KR19980086409A - Laser optical system comprising a beam splitter made of individual members having reflective surfaces, welding apparatus and welding methods using the system - Google Patents

Laser optical system comprising a beam splitter made of individual members having reflective surfaces, welding apparatus and welding methods using the system Download PDF

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KR19980086409A
KR19980086409A KR1019970057319A KR19970057319A KR19980086409A KR 19980086409 A KR19980086409 A KR 19980086409A KR 1019970057319 A KR1019970057319 A KR 1019970057319A KR 19970057319 A KR19970057319 A KR 19970057319A KR 19980086409 A KR19980086409 A KR 19980086409A
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후미까스 에사까
도시유끼 다까사고
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와다 아끼히로
도요따지도샤 가부시끼가이샤
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Abstract

본 레이저 광학 시스템은 레이저 비임을 발생시키는 레이저 발생원과, 발생된 레이저 비임을 개개의 상이한 광축선을 갖는 복수의 서브비임으로 분리하는 비임분리경을 포함하며, 이 비임분리경은 상기 서브비임에 대응하는 복수의 부분들로 이루어진 반사면을 가지며, 또한 서로 조립됨으로써 상기 반사면의 복수의 부분을 각각 제공하게 되는 복수의 개별 부재를 포함한다. 또한, 본 발명은 위와 같은 레이저 광학 시스템을 사용한 레이저 용접장치와 방법도 소개하고 있다.The laser optical system includes a laser source for generating a laser beam, and a beam splitter for separating the generated laser beam into a plurality of subbeams having individual different optical axes, the beam splitters corresponding to the subbeams. It includes a plurality of individual members having a reflecting surface composed of a plurality of portions, and assembled together to provide a plurality of portions of the reflecting surface, respectively. In addition, the present invention also introduces a laser welding apparatus and method using the above laser optical system.

Description

반사면을 갖는 개별 부재들로 이루어진 비임 분리경을 포함하는 레이저 광학 시스템과, 이 시스템을 사용한 용접장치 및 용접방법Laser optical system comprising a beam splitter made of individual members having reflective surfaces, welding apparatus and welding methods using the system

본 발명은 거울을 사용하여 레이저 비임을 서브비임들로 분할하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique of splitting a laser beam into subbeams using a mirror.

레이저 비임을 사용하는 광학 시스템은, 용접, 절단 또는 기계가공, 표면처리 및 보링과 같은 레이저 비임을 이용한 여러 작업을 수행하는 레이저 가공장치에서 사용되고 있다. 이러한 광학 시스템은 검사 또는 시험장비 및 속도측정장비에도 사용되고 있다.BACKGROUND Optical systems using laser beams are used in laser processing apparatuses for performing various operations using laser beams such as welding, cutting or machining, surface treatment and boring. Such optical systems are also used in inspection or test equipment and speed measurement equipment.

1987 년에 공개된 일본 실용신안 제 62-105780 호에 개시되어 있는 바와 같이, 레이저 비임이 거울에 의해 서브비임들로 분할되는 레이저 광학 시스템이 알려져 있다. 일반적으로, 이러한 형태의 레이저 광학 시스템은 (a) 레이저 비임을 발생시키는 레이저 발생원과 (b) 각기 다른 광축선을 갖는 서브비임들로 레이저 비임을 분할하면서 반사시키기 위한 복수의 부분들로 이루어진 반사면을 갖는 비임반사 및 분리경을 갖고 있다. 이러한 형태의 레이저 광학 시스템이 피용접물을 대상으로 작업하기 위해 사용될 때, 서브비임들은 피용접물 표면의 각기 다른 영역 또는 조사점을 조사하게 된다.As disclosed in Japanese Utility Model No. 62-105780 published in 1987, a laser optical system is known in which a laser beam is divided into sub-beams by a mirror. In general, this type of laser optical system comprises a reflecting surface consisting of (a) a laser source for generating a laser beam and (b) a plurality of portions for reflecting while splitting the laser beam into sub-beams having different optical axes. It has a non-reflective and separating mirror having. When this type of laser optical system is used to work on a weldment, the subbeams will irradiate different areas or irradiation points on the surface of the weldment.

위와 같은 레이저 광학 시스템에서, 서브비임의 조사점의 배치, 구체적으로 말하면, 조사점의 상대위치와 간격 및 피용접물에 대한 조사점의 위치와 배치방향에 대한 변경을 용이하게 할 수 있는 것이 바람직하다. 상기 공개공보에서 개시된 종래의 시스템에서, 비임 반사 및 분리경은 반사면의 부분들이 서로에 대해 움직일 수 없는 일체식 구조로 되어 있다. 그러므로, 서브비임의 조사점들을 다르게 배치시켜야 할 때는, 상기 광학 시스템에서는, 반사면의 부분들이 다르게 배치되어 있는 다른 비임 반사 및 분리경이 필요하게 된다. 따라서, 상기 반사 및 분리경은 필요에 따라 교체되어야 하며 상기 레이저 광학 시스템은 다용성이 떨어지게 된다.In the above laser optical system, it is desirable to facilitate the arrangement of the irradiation point of the sub-beam, in particular, the relative position and spacing of the irradiation point and the change in the position and arrangement direction of the irradiation point relative to the object to be welded. . In the conventional system disclosed in the above publication, the beam reflector and the separating mirror have an integral structure in which portions of the reflecting surfaces cannot move relative to each other. Therefore, when the irradiation points of the sub beams need to be arranged differently, in the optical system, different beam reflection and separation mirrors are required in which parts of the reflecting surface are arranged differently. Thus, the reflectors and separators must be replaced as needed and the laser optical system becomes less versatile.

따라서, 본 발명의 제 1 목적은 비임 반사 및 분리경이 높은 다용성을 갖는 레이저 광학 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, a first object of the present invention is to provide a laser optical system having high versatility with beam reflection and separation mirrors.

본 발명의 제 2 목적은 이러한 레이저 광학 시스템을 구비하는 레이저 용접장치를 제공하는 것이다.It is a second object of the present invention to provide a laser welding device having such a laser optical system.

본 발명의 제 3 목적은 본 발명의 레이저 레이저 광학 시스템을 사용한 레이저 용접방법을 제시하는 것이다.A third object of the present invention is to provide a laser welding method using the laser laser optical system of the present invention.

상기 제 3 목적은 다음과 같은 본 발명의 태양, 실시예, 특징 또는 모드들 중 임의의 한 태양에 따라 이루어진다 (이하, 본 발명의 태양이라 한다). 이들 본 발명의 태양에 일련번호가 부여되어 있으며, 청구범위에서도 보는 바와 같이, 본 발명의 다양한 태양들의 가능한 조합을 보여주기 위해 한 태양이 어느 태양에 종속하는가를 제시하였다.The third object is achieved according to any one of the aspects, embodiments, features or modes of the invention as follows (hereinafter referred to as the aspect of the invention). Serial numbers are assigned to these aspects of the invention and, as the claims also show, which embodiments depend on which aspect to show possible combinations of the various aspects of the invention.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접장치의 사시도.1 is a perspective view of a laser welding device according to an embodiment of the present invention.

도 2a 와 도 2b 는 도 1 의 용접장치에서 사용된 포물면경의 확대 평면도 및 측면도.2A and 2B are enlarged plan and side views of a parabolic mirror used in the welding apparatus of FIG.

도 3a 와 3b 는 포물면경에 의한 레이저 비임 분리의 원리를 설명하기 위한 전면도 및 측면도.3A and 3B are front and side views for explaining the principle of laser beam separation by parabolic mirrors.

도 4 는 레이저 용접장치의 용접헤드가 그에 대해 위치하는 세 개의 평면을 나타내는 사시도.4 is a perspective view showing three planes in which the welding head of the laser welding device is located;

도 5a 는 포물면경의 평면도.5A is a plan view of a parabolic mirror.

도 5b, 5c 는 도 5a 의 선 A-A 과 B-B 을 따라 각각 취한 단면도.5B and 5C are cross-sectional views taken along the lines A-A and B-B of Fig. 5A, respectively.

