로, 암(46)은 132에서 워크피스 상에 소정의 압력을 제공하기 위해 용접위치로 이동된다.

용접위치에서, 단부압력 피스(68)와 워크피스의 표면 간의 접촉이 134에서와 같이 검증된다. 접촉 제어 후에 또는 전에 어딘가에서, 펌프(10)(도 4d)는 용접 파편들과 함께 모든 공기 기류들을 배기하는 압력 그레디언트를 생성하도록 작동된다. 상기의 모든 후에, 레이저는 빔을 출력하고 용접동작은 136으로 나타낸 바와 같이 개시된다. 용접동작 동안, 상기와 같이 개시되고 138로 표시된 바와 같이 솔기의 품질이 제어된다. 필요하다면, 빔의 출력이 140에서 조절된다. 공정이 150에서 끝나면, 모든 펌프와 레이저 소스들이 오프되어, 에너지 소비를 보존하고 에너지 절감기술로서 본원의 건을 특징하도록 돕는다.

본원의 건은 예로서 주어진 하기의 파라미터들로 구성될 수 있다.

무게	35 kg
조절가능한 고정력(Z-허브)	0.6-3.0 kN
개방폭 C-건	130 mm
용접 솔기 길이	최대 40 mm
워블 진폭(워블)	±1 mm
주파수(워블 주파수)	3-25 Hz
용접 속도	최대 80 mm/s
초점길이	250 또는 300 mm
가압공기 소비량	250 l/min, 5 bar
2.0 기술사양: 레이저/컨트롤러
동작 모드	CW. 변조
파장	1070 nm
공칭 출력전력	최대 4 kW
스팟 크기	0.5 mm
전력소비	12 kW(냉각장치 없음)
치수 컨트롤러 L×B×H	806×856×1508 mm
무게	400 kg

가장 실용적이고 바람직한 실시예인 것으로 여겨지는 것이 도시되고 개시되었으나, 개시된 구성 및 방법은 당업자들에 떠오를 것이며 본 발명의 기술사상과 범위로부터 벗어남이 없이 이용될 수 있음이 명백하다. 따라서, 본 발명은 가령 광섬유 레이저에 대해 기술되고 도시된 특별한 구성들에 국한되지 않고, 특허청구범위내에 있을 수 있는 모든 변형들과 부합하도록 해석되어야 한다.

Claims (29)