도 6 은 도 5a, 5b 및 5c 에 있는 포물면경에서 반사된 두 서브비임에 의해 두 피용접물의 표면상에 형성된 서브비임 조사점 (P1, P2) 의 상대위치를 설명하기 위한 평면도.FIG. 6 is a plan view for explaining the relative positions of sub-beam irradiation points P 1 and P 2 formed on the surfaces of two welded objects by two sub-beams reflected by parabolic mirrors in FIGS. 5A, 5B and 5C;

도 7a, 7b 및 7c 는 레이저 용접장치의 포물면경과 요동 평면경을 보여주고 또한 레이저 비임 분리의 원리를 설명하기 위한 사시도, 측면도 및 평면도.7A, 7B and 7C are a perspective view, side view and plan view for showing a parabolic mirror and a rocking plane mirror of a laser welding device and for explaining the principle of laser beam separation.

도 8 은 용접장치에 의해 두 피용접물의 표면상에 형성된 두 서브비임의 조사점의 경로를 나타내는 평면도.8 is a plan view showing a path of irradiation points of two sub-beams formed on the surfaces of two workpieces by a welding apparatus;

도 9 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 용접장치를 보여주는 사시도.9 is a perspective view showing a laser welding device according to another embodiment of the present invention.

도 10 은 도 9 의 레이저 용접장치에 의해 두 피용접물의 표면상에 형성된 두 서브비임의 조사점의 경로를 나타내는 평면도.FIG. 10 is a plan view showing a path of irradiation points of two sub-beams formed on the surfaces of two welded objects by the laser welding device of FIG. 9; FIG.

도 11 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 용접장치를 개략적으로 보여주는 도면.11 is a view schematically showing a laser welding device according to another embodiment of the present invention.

도 12 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 용접장치를 보여주는 사시도.12 is a perspective view showing a laser welding device according to another embodiment of the present invention.

도 13 은 도 12 의 레이저 용접장치에 의해 두 피용접물의 표면상에 형성된 두 서브비임 조사점의 상대위치와, 서브비임의 조사로 플라즈마가 발생되는 영역을 보여주는 평면도.FIG. 13 is a plan view showing the relative positions of two sub-beam irradiation points formed on the surfaces of two to-be-welded objects by the laser welding device of FIG. 12 and a region where plasma is generated by irradiation of the sub-beams; FIG.

도 14 는 도 12 의 레이저 용접장치를 사용한 맞대기 용접의 일예를 보여주는 전면도.14 is a front view showing an example of butt welding using the laser welding device of FIG.

도 15 는 도 12 의 레이저 용접장치를 사용한 맞대기 용접의 다른 예를 보여주는 전면도.15 is a front view showing another example of butt welding using the laser welding device of FIG.

도 16 은 도 12 의 레이저 용접장치를 사용한 맞대기 용접의 또 다른 예를 보여주는 전면도.FIG. 16 is a front view showing still another example of butt welding using the laser welding device of FIG. 12;

도 17 은 도 12 의 레이저 용접장치의 이점으로서 제시되는, 피용접물 맞대기 틈새의 한계에 대한 개선을 설명하기 위한 그래프.FIG. 17 is a graph illustrating the improvement on the limit of welded butt clearance, which is presented as an advantage of the laser welding device of FIG.

도 18 은 도 12 의 레이저 용접장치의 다른 이점으로서 제시되는, 피용접물 맞대기선에 대한 서브비임 조사점의 정렬오차의 한계에 대한 개선을 설명하기 위한 그래프.FIG. 18 is a graph for explaining the improvement of the limit of alignment error of the sub-beam irradiation point with respect to the weld butt line, which is presented as another advantage of the laser welding apparatus of FIG.

도 19 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 트윈-포커싱형 레이저 용접장치를 개략적으로 보여주는 전면도.19 is a front view schematically showing a twin-focusing laser welding device according to another embodiment of the present invention.

도 20 은 도 19 의 레이저 용접장치에 의해 두 피용접물의 표면상에 형성된 두 서브비임 조사점의 상대위치와, 서브비임의 조사로 플라즈마가 발생되는 영역을 보여주는 평면도.FIG. 20 is a plan view showing the relative positions of two sub-beam irradiation points formed on the surfaces of two welded objects by the laser welding device of FIG. 19 and the area where plasma is generated by irradiation of the sub-beams; FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 레이저 용접헤드 11 : 프레임10 laser welding head 11 frame

12 : 레이저 발생원 14 : 포물면경12 laser source 14 parabolic mirror

16 : 평면경 18 : 피용접물16: flat mirror 18: welded object

22 : 용접선 28 : 중앙 보어22: weld line 28: center bore

30, 32 : 내측 및 외측 부재 34 : 반사면30, 32: inner and outer member 34: reflecting surface

46 : 위치조절 기구 48 : 축변위 조절장치46: position adjusting mechanism 48: axis displacement adjusting device

50 : 각변위 조절장치 52 : 스핀들50: angular displacement adjusting device 52: spindle

54 : 작동부 56 : 연결/장착부54: operating part 56: connection / mounting

64 : 회전부재 66 : 스크류64: rotating member 66: screw

(1) 레이저 비임을 발생시키는 레이저 발생원과, 이 레이저 발생원에서 발생된 레이저 비임을 개개의 상이한 광축선을 갖는 복수의 서브비임으로 분리하는 비임분리경을 포함하며, 이 비임분리경은 상기 복수의 서브비임에 대응하는 복수의 부분을 포함하는 반사면을 갖는 레이저 광학 시스템에 있어서, 상기 비임분리경은, 서로 조립됨으로써 상기 반사면의 복수의 부분을 각각 제공하게 되는 복수의 개별 부재를 포함한다.(1) a laser generation source for generating a laser beam, and a beam separation mirror for separating the laser beam generated at the laser generation source into a plurality of sub-beams having individual different optical axes, wherein the beam separation mirror includes the plurality of sub-beams. In a laser optical system having a reflecting surface including a plurality of portions corresponding to a beam, the beam separation mirror includes a plurality of individual members that are assembled together to provide a plurality of portions of the reflecting surface, respectively.

위와 같은 본 발명의 제 1 태양에 따른 레이저 광학 시스템에서, 개별적인 부재들은 서로 조립되어 비임분리경을 이루게 되어, 이 비임분리경의 반사면의 각 부분을 제공하게 된다. 비임분리경의 개별 부재들이 서로에 대해 상대 변위를 할 수 있으므로, 필요에 따라 반사면의 각 부분에 의해 반사된 복수의 서브비임의 조사점들의 배치를 변경하기 위해 반사면의 부분들의 표면의 상대위치를 바꿀 수 있다. 이렇게 해서, 비임분리경의 다용도성이 커지게 된다.In the laser optical system according to the first aspect of the present invention as described above, the individual members are assembled together to form a beam splitter, thereby providing each part of the reflecting surface of the beam splitter. Since the individual members of the beam splitter can make relative displacements with respect to each other, the relative position of the surfaces of the parts of the reflecting surface as necessary to change the arrangement of the irradiation points of the plurality of sub-beams reflected by each part of the reflecting surface. Can be changed. In this way, the versatility of the beam separation mirror becomes large.

또한, 비임분리경의 복수의 개별 부제들 중 하나를 다른 것으로 교체할 수 있기 때문에, 비임분리경의 다용도성이 더욱 향상되는 것이다.In addition, since one of the plurality of individual subheads of the beam separator can be replaced with another, the versatility of the beam separator is further improved.

(2) 상기 제 1 태양에 따른 레이저 광학 시스템에서, 상기 복수의 개별 부재들은, (a) 상기 비임분리경의 반사면에 입사하는 레이저 비임의 축선에 대한 각 서브비임의 축선의 각도 또는, (b) 상기 반사면에 입사하는 레이저 비임의 축선방향으로의 상기 복수의 부분의 상대위치를 변경시킬 수 있도록, 구성 및 조립된다.(2) In the laser optical system according to the first aspect, the plurality of individual members are (a) the angle of the axis of each subbeam relative to the axis of the laser beam incident on the reflecting surface of the beam splitter, or (b ) Is constructed and assembled so that the relative positions of the plurality of portions in the axial direction of the laser beam incident on the reflective surface can be changed.

(3) 상기 제 1 태양 또는 제 2 태양에 따른 레이저 광학 시스템에 있어서, 상기 복수의 개별 부재는 비임분리경의 반사면과 교차하는 하나 이상의 평면 경계면을 제공함으로써 그들 사이에 직선의 교차선이 하나 이상 형성되며, 이 교차선은 반사면을 상기 복수의 부분들로 분할하는 하나 이상의 직선 경계선으로서 역할하게 된다.(3) The laser optical system according to the first or second aspect, wherein the plurality of individual members provide at least one planar interface that intersects the reflecting surface of the beam splitter so that at least one straight line crosses between them. And the intersection line serves as one or more straight boundary lines dividing the reflective surface into the plurality of parts.

상기 제 3 태양에서, 비임분리경의 복수의 개별 부재들은 하나의 평면 경계면을 제공할 수 있는데, 이 경계면에서 비임분리경은 서로에 대해 상대 변위를 할 수 있는 개별 부재들로 분할된다. 반사면과 교차하는 상기 평면 경계면은 반사면을 두 부분으로 나누게 되는 한 직선 경계선을 제공하게 된다. 각기 다른 표면적을 갖는 두 부분을 얻고자 할 때는, 상기 직선 경계선은 비임분리경의 반사면의 중심으로 부터 편위된 한 점을 지나게 되며, 따라서 이 직선 경게선은 반사면의 테두리와 함께 표면적이 서로 다른 두 부분을 한정하게 된다. 작은 표면적을 갖는 부분은 반사면의 중심으로 부터 편위되어 있다.In the third aspect, the plurality of individual members of the beam splitter may provide one planar interface, where the beam splitter is divided into individual members that are capable of relative displacement with respect to each other. The planar interface that intersects the reflective surface provides a straight boundary line that divides the reflective surface into two parts. In order to obtain two parts with different surface areas, the straight boundary passes through a point biased from the center of the reflecting plane of the beam splitter, so that the straight boundary line has a different surface area with the edges of the reflecting plane. It will define two parts. The part with small surface area is biased from the center of the reflecting surface.

(4) 상기 제 1 태양 또는 제 2 태양에 따른 레이저 광학 시스템에 있어서, 상기 복수의 개별 부재는 비임분리경의 반사면과 교차하는 하나 이상의 평면 경계면을 제공함으로써 그들 사이에 교차 루프가 하나 이상 형성되며, 이 루프는 반사면을 상기 복수의 부분들로 분할하는 하나 이상의 경계 루프로서 역할하게 된다.(4) The laser optical system according to the first or second aspect, wherein the plurality of individual members provide at least one planar interface that intersects the reflecting surface of the beam splitter so that at least one cross loop is formed therebetween. This loop serves as one or more boundary loops that divide the reflecting surface into the plurality of parts.

레이저 광학 시스템의 상기 제 4 태양에서, 상기 비임분리경은 복수의 개별부재들을 포함하는데, 서로 인접한 개별 부재는 대응하는 실린더형 경계면에서 미끄럼가능하게 서로 접촉하며, 또한 인접한 개별 부재들 중 하나는 다른 부재를 안내하는 기능을 하게 된다. 이러한 구성으로, 개별 부재들을 서로에 대해 상대변위시키기 위한 특별한 기구가 필요치 않은 것이다. 따라서, 상기 비임분리경은 그 구성이 간단해질 수 있고, 또한 반사면의 부분에 의해 반사된 서브비임의 조사점들의 배치에 관한 다용성이 매우 커지게 된다.In the fourth aspect of the laser optical system, the beam splitter includes a plurality of individual members, wherein the individual members adjacent to each other are in sliding contact with each other at a corresponding cylindrical interface, and one of the adjacent individual members is the other member. It will serve as a guide. With this configuration, no special mechanism is needed to displace the individual members relative to each other. Therefore, the configuration of the beam separation mirror can be simplified, and the versatility regarding the arrangement of the irradiation points of the sub-beams reflected by the portion of the reflecting surface becomes very large.

레이저 발생원에서 발생된 레이저 비임의 직경은 레이저 비임의 에너지량의 변화와 더불어 역시 변하게 된다. 따라서, 비임분리경의 반사면의 외측부에서의 레이저 비임의 에너지는 레이저 비임의 직경변화로 인해 현저히 변화게 된다. 그래서, 전술한 제 3 태양과 관련해서 말했듯이 반사면이 직선 경계선에 의해 두 부분으로 분할된 경우에는, 레이저 비임의 직경변화 때문에 에너지가 현저히 변화게 되는 레이저 비임의 일부가 반사면의 부분들 중 가장 작은 표면적을 갖는 부분으에 입사하게 된다. 따라서, 반사면의 상기 가장 작은 부분에 의해 반사된 서브비임의 조사점에서의 에너지는 레이저 비임의 직경이 변하면 비교적 잘 변하게 된다. 이것은 높은 안정성 또는 신뢰성과 함께 소정의 목적을 이룰 수 있는 레이저 광학 시스템을 얻고자 하는데 있어 바람직하지 않다.The diameter of the laser beam generated at the laser source also changes with the change in the energy amount of the laser beam. Therefore, the energy of the laser beam at the outer side of the reflecting surface of the beam splitter is significantly changed due to the diameter change of the laser beam. Thus, as mentioned in relation to the third aspect described above, when the reflective surface is divided into two parts by a straight boundary line, a portion of the laser beam, in which the energy is significantly changed due to the change in diameter of the laser beam, is the part of the reflective surface. It is incident on the part having the smallest surface area. Thus, the energy at the irradiation point of the sub-beam reflected by the smallest portion of the reflecting surface changes relatively well as the diameter of the laser beam changes. This is undesirable in order to obtain a laser optical system that can achieve a given purpose with high stability or reliability.

상기 제 3 태양에 따른 비임분리경과는 다르게, 제 4 태양에 따른 비임분리경은 상기 가장 작은 부분을 반사면의 중심으로 부터 편위된 위치에 둘 필요가 없으며, 또한 레이저 비임의 직경변화에 영향을 덜 받는 반사면의 중앙부에 상기 가장 작은 부분을 마련하는데 적합하다.Unlike the beam splitter according to the third aspect, the beam splitter according to the fourth aspect does not need to place the smallest portion in a position biased from the center of the reflecting surface, and also does not affect the diameter change of the laser beam. It is suitable for providing the smallest portion at the center of the receiving reflective surface.

이렇게 해서, 비임분리경의 반사면의 부분의 면적에 상관없이, 서브비임의 조사점에서의 에너지량이 쉽게 안정될 수 있다.In this way, irrespective of the area of the portion of the reflecting surface of the beam splitter, the amount of energy at the irradiation point of the sub beam can be easily stabilized.

(5) 제 4 태양에 따른 레이저 광학 시스템에 있어서, 상기 비임분리경은 입사 레이저 비임을 집속 및 반사시키기 위한 포물형 반사면을 갖는 포물면경으로 이루어지며, 이 포물면경은 실린더형 중앙보어를 갖는 외측부재와, 이 외측부재에 대해 상대 변위가 가능하게 상기 중앙보어에 끼워지는 내측부재를 포함하며, 상기 외측부재는 환상의 외측 반사면을 제공하며, 내측부재는 상기 환상의 외측 반사면과 함께 포물면경의 포물형 반사면을 형성하게 되는 원형의 내측 반사면을 제공한다.(5) The laser optical system according to the fourth aspect, wherein the beam splitter consists of a parabolic mirror having a parabolic reflecting surface for focusing and reflecting an incident laser beam, the parabolic mirror having an outer member having a cylindrical central bore. And an inner member fitted to the central bore to allow relative displacement with respect to the outer member, the outer member providing an annular outer reflecting surface, the inner member of the parabolic mirror together with the annular outer reflecting surface. It provides a circular inner reflective surface that will form a parabolic reflective surface.