1. 2 이상의 중첩 금속피스들을 결합하기 위한 수동 조종가능한 레이저 용접건으로서,
   길이방향 축을 따라 뻗어 있는 세장 지지 컬럼(50);
   지지 컬럼(50)을 따라 축방향으로 이동될 수 있고 광학 헤드의 보호 윈도우를 통과하는 경로를 따라 용접영역에 레이저 빔을 집속시키도록 구성된 광학기가 제공된 광학 헤드;
   보호 윈도우의 하류에 경로를 따라 지지 컬럼(50)에 실장되고, 용접 동안 레이저 방출이 용접영역 밖으로 벗어나는 것을 방지하기 위해 용접영역을 둘러싸도록 금속 피스들 중 하나에 대해 암이 가압하는 용접위치와 홈 위치와 간에 축방향으로 이동하도록 광학 헤드에 결합되며, 개방식 상류 및 하류 단부로 구성되며 레이저 빔에 의해 축방향으로 횡단하도록 구성된 세장 터널, 축방향으로 유동하는 가압 가스성 매질의 제 1 기류; 및 제 1 기류의 압력보다 더 낮은 공기 볼텍스의 형성을 방지하기 위해 선택된 축방향으로 유동하는 제 2 압력의 가스성 매질의 제 2 기류를 정의하는 내주면으로 구성된 제 1 암; 및
   터널의 하류 단부와 유체 소통하고, 상류 및 하류 단부 간에 압력 그레디언트 생성시 터널로부터 제 1 및 제 2 기류를 추출하도록 동작할 수 있어 상기 제 1 및 제 2 기류로 터널내 용접 파편들이 터널의 하류 단부를 나가게 하는 음압 생성 소스를 구비하는 수동 조종가능한 레이저 용접건.
2. 제 1 항에 있어서,
   지지 컬럼(50)에 탈부착식으로 결합된 고정암(48); 및
   서로 정렬되고 각각의 제 1 암(46) 및 고정암(48)에 탈부착식으로 실장된 제 1 및 제 2 압력단부 피스를 더 구비하고,
   상기 압력단부 피스는 레이저 빔으로 용접 동작 동안 기설정된 힘으로 각각의 피용접 금속 피스들에 압력을 가하며,
   압력단부 피스들 각각은 피용접 금속 피스와 접촉하는 접촉면을 가지며,
   압력단부 피스의 접촉면의 재료보다 더 단단한 재료로 제조되는 플레이트가 접촉면에 결합되어 접촉면에 고정되거나 접촉면에 탈부착식으로 부착되는, 수동 조종가능한 레이저 용접건.
3. 제 2 항에 있어서,
   고정암(48)은 L형을 정의하도록 함께 결합되는 제 1 및 제 2 구성요소들로 구성되고, 고정암(48)의 제 1 구성요소에는 고정암(48)을 지지 컬럼(50)에 탈부착식으로 결합하도록 구성된 체결장치가 제공되어 제 1 구성요소가 길이방향 축에 나란히 뻗어 있게 되는 수동 조종가능한 레이저 용접건.
4. 제 3 항에 있어서,
   고정암(48)의 제 2 구성요소는 상기 길이방향 축에 수직으로 뻗어 있고, 제 2 구성요소는 중공 내부를 정의하는 내부면으로 구성되는 수동 조종가능한 레이저 용접건.
5. 제 4 항에 있어서,
   고정암(48)의 제 2 구성요소의 자유 단부와 유체소통하는 펌프를 더 구비하고, 상기 펌프는 제 2 압력단부 피스를 통해 제 2 구성요소의 내부로 침입하는 용접 파편을 제거할 정도로 충분히 내부에 압력 차를 생성하도록 동작될 수 있는 수동 조종가능한 레이저 용접건.
6. 제 4 항에 있어서,
   고정암(48)의 제 2 구성요소에 탈착식으로 포개어 지고 피용접 피스를 통해 전파하는 광빔을 검출하도록 구성된 광검출기를 더 구비하고,
   반사광의 강도는 측정 강도가 기준값과 일치하지 않으면 레이저빔의 전력이 조정되고 솔기의 품질이 향상되도록 기준값과 매치되는 수동 조종가능한 레이저 용접건.
7. 제 4 항에 있어서,
   고정암(48)은 용접 파편들을 수용하는 탈착식 하단을 가지도록 구성되며, 상기 하단을 이동시켜 용접 파편들이 제거되는 수동 조종가능한 레이저 용접건.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 길이방향 축에 수직한 면으로 뻗어 있고 지지 컬럼(50)에 이동가능하게 실장된 지지 플레이트(54)를 더 구비하고, 광학 헤드와 제 1 암은 지지 플레이트(54)에 실장되고 지지 플레이트(54)로부터 서로 반대의 축방향으로 뻗어 있는 수동 조종가능한 레이저 용접건.