(6) 제 4 태양에 따른 레이저 광학 시스템에 있어서, 상기 비임분리경은 입사 비임을 반사시키는 편평한 반사면을 갖는 평면경으로 이루어지며, 이 평면경은 실린더형 중앙보어를 갖는 외측 부재와, 이 외측부재에 대해 상대 변위가 가능하게 상기 중앙보어에 끼워지는 내측부재를 포함하며, 상기 외측부재는 환상의 외측 반사면을 제공하며, 내측부재는 상기 환상의 외측 반사면과 함께 평면경의 편평한 반사면을 형성하게 되는 원형의 내측 반사면을 제공한다.(6) The laser optical system according to the fourth aspect, wherein the beam splitter consists of a planar mirror having a flat reflecting surface that reflects an incident beam, the planar mirror having an outer member having a cylindrical central bore and an outer member. An inner member fitted to the central bore with a relative displacement relative to the central bore, the outer member providing an annular outer reflecting surface, the inner member forming a flat reflecting surface of the planar mirror with the annular outer reflecting surface; To provide a circular inner reflective surface.

(7) 제 1 태양 내지 제 6 태양 중 어느 한 태양에 따른 레이저 광학 시스템에 있어서, 상기 비임분리경의 복수의 개별 부재의 상대위치를 조절하기 위한 위치조절 기구를 더 포함한다.(7) The laser optical system according to any one of the first to sixth aspects, further comprising a position adjusting mechanism for adjusting the relative positions of the plurality of individual members of the beam separation mirror.

상기 제 7 태양에 따른 레이저 광학 시스템에서, 비임분리경의 복수의 개별 부재들간의 상대위치는 위치조절기구로 변경시킬 수 있기 때문에, 시스템의 특정 응용에 따라 비임분리경의 복수의 개별 부재들간의 상대위치를 쉽게 변화시킬 수 있다. 따라서, 비임분리경의 다용성이 현저히 향상되는 것이다.In the laser optical system according to the seventh aspect, since the relative position between the plurality of individual members of the beam splitter can be changed by the positioning mechanism, the relative position between the plurality of individual members of the beam splitter according to the specific application of the system is determined. Easy to change. Therefore, the versatility of the beam separator is remarkably improved.

본 발명의 제 2 목적은 다음 태양들 중 어느 하나로 이룰 수 있다.A second object of the invention can be achieved in any of the following aspects.

(8) 두 개의 피용접물을 레이저로 용접하는 레이저 용접장지에 있어서,(8) A laser welding device for welding two welded objects by laser,

(a) 상기 두 피용접물의 표면상에서 중심들이 서로 떨어져 있게 되는 복수의 서브비임의 조사점을 형성하기 위한 것으로, 제 1 태양 내지 제 7 태양들중 어느 한 항에 따른 레이저 광학 시스템을 포함하는 용접헤드 및,(a) a welding comprising a laser optical system according to any one of the first to seventh aspects, for forming irradiation points of a plurality of sub-beams on which the centers are spaced from each other on the surfaces of the two workpieces. Head,

(b) 상기 복수의 서브비임의 조사점과 두 피용접물을 서로에 대해 운동시키기 위한 상대운동 장치를 포함한다.(b) a relative movement device for exercising the irradiation points of the plurality of sub-beams and the two workpieces relative to each other.

본 발명의 레이저 용접장치에 따르면, 전술한 바와 같은 구성의 비임분리경으로 서브비임의 조사점의 배치를 필요에 따라 쉽게 바꿀 수 있다. 또한, 본 레이저 용접장치는 서브비임 조사점의 배치를 변화시켜 다양한 용접작업을 할 수 있다. 이렇게 해서, 용접기능과 취급할 수 있는 피용접물의 면에서 본 용접장치의 다용성이 향상되는 것이다.According to the laser welding device of the present invention, it is possible to easily change the arrangement of the irradiation points of the sub-beams as necessary with the beam separation mirror having the above-described configuration. In addition, the present laser welding device can perform various welding operations by changing the arrangement of the sub-beam irradiation point. In this way, the versatility of the welding apparatus can be improved in terms of the welding function and the workpiece to be handled.

(9) 제 8 태양에 따른 레이저 용접장치에 있어서, 상기 상대운동 장치는, 상기 복수의 서브비임의 조사점이 두 피용접물에 대해 운동하도록 두 피용접물이 서로 용접되는 용접선에 평행한 방향으로 상기 조사점과 두 피용접물간의 상대운동을 부여하는 이송장치를 포함한다.(9) The laser welding device according to the eighth aspect, wherein the relative movement device is irradiated in a direction parallel to a weld line in which the two welded objects are welded to each other such that the irradiation points of the plurality of sub-beams move with respect to the two welded objects. And a conveying device for imparting relative motion between the point and the two welded objects.

(10) 제 8 태양 또는 제 9 태양에 따른 레이저 용접장치에 있어서, 상기 상대운동 장치는, 상기 복수의 서브비임의 조사점이 두 피용접물이 서로 용접되는 용접선과 교차하는 방향으로 요동하도록, 또한 각 조사점의 요동 행정의 중심이 실질적으로 용접선상에 있도록, 상기 조사점과 두 피용접물간의 상대운동을 부여하는 요동장치를 포함한다.(10) The laser welding apparatus according to the eighth or ninth aspect, wherein the relative motion device is further configured so that the irradiated points of the plurality of sub-beams oscillate in a direction intersecting a welding line in which the two welded objects are welded to each other. And a rocking device for imparting a relative motion between the irradiation point and the two welded objects such that the center of the rocking stroke of the irradiation point is substantially on the weld line.

(11) 제 8 태양 내지 제 10 태양에 따른 레이저 용접장치에 있어서, 상기 용접헤드와 두 피용접물의 표면 사이의 거리를 조절하는 위치조절 장치를 더 포함한다.(11) The laser welding apparatus according to the eighth to tenth aspects, further comprising a position adjusting device for adjusting the distance between the welding head and the surfaces of the two workpieces.

본 발명의 제 3 목적은 본 발명의 다음 태양들 중 어느 하나로 이룰 수 있다.A third object of the invention can be achieved in any of the following aspects of the invention.

(12) 제 8 태양 내지 제 11 태양들 중 어느 한 항에 따른 레이저 용접장치를 사용하여 두 피용접물을 레이저로 용접하는 레이저 용접방법.(12) A laser welding method in which two welded objects are laser welded using the laser welding device according to any one of the eighth to eleventh aspects.

(13) 제 12 태양에 따른 레이저 용접방법에 있어서, 상기 복수의 서브비임은 상기 비임분리경의 두 부분에 의해 각각 반사된 두개의 서브비임으로 이루어지며, 두 서브비임의 조사점들은 두 피용접물이 서로 용접되는 규정된 용접선에 평행한 방향으로 위치되고, 상기 조사점은 용접선에 평행한 방향으로 서로 떨어져 있게 되며 또한 상기 상대운동 장치에 의해 용접선을 따라 두 피용접물에 대해 상대이동하게 된다.(13) The laser welding method according to the twelfth aspect, wherein the plurality of sub-beams consist of two sub-beams respectively reflected by two portions of the beam separation mirror, and the irradiation points of the two sub-beams are divided into two welded objects. Located in a direction parallel to a defined weld line welded to each other, the irradiation points are spaced apart from each other in a direction parallel to the weld line and are moved relative to the two welded objects along the weld line by the relative motion device.

상기 제 13 태양의 구성에서, 비임분리경의 두 부분은, 두 서브비임 중에서 그의 조사점이 다른 서브비임의 조사점에 앞서는 서브비임이 그의 조사점에서 다른 서브비임 보다 많은 에너지를 갖도록 결정된다. 이러한 구성에서, 처음에 피용접물은 앞서는 피용접물의 조사점에 의해 미리 가열을 받게 되며, 이어서 뒤에 따라오는 서브비임의 조사점에 의해 용접이 이루어지게 된다.In the configuration of the thirteenth aspect, two portions of the beam splitter are determined such that, among the two sub-beams, the sub-beam whose irradiation point precedes the irradiation point of the other sub-beam has more energy at its irradiation point than the other sub-beams. In such a configuration, the welded object is initially heated in advance by the irradiation point of the preceding welded object, and then welding is performed by the irradiation point of the following sub-beam.

(14) 제 12 태양에 따른 레이저 용접방법에 있어서, 상기 복수의 서브비임은 상기 비임분리경의 두 부분에 의해 각각 반사된 두 서브비임으로 이루어지며, 두 서브비임의 조사점은 두 피용접물이 서로 용접되는 규정된 용접선에 평행한 방향으로 위치되고, 상기 조사점들은 용접선에 평행한 방향으로 서로 떨어져 있게 되며, 상기 조사점은 용접선을 가러질러 요동하면서 상대운동 장치에 의해 용접선을 따라 두 피용접물에 대해 상대이동하게 된다.(14) The laser welding method according to the twelfth aspect, wherein the plurality of sub-beams consist of two sub-beams respectively reflected by two portions of the beam separation mirror, and the irradiation points of the two sub-beams are the two welded objects to each other. Positioned in a direction parallel to the defined weld line to be welded, the irradiation points being spaced apart from each other in a direction parallel to the weld line, which irradiates and welds the welding line to the two weldments along the weld line by the relative motion device. Relative movement.

상기 제 14 태양에 따른 레이저 용접방법으로 두 피용접물의 경계부에 맞대기 틈새가 존재하더라도 우수한 맞대기 용접이 가능한데, 그 이유는, 서브비임들의 조사점이 용접선을 가로지르는 방향으로 요동하므로 이들 조사점이 맞대기 틈새와 정렬하지 않게 되며, 이로써 맞대기 틈새를 통과하는 빛의 양을 줄일 수 있기 때문이다.The laser welding method according to the fourteenth aspect enables excellent butt welding even if there is a butt gap at the boundary of the two welded parts, because the irradiation points of the sub-beams swing in the direction crossing the weld line, This can lead to misalignment, which reduces the amount of light passing through the butt gap.

(15) 제 14 태양에 따른 레이저 용접방법에 있어서, 상기 조사점들은 상기 용접선에 평행한 방향으로 규정된 간격으로 이 용접선과 교차하게 되는 개개의 두 경로를 따라 두 피용접물의 표면상에서 이동하며, 상기 두 경로는 상기 규정된 간격의 절반에 해당하는 위상차를 갖게 된다.(15) The laser welding method according to the fourteenth aspect, wherein the irradiation points move on the surfaces of the two welded bodies along two separate paths that intersect the weld line at prescribed intervals in a direction parallel to the weld line, The two paths will have a phase difference corresponding to half of the prescribed interval.

상기 용접방법에서, 각 서브비임 조사점의 운동속도는 그의 경로가 용접선과 교차하는 각 지점에서 최대가 되고, 단위 시간당 서브비임의 에너지량은 상기 교차점에서 최소가 된다. 그러나, 두 서브비임의 조사점이 따르는 경로들이 용접선에서 서로 교차하기 때문에, 용접선 부근에서 두 서브비임의 전체 에너지량은 충분히 크게 된다. 또한, 두 서브비임 조사점의 경로의 위상차가 교차간격의 절반에 해당하기 때문에, 한 경로의 절반 간격은 다른 경로의 인접하는 절반 간격 사이에 놓이게 되며, 이로써 두 조사점은 피용접물들이 맞대기 용접되는 용접선의 양 측에서 같은 면적을 차지하게 된다. 따라서, 이러한 면적은 조사점이 각 경로를 따르는 두 서브비임으로 균일하게 조사되게 된다. 서브비임 조사점의 운동속도를 감소시킬 필요가 없이, 다시 말해 용접속도를 줄이지 않고도 본 용접방법으로 신뢰성이 있는 맞대기 용접이 가능하다.In the welding method, the movement speed of each sub-beam irradiation point becomes maximum at each point whose path intersects the weld line, and the amount of energy of the sub-beam per unit time becomes minimum at the intersection point. However, since the paths following the irradiation points of the two sub-beams cross each other at the weld line, the total amount of energy of the two sub-beams in the vicinity of the weld line is sufficiently large. In addition, since the phase difference between the paths of the two sub-beam irradiation points corresponds to half of the crossing interval, the half interval of one path is placed between adjacent half gaps of the other path, so that the two irradiation points are welded butt welded together. It will occupy the same area on both sides of the weld line. Thus, this area is uniformly irradiated with the two sub beams along the respective paths. It is possible to reliably butt weld with this welding method without reducing the movement speed of the sub-beam irradiation point, that is to say without reducing the welding speed.

(16) 제 12 태양에 따른 레이저 용접방법에 있어서, 상기 복수의 서브비임은 상기 비임분리경의 두 부분에 의해 각각 반사된 두 서브비임으로 이루어지며, 두 서브비임의 조사점들은 두 피용접물이 서로 용접되는 규정된 용접선과 교차하는 방향으로 위치되고, 상기 조사점들은 용접선의 양 측에 놓이는 중심을 가지며 또한 상기 상대운동 장치에 의해 용접선에 평행한 방향으로 두 피용접물에 대해 상대이동하게 된다.(16) The laser welding method according to the twelfth aspect, wherein the plurality of sub-beams are composed of two sub-beams respectively reflected by two portions of the beam separation mirror, wherein the irradiation points of the two sub-beams have two welded objects to each other. Located in a direction intersecting a defined weld line to be welded, the irradiation points have a center lying on both sides of the weld line and are moved relative to the two welded objects in a direction parallel to the weld line by the relative motion device.

서브비임의 조사점이 용접선을 따라 배치되는 경우에, 용접의 안정성을 향상시키기 위해서는, 요동행정의 중심이 용접선상에 있도록 하면서, 용접선을 가로지르는 방향으로 조사점을 요동시키는 것이 바람직하다. 서브비임의 조사점이 용접선과 교차하는 방향으로 배치되는 본 발명의 제 16 태양에서는, 조사점을 요동시키지 않고 이들 조사점을 용접선에 따라 이동시키는 것으로 충분하다. 따라서, 본 방법에서는 조사점을 요동시키기 위한 요동장치가 필요치 않으며, 또한 레이저 용접장치의 가격과 중량을 감소시킬 수 있다. 이 방법에서도 요동장치를 사용할 수 있기는 하지만, 이때 요동장치의 부하는 비교적 낮게 된다.In the case where the irradiation point of the sub-beam is arranged along the weld line, in order to improve the stability of welding, it is preferable to swing the irradiation point in the direction crossing the weld line while keeping the center of the swing stroke on the weld line. In the sixteenth aspect of the present invention in which the irradiation point of the sub-beams is arranged in the direction intersecting the welding line, it is sufficient to move these irradiation points along the welding line without swinging the irradiation point. Therefore, the swinging device for rocking the irradiation point is not necessary in this method, and the cost and weight of the laser welding device can be reduced. Although the swinging device can also be used in this method, the load of the swinging device is relatively low at this time.

(17) 제 16 태양에 따른 레이저 용접방법에 있어서, 상기 용접헤드와 두 피용접물 표면 사이의 거리는 두 서브비임의 초점거리와 다르게 결정되어, 두 서브비임의 초점이 이들 서브비임의 조사점이 형성되는 두 피용접물의 표면으로 부터 편위되며, 또한 조사점 중심간의 거리는, 두 서브비임의 조사점이 적어도 서로 인접하고 용접선을 가로질러 형성되는 서브비임의 연속적인 조사영역을 함께 형성하도록 결정된다.(17) The laser welding method according to the sixteenth aspect, wherein the distance between the weld head and the surfaces of the two workpieces is determined differently from the focal lengths of the two sub-beams so that the focal points of the two sub-beams form the irradiation points of these sub-beams. The distance between the surfaces of the two welded objects, and also the distance between the centers of the irradiation points, is determined to together form a continuous irradiation area of sub-beams in which the irradiation points of the two sub-beams are at least adjacent to each other and formed across the weld line.

상기 태양에 따른 용접방법에서, 서브비임의 조사점을 용접선에 가로질러 요동시켜야 하는 필요성과 요동장치 사용의 필요성이 한층 줄어들게 되는데, 왜냐하면, 두 조사점이 피용접물의 표면상에서 연속적인 조사대상 영역을 형성하기 때문이다.In the welding method according to the above aspect, the necessity of oscillating the sub-beam irradiation point across the welding line and the use of the rocking device is further reduced, since the two irradiation points form a continuous irradiated area on the surface of the welded object. Because.