9. 제 1 항에 있어서,
   제 1 암(46)은:
   외주면이 제공되고 하류 단부를 향해 테이퍼지는 원뿔형 형태를 갖는 하우징;
   하류 단부를 향해 협소해지는 외벽과 하우징의 상류 영역에 축방향으로 겹치게 구성된 오목 플랜지; 및
   플랜지의 오목부에 수용되고 플랜지를 갖는 큰 환형 공간과 하우징을 갖는 좁은 축방향 통로를 정의하도록 상류 단부와 겹치도록 하우징에 축방향으로 뻗어 있는 T형 튜브로 구성되고,
   환형 공간과 통로는 가스성 매질의 제 1 기류가 공간으로 들어가고 통로를 통해 하우징의 하류 단부를 향해 터널로 축방향으로 더 흐르도록 유체소통되는 수동 조종가능한 레이저 용접건.
10. 제 8 항에 있어서,
    지지 컬럼(50)을 따라 지지 플레이트(54)를 이동시키도록 동작될 수 있는 제 1 액츄에이터(56, 58);
    소정의 길이로 용접을 제공하도록 동작되는 제 2 액츄에이터; 및
    사인형 형태로 용접을 제공하도록 동작되는 제 3 액츄에이터(66)를 더 구비하고,
    제 1, 제 2 및 제 3 액츄에이터들은 지지 플레이트(54)의 상류 측이 광학 헤드뿐 아니라 액츄에이터들을 지지하도록 광학 헤드와 함께 지지 플레이트(54)에 결합되는, 수동 조종가능한 레이저 용접건.
11. 제 10 항에 있어서,
    제 1 액츄에이터(56, 58)는 복수의 이격된 연속 위치들로 지지 플레이트(54)를 직선으로 이동시키도록 동작하며,
    상기 복수의 이격된 연속 위치들은:
    제 1 암(46)이 용접영역으로부터 제 1 거리로 이격되어 있는 홈 위치;
    제 1 암(46)이 용접영역으로부터 제 1 거리보다 더 짧은 제 2 거리로 이격되어 있는 개방 위치;
    제 1 암(46)이 개방 위치와 용접영역 사이에 위치된 폐쇄위치; 및
    제 1 암(46)이 소정의 힘으로 워크피스를 가압하는 그립핑 위치를 포함하는, 수동 조종가능한 레이저 용접건.
12. 제 11 항에 있어서,
    제 1 액츄에이터(56, 58)는 개방위치 및 폐쇄위치 간에 지지 플레이트(54)의 선형 속도보다 더 큰 선형 속도로 홈 및 개방 위치 사이에 지지 플레이트를 옮기도록 작동하는 수동 조종가능한 레이저 용접건.
13. 제 1 항에 있어서,
    kW 까지 수준의 전력을 갖는 레이저 빔을 방출하는 광섬유 레이저를 더 구비하는 수동 조종가능한 레이저 용접건.
14. 제 1 항에 있어서,
    용접건의 하우징을 외부 가이드(14)에 결합시키고,
    상기 용접건이: 길이방향 축에 대해 회전하고, 길이방향 축에 횡으로 뻗어 있는 수직축 주위로 회전하며, 길이방향 축과 수직 축에 횡으로 뻗어 있는 피봇축 주위로 경사지고, 피용접 워크피스의 전후로 직선 이동하도록 동작될 수 있게 구성된 현가 시스템(20)을 더 구비하는 수동 조종가능한 레이저 용접건.
15. 길이방향 축을 따라 뻗어 있는 세장 지지 컬럼(50);
    지지 컬럼(50)을 따라 축방향으로 이동될 수 있고 광학 헤드의 보호 윈도우를 통과하는 경로를 따라 용접영역에 레이저 빔을 집속시키도록 구성된 광학기가 제공된 광학 헤드; 및
    보호 윈도우의 하류에 경로를 따라 지지 컬럼(50)에 실장되고, 용접 동안 레이저 방출이 용접영역 밖으로 벗어나는 것을 방지하기 위해 용접영역을 둘러싸도록 금속 피스들 중 하나에 대해 암이 가압하는 용접위치와 홈 위치와 간에 축방향으로 이동하도록 광학 헤드에 결합되는 이동식 제 1 암(46)을 포함하는 레이저 수동 조종가능한 건으로, 2 이상의 금속 피스들을 용접하는 방법으로서,
    상기 방법은:
    제 1 암(46)의 내부면에 정의된 터널을 통해 레이저 방출을 가이드하는 단계;
    터널을 통해 가압 가스성 매질의 제 1 기류를 가이드하는 단계;
    터널의 상류 및 하류 단부 사이에 압력 그래디언트를 생성하는 단계;
    압력 그래디언트를 생성하는 단계와 동시에,