(18) 제 16 태양에 따른 레이저 용접방법에 있어서, 상기 두 피용접물은 단면을 각각 가지며 용접선을 따라 이 단면에서 서로 맞대기 용접되고, 두 서브비임 조사점의 중심간 거리는, 이들 조사점이 상기 단면 안쪽으로 용접선의 양 측에 각각 위치하도록 결정된다.(18) The laser welding method according to the sixteenth aspect, wherein the two welded bodies each have a cross section and are butt welded to each other at this cross section along a welding line, and the distance between the centers of the two sub-beam irradiation points is that these irradiation points are inside the cross section. It is determined so as to be located on both sides of the welding line.

상기 태양에 따른 용접방법에서, 서브비임은 서로 맞대기 용접이 될 두 피용접물 사이의 맞대기 틈새를 전혀 통과하지 않게 된다. 각 서브비임의 조사점 전체가 대응하는 피용접물의 영역내에 위치하기 때문에, 피용접물의 적절한 국소부위는 충분히 용융될 수 있고 용융된 금속은 맞대기 틈새를 메꾸게 되어, 두 피용접물은 언더컷 또는 다른 용접결함이 없이 양호하게 맞대기 용접될 수 있다. 이렇게 해서 본 용접방법으로, 피용접물의 단면에 맞대기 틈새가 있더라도, 서브비임 조사점을 요동시키지 않고 만족스런 맞대기 용접이 가능한 것이다.In the welding method according to the above aspect, the sub-beams do not pass through the butt gap between the two welded objects to be butt welded to each other. Since the entire irradiated point of each subbeam is located within the area of the corresponding weldment, an appropriate local portion of the weldment can be sufficiently melted and the molten metal fills the butt gap, resulting in the undercut or other welding. It can be well butt welded without defects. In this way, with this welding method, even if there is a butt gap in the end face of the workpiece to be welded, satisfactory butt welding can be performed without swinging the sub-beam irradiation point.

(19) 제 16 또는 제 18 태양에 따른 레이저 용접방법에 있어서, 상기 두 피용접물은 단면을 각각 가지며 용접선을 따라 이 단면에서 서로 맞대기 용접되고, 두 서브비임 조사점의 중심간 거리는, 두 서브비임이 피용접물 표면상의 국소부위에 조사됨으로써 발생하는 플라즈마들이 서로 연합하여 실질적으로 연속적인 플라즈마 영역을 형성하도록 결정된다.(19) The laser welding method according to the sixteenth or eighteenth aspect, wherein the two welded bodies each have a cross section and are butt welded to each other at this cross section along a welding line, and the distance between the centers of the two sub-beam irradiation points is two sub beams. The plasmas generated by irradiating localized portions on the surface of the welded object are determined to associate with each other to form a substantially continuous plasma region.

상기 제 19 태양에 따른 레이저 용접방법에서, 플라즈마 영역에서 발생된 열을 효과적으로 이용하여 맞대기 틈새를 용용 금속으로 메꿀 수 있다. 또한 이 방법으로, 피용접물 사이에 맞대기 틈새가 존재하더라도 만족스런 맞대기 용접이 이루어진다.In the laser welding method according to the nineteenth aspect, the butt gap can be filled with a molten metal by effectively utilizing heat generated in the plasma region. Also in this way, a satisfactory butt weld is achieved even if a butt gap exists between the workpieces.

본 발명에 따르면, 단면을 각각 갖고 있는 두 피용접물을 상기 단면에서 맞대고, 두 피용접물의 표면을 이들 피용접물이 맞대기 용접되는 용접선을 따라 레이저로 조사하는 레이저 용접방법에 있어서 다음과 같은 단계를 포함하는 용접방법이 제시되어 있다. 즉, 본 용접방법은, 두 피용접물의 표면상에 형성되는 두 레이저 비임의 조사점이 상기 용접선과 교차하는 방향으로 위치되고 또한 이들 조사점의 중심이 용접선의 양 측에 놓이도록, 상기 두 레이저 비임의 조사점을 위치시키는 단계와, 상기 각 조사점이 대응 단면의 안쪽에 위치하도록 조사점의 중심간 거리를 결정하는 단계 및, 상기 조사점과 두 피용접물을 용접선에 따라 상대이동시키는 단계를 포함한다.According to the present invention, there is provided a laser welding method in which two welded bodies each having a cross section are butted in the cross section, and the surfaces of the two welded welds are irradiated with a laser along a weld line to which the welded portions are butt welded. The welding method is presented. In other words, the welding method is such that the two laser beams formed on the surfaces of the two welded objects are positioned in a direction intersecting the welding line and the centers of these irradiation points are on both sides of the welding line. Positioning a irradiation point of the; determining a distance between the centers of the irradiation points such that each irradiation point is located inside the corresponding cross section; and relatively moving the irradiation points and the two welded objects along the weld line. .

상기 용접방법에서, 서브비임은 서로 맞대기 용접이 될 두 피용접물 사이의 맞대기 틈새를 전혀 통과하지 않게 된다. 각 서브비임의 조사점 전체가 대응하는 피용접물의 영역내에 위치하기 때문에, 피용접물의 적절한 국소부위는 충분히 용융될 수 있고 용융된 금속은 맞대기 틈새를 메꾸게 되어, 두 피용접물은 언더컷 또는 다른 용접결함이 없이 양호하게 맞대기 용접될 수 있다. 이렇게 해서 본 용접방법으로, 피용접물의 단면에 맞대기 틈새가 있더라도, 서브비임 조사점을 요동시키지 않고 만족스런 맞대기 용접이 가능한 것이다.In the welding method, the sub-beams do not pass through the butt gap between the two welded objects to be butt welded together. Since the entire irradiated point of each subbeam is located within the area of the corresponding weldment, an appropriate local portion of the weldment can be sufficiently melted and the molten metal fills the butt gap, resulting in the undercut or other welding. It can be well butt welded without defects. In this way, with this welding method, even if there is a butt gap in the end face of the workpiece to be welded, satisfactory butt welding can be performed without swinging the sub-beam irradiation point.

상기 레이저 용접방법들 중 한 방법에서, 상기 조사점의 중심간 거리는, 두 서브비임이 피용접물 표면상의 국소부위에 조사됨으로써 발생하는 플라즈마들이 서로 연합하여 실질적으로 연속적인 플라즈마 영역을 형성하도록 결정된다.In one of the laser welding methods, the distance between the centers of the irradiation points is determined so that the plasmas generated by the two sub-beams irradiating a localized portion on the surface of the object to be welded together form a substantially continuous plasma region.

상기 구성에서, 플라즈마 영역에서 발생된 열을 효과적으로 이용하여 맞대기 틈새를 용융 금속으로 메꿀 수 있다. 또한 이 방법으로, 피용접물 사이에 맞대기 틈새가 존재하더라도 만족스런 맞대기 용접이 이루어진다.In the above configuration, the butt gap can be filled with the molten metal using the heat generated in the plasma region effectively. Also in this way, a satisfactory butt weld is achieved even if a butt gap exists between the workpieces.

이상과 같은 본 발명에 대한 사항 및 여타의 목적, 특징, 이점과 기술적 및 산업적 중요성은 첨부된 도면을 참고로 한 이하의 상세한 설명으로 부터 잘 알 수 있을 것이다.Details of the present invention as described above and other objects, features, advantages and technical and industrial significance will be well understood from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.

먼저 도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 레이저 광학 시스템을 포함하는 레이저 용접장치가 도시되어 있다. 이 레이저 용접장치에는 상기 레이저 광학 시스템과 결합하는 레이저 용접헤드 (10) 가 구비되어 있는데, 발생된 레이저 비임은 이 용접헤드에서 집속 및 반사되어 피용접물 (18) 의 일부에 조사된다. 레이저 용접헤드 (10) 는 프레임 (11), 레이저 발생원 (12), 포물면경 (14) 으로 이루어진 비임 분리경 및, 평면경 (16) 으로 이루어진 요동거울을 포함한다. 상기 레이저 발생원 (12) 은 간추려진 평행 광선 형태의 이산화탄소 가스 레이저와 같은 레이저 비임을 발생시키게 된다. 상기 포물면경 (14) 은 레이저 발생원 (12) 밑에 배치되며 포물형 반사면을 갖고 있는데, 이 반사면은 레이저 발생원 (12) 에서 발생된 입사 레이저 비임 전부를 반사시키게 된다. 상기 반사면은 입사 레이저 비임의 축선에 대해 약 45°로 기울어져 있다.Referring first to FIG. 1, there is shown a laser welding apparatus including a laser optical system constructed in accordance with one embodiment of the present invention. The laser welding device is provided with a laser welding head 10 that is coupled with the laser optical system, and the generated laser beam is focused and reflected at the welding head and irradiated to a part of the welded object 18. The laser welding head 10 includes a beam separating mirror consisting of a frame 11, a laser generating source 12, a parabolic mirror 14, and a rocking mirror composed of a plane mirror 16. The laser source 12 generates a laser beam, such as a carbon dioxide gas laser in the form of a simplified parallel beam. The parabolic mirror 14 is disposed below the laser source 12 and has a parabolic reflective surface, which reflects all of the incident laser beams generated by the laser source 12. The reflecting surface is inclined at about 45 ° with respect to the axis of the incident laser beam.

상기 평면경 (16) 은 포물면경 (14) 의 하류에 배치되며, 이 포물면경 (14) 에 의해 반사된 레이저 비임 전부를 다시 반사시키게 된다. 반사면은 포물면경 (14) 에 의해 반사된 레이저 비임의 축선에 대해 약 45°로 기울어져 있다. 상기 평면경 (16) 에 의해 반사된 레이저 비임은 피용접물 (18) 의 표면중 지정된 국소부위로 조사된다. 피용접물 (18) 은 서로 맞대어 놓인 두 개의 강판 피용접물 (18a, 18b) 로 되어 있다. 본 실시예에서, 레이저 용접장치는 두 개의 피용접물 (18a, 18b) 을 규정된 용접선 (22) 을 따라 맞대기 용접을 하도록 되어 있다. 용접 작업은 용접선 (22) 을 따라 레이저 비임의 조사점 (spot) 을 이동시킴으로써 수행되며, 따라서 두 피용접물 (18a, 18b) 은 용접선 (22) 을 따라 가열되어 서로 용접되게 된다.The planar mirror 16 is disposed downstream of the parabolic mirror 14 and reflects all of the laser beam reflected by the parabolic mirror 14 again. The reflecting surface is inclined at about 45 ° with respect to the axis of the laser beam reflected by the parabolic mirror 14. The laser beam reflected by the planar mirror 16 is irradiated to a designated local part of the surface of the welded object 18. The welded object 18 consists of two steel plate welded objects 18a and 18b which face each other. In this embodiment, the laser welding device is adapted to butt weld two welded objects 18a and 18b along a defined weld line 22. The welding operation is carried out by moving the spot of the laser beam along the welding line 22, so that the two welded objects 18a and 18b are heated along the welding line 22 to be welded to each other.

도 2a, 2b 에서 보는 바와 같이, 포물면경 (14) 은 서로 협력하여 반사면 (34) 을 형성하게 되는 두 개의 개별 부재를 갖고 있다. 이들 두 개별 부재는 내측 부재 (30) 및 실린더형 중앙 보어 (28) 를 갖는 외측 부재 (32) 로 되어 있으며, 상기 보어는 입사 레이저 비임의 축선 (ZIN) (이하, “입사 비임 축선”이라 약칭함) 과 일치하는 축선을 갖는다. 내측 및 외측 부재 (30, 32) 의 횡단면은 각각 원형 및 환상으로 되어 있다. 내측 부재 (30) 는 상기 실린더형 중앙 보어 (28) 안에 끼워맞춤된다.As shown in Figs. 2A and 2B, the parabolic mirror 14 has two separate members which cooperate with each other to form the reflecting surface 34. Figs. These two individual members consist of an inner member 30 and an outer member 32 having a cylindrical central bore 28, which is referred to as the axis of incidence laser beam Z IN (hereinafter referred to as “incident beam axis”). Abbreviated). The cross sections of the inner and outer members 30 and 32 are circular and annular, respectively. The inner member 30 fits into the cylindrical central bore 28.

포물면경 (14) 의 반사면 (34) 은 내측 부재 (30) 에 의해 제공되는 원형 내측부 (36) 와, 외측 부재 (32) 에 의해 제공되는 환상의 외측부 (38) 로 되어 있다. 이들 내측부 (36) 및 외측부 (38) 는 경계 루프 (35) 에 의해 경계가 이루어지는데, 반사면 (34) 을 입사 비임 축선 (ZIN) 의 방향에서 보았을 때 상기 루프는 원 모양이 된다. 내측부 (36) 및 외측부 (38) 는 모두 포물형이다. 실린더형 중앙 보어 (28) 는 실린더형 경계 표면을 제공하는데, 이 표면은 경계 루프 (35) 를 제공하고 포물면경 (14) 을 내측 부재 (30) 와 외측 부재 (32) 로 나누게 된다.The reflection surface 34 of the parabolic mirror 14 is composed of a circular inner portion 36 provided by the inner member 30 and an annular outer portion 38 provided by the outer member 32. These inner portions 36 and outer portions 38 are bounded by a boundary loop 35, which becomes circular when the reflecting surface 34 is viewed in the direction of the incident beam axis Z IN . The inner portion 36 and the outer portion 38 are both parabolic. The cylindrical central bore 28 provides a cylindrical boundary surface, which provides a boundary loop 35 and divides the parabolic mirror 14 into an inner member 30 and an outer member 32.

포물면경 (14) 을 만들기 위해서는, 내측 부재 (30) 와 외측 부재 (32) 의 프리커서 (precursor) 들이 서로 상대 미끄럼 운동을 할 수 있도록, 먼저 내측 부재의 프리커서를 외측 부재의 프리커서에 끼워맞춘다. 다음에, 두 프리커서의 대응 끝표면들을 동시에 가공하고 적절한 기계로 연삭하여, 포물면경 (14) 의 반사면 (34) 의 내측 및 외측부 (36, 38) 으로서 역할하는 포물형 표면들을 형성시킨다. 이들 포물형 표면을 “내측 및 외측 부재 (30, 32) 의 반사면”또는 “내측 및 외측 반사면”이라 부른다. 내측 및 외측 반사면 (36, 38) 은 상기 두 프리커서를 기계가공 및 연삭작업을 동시에 수행함으로써 형성되기 때문에, 프리커서들이 서로 조립되기 전에 반사면 (36, 38) 이 서로 독립적으로 형성되는 경우 보다, 포물면경 (14) 의 제작시간이 단축되며, 또한 반사면 (36, 38) 의 치수 및 형상의 정확성도 더욱 높아져 빛의 집속도가 향상되게 된다.In order to make the parabolic mirror 14, the precursor of the inner member is first inserted into the precursor of the outer member so that the precursors of the inner member 30 and the outer member 32 can make relative sliding movements with each other. Fit. The corresponding end surfaces of the two precursors are then processed simultaneously and ground with a suitable machine to form parabolic surfaces serving as the inner and outer portions 36, 38 of the reflecting surface 34 of the parabolic mirror 14. These parabolic surfaces are called "reflective surfaces of the inner and outer members 30, 32" or "inner and outer reflective surfaces". Since the inner and outer reflective surfaces 36 and 38 are formed by simultaneously machining and grinding the two precursors, when the reflective surfaces 36 and 38 are formed independently of each other before the precursors are assembled to each other In addition, the manufacturing time of the parabolic mirror 14 is shortened, and the accuracy of the dimensions and the shape of the reflecting surfaces 36 and 38 is further improved, so that the speed of light collection is improved.

포물면경 (14) 의 내측 및 외측 부재 (30, 32) 는 축선을 따라 변위 및 회전이 가능하게 되어 있다. 도 2 에서 보는 바와 같이, 외측 부재 (32) 는 프레임 (11) 에 고정되며 내측 부재 (30) 는 위치조절 기구 (46) 를 통해 외측 부재 (32) 에 연결된다. 상기 위치조절 기구는 축변위 조절장치 (48) 와 각변위 조절장치 (50) 를 갖고 있다.The inner and outer members 30 and 32 of the parabolic mirror 14 are capable of displacement and rotation along the axis. As shown in FIG. 2, the outer member 32 is fixed to the frame 11 and the inner member 30 is connected to the outer member 32 via the positioning mechanism 46. The position adjusting mechanism has an axial displacement adjusting device 48 and an angular displacement adjusting device 50.