    제 1 기류의 압력보다 더 낮고 터널내에 볼텍스를 생성하기에 불충분한 압력 하에서 가스성 매질의 제 2 기류를 터널에 주입하는 단계와, 제 1 기류에 나란한 제 2 기류를 가이드하는 단계; 및
    제 1 암(46)의 상류에 실장되고 제 1 암(46)과 함께 이동할 수 있는 광학 헤드를 통해 용접영역으로 레이저 빔을 가하는 단계를 포함하고,
    제 1 및 제 2 기류는 하류 단부를 통해 나가고,
    제 1 및 제 2 기류는 용접 파편과 광학 헤드의 보호 윈도우 간에 충돌을 실질적으로 최소화하기 위해 터널을 통해 광학 헤드를 향해 흐르는 용접 파편들 중 적어도 일부를 터널의 하류 단부를 통해 운반하는 2 이상의 금속 피스들을 용접하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    용접영역으로 레이저 빔을 가하기 전에 피용접 워크피스를 향해 지지 컬럼(50)을 따라 제 1 암(46)을 전진시키는 단계를 더 포함하는 2 이상의 금속 피스들을 용접하는 방법.
17. 제 16 항에 있어서,
    제 1 암(46)을 전진시키는 단계는:
    제 1 속도로 홈 위치에서 폐쇄위치로 제 1 암(46)을 용접영역을 향해 가이드하는 단계;
    제 1 속도보다 낮은 제 2 속도로 개방 위치에서 폐쇄 위치로 제 1 암(46)을 배치하는 단계;
    폐쇄 위치로부터 단부 압력 피스가 워크피스에 대해 미는 그립핑 위치로 제 1 암(46)을 전진시키는 단계를 포함하는 2 이상의 금속 피스들을 용접하는 방법.
18. 제 17 항에 있어서,
    전면 워크피스 및 제 1 암(46)의 그립핑 위치에 압력단부 피스와 전면 워크피스 간에 접촉시 제 1 암(46)의 압력을 제어하는 단계를 더 포함하는 2 이상의 금속 피스들을 용접하는 방법.
19. 제 18 항에 있어서,
    접촉이 없다면 레이저 발사를 막는 단계를 더 포함하는 2 이상의 금속 피스들을 용접하는 방법.
20. 제 15 항에 있어서,
    지지 컬럼(50)을 따라 제 1 암(46)이 이동함에 따라 각각의 암들(46, 48)의 압력단부 피스들이 정렬되도록 L형 고정암(48)을 지지 컬럼(50)에 탈착식으로 실장하는 단계를 더 포함하는 2 이상의 금속 피스들을 용접하는 방법.
21. 제 20 항에 있어서,
    L형 고정암(48)의 자유 단부와 소통하는 펌프에 의해, L형 고정암(48)의 압력단부 피스를 통해 L형 고정암(48)의 중공 내부로 떨어지는 용접 파편들을 배출하는 단계를 더 포함하는 2 이상의 금속 피스들을 용접하는 방법.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 펌프에 의해 용접 파편들을 배출하는 단계는 파편이 L형 고정암(48)의 자유 단부를 통해 가이드되도록 중공 내부에 압력 차를 생성하는 단계를 포함하는 2 이상의 금속 피스들을 용접하는 방법.
23. 제 21 항에 있어서,
    용접 파편들을 배출하는 단계는 누적된 용접 파편들에 접근하도록 L형 고정암(48)의 하단을 제거하는 단계를 포함하는 2 이상의 금속 피스들을 용접하는 방법.
24. 제 15 항에 있어서,
    광검출기가, 피용접 워크피스를 투과하여 전달되는 레이저 방출을 검출하는 단계;
    검출된 방출의 피크 전력을 결정하는 단계;
    검출된 방출의 평균 전력을 결정하는 단계;
    비와 기준값을 일치시키기 위해 피크와 평균 전력 간의 비를 계산하는 단계;
    계산된 비에 응답해 레이저의 출력 전력을 변경하는 단계, 및 필요하다면, 용접의 품질을 향상시키기 위해 레이저 빔의 전력을 조정하는 단계를 더 포함하는 2 이상의 금속 피스들을 용접하는 방법.
25. 제 15 항에 있어서,
    레이저 빔에 의해 발생된 솔기 용접의 길이 및 워블 주파수를 제어하는 단계를 더 포함하는 2 이상의 금속 피스들을 용접하는 방법.
26. 삭제
27. 삭제
28. 삭제
29. 삭제

Images