상기 축변위 조절장치 (48) 는 스크류의 운동거리가 그의 회전각도에 비례하게 되는 마이크로미터 원리에 따라 구성된다. 이 축변위 조절장치 (48) 는 (a) 축방향으로 움직일 수 있는 스핀들 (52) 과, (b) 레이저 용접장치의 작업자에 의해 회전되는 작동부 (54) 및, (c) 스핀들 (52) 과 작동부 (54) 를 작동가능게 연결시켜 주며 회전부재 (64) 에 의해 고정 지지되는 연결/장착부 (56) 를 포함한다. 상기 연결/장착부 (56) 는 스핀들 (52) 이 축방향으로 움직일 수 있고 연결/장착부 (54) 에 대해회전을 할 수 없도록 구성되어 있으며, 이 작동부 (54) 는 회전은 할 수 있지만 연결/장착부 (56) 에 대해서 축방향으로 움직일 수 없다. 이 연결/장착부 (56) 는 그가 회전할 때 스핀들 (52) 이 축방향으로 움직이도록 설치된다. 스핀들 (52) 은 연결/장착부 (56) 으로 부터 떨어진 그의 단부에서 내측부재 (30) 와 스핀들 (52) 을 통과하는 핀 (58) 에 의해 내측부재 (30) 에 고정되는데, 이렇게 해서 스핀들 (52) 은 내측부재 (30) 에 대해 회전은 물론 축방향으로 움직일 수 없게 된다. 작동부 (540 의 회전을 용이하게 하기 위해, 레버 (60) 가 작동부 (54) 의 반경방향으로 뻗어 이 작동부 (54) 에 고정되어 있다.The axial displacement adjusting device 48 is constructed according to the micrometer principle, in which the movement distance of the screw is proportional to its rotational angle. The axial displacement adjusting device 48 comprises (a) an axially movable spindle 52, (b) an actuating portion 54 rotated by an operator of the laser welding device, and (c) the spindle 52 And a connection / mounting portion 56 which operably connects the operating portion 54 and is fixedly supported by the rotating member 64. The linkage / mounting portion 56 is configured such that the spindle 52 can move in the axial direction and cannot rotate relative to the linkage / mountation portion 54, and the actuating portion 54 can rotate but not connect / mount. It cannot move axially with respect to the mounting part 56. This connection / mounting portion 56 is installed such that the spindle 52 moves axially when he rotates. The spindle 52 is fixed to the inner member 30 by pins 58 passing through the inner member 30 and the spindle 52 at their ends away from the connection / mounting 56, so that the spindle 52 ) Rotates with respect to the inner member 30 as well as cannot move in the axial direction. In order to facilitate the rotation of the operating part 540, the lever 60 extends in the radial direction of the operating part 54 and is fixed to the operating part 54.

한편, 상기 각변위 조절장치 (50) 는 축변위 조절장치 (48) 의 연결/장착부 (56) 가 고정되는 회전부재 (64) 를 갖고 있으며, 축변위 조절장치 (48) 는 각변위 조절장치 (50) 의 회전부재 (64) 와 함께 회전이 가능하게 되어 있다. 이 회전부재 (64) 는 복수의 스크류 (66) 으로 이루어진 고정수단에 의해 프레임 (11) 에 고정되지만 이 프레임 (11) 에 대해 회전은 가능하다. 상기 회전부재 (64) 에는 그를 관통하는 복수의 긴 구멍들이 형성되어 있으며, 이들 구멍은 그의 축선상에 중심을 갖는 원을 따라 형성되어 있다. 각각의 긴 구멍은 스크류 (66) 의 직경보다 약간 큰 폭을 갖는다. 긴 구멍은 회전부재 (64) 의 원주방향으로 서로 떨어져 형성되어 있다. 스크류 (66) 는 각각의 긴 구멍을 통과하여 프레임 (11) 과 외측부재 (32) 에 스크류 결합된다.On the other hand, the angular displacement adjusting device 50 has a rotating member 64 to which the connection / mounting portion 56 of the axial displacement adjusting device 48 is fixed, the axial displacement adjusting device 48 has an angular displacement adjusting device ( It is possible to rotate together with the rotating member 64 of 50. This rotating member 64 is fixed to the frame 11 by fixing means consisting of a plurality of screws 66, but rotation is possible with respect to the frame 11. The rotating member 64 is formed with a plurality of elongated holes penetrating it, and these holes are formed along a circle having a center on its axis. Each long hole has a width slightly larger than the diameter of the screw 66. The long holes are formed apart from each other in the circumferential direction of the rotating member 64. The screw 66 is screwed into the frame 11 and the outer member 32 through each long hole.

각변위 조절장치 (50) 에서, 상기 스크류 (66) 가 풀어지면 회전부재 (64) 는 내측부재 (30) 와 함께 외측부재 (32) 에 대해 회전할 수 있게 된다. 따라서, 축변위 조절장치 (48) 와 함께 회전부재 (64) 를 회전시킴으로써 내측부재 (30) 를 외측부재 (32) 에 대해 회전시킬 수 있다. 내측부재 (30) 를 외측부재 (32) 에 대해 원주방향으로 위치 고정시킨 후, 스크류 (64) 를 조여 내측부재 (30) 를 외측부재 (32) 에 고정시킨다. 회전부재 (64) 를 쉽게 회전시키기 위해, 레버 (68) 가 회전부재 (64) 의 반경방향으로 뻗어 이 회전부재 (64) 에 고정되어 있다.In the angular displacement adjusting device 50, when the screw 66 is released, the rotating member 64 can rotate with respect to the outer member 32 together with the inner member 30. Therefore, the inner member 30 can be rotated with respect to the outer member 32 by rotating the rotating member 64 together with the axial displacement adjusting device 48. After the inner member 30 is fixed in the circumferential direction with respect to the outer member 32, the screw 64 is tightened to fix the inner member 30 to the outer member 32. In order to easily rotate the rotating member 64, the lever 68 extends in the radial direction of the rotating member 64 and is fixed to the rotating member 64.

전술한 바와 같이, 비임 반사 및 분리경으로서 기능하는 상기 포물면경 (14) 은 두 개의 개별적인 내측 및 외측 부재 (30, 32) 로 되어 있으며, 축변위 및 각변위 조절장치 (48, 50) 를 조작하여 상기 부재들을 서로에 대해 축방향 이동 및 회전을 시킬 수 있다. 따라서, 외측부재 (32) 의 반사면 (38) 의 방향에 대한 내측부재 (30) 의 반사면 (36) 의 방향과 외측부재 (32) 에 대한 내측부재 (30) 의 축선 (ZIN) 방향으로의 축방향 위치는 필요에 따라 변화시킬 수 있으므로, 다음에 설명하는 바와 같이, 축변위 및 각변위 조절장치 (48, 50) 를 조작하여 두 서브 비임의 조사점 (P1, P2) 의 피용접물 (18) 표면상에서의 상대 위치를 변경시킬 수 있다.As described above, the parabolic mirror 14, which functions as a beam reflection and separation mirror, consists of two separate inner and outer members 30, 32, and operates the axial displacement and angular displacement adjusting devices 48, 50. Thereby allowing the members to axially move and rotate relative to one another. Accordingly, the direction of the reflection surface 36 of the inner member 30 with respect to the direction of the reflection surface 38 of the outer member 32 and the axis Z IN direction of the inner member 30 with respect to the outer member 32. Since the axial position of the beam can be changed as necessary, as described below, the axial displacement and the angular displacement adjusting devices 48 and 50 are operated to control the irradiation points P 1 and P 2 of the two sub beams. The relative position on the surface of the workpiece 18 can be changed.

도 3b 에서 보는 바와 같이, 내측부재 (30) 가 초기 위치 - 이 위치에서는 내측 반사면 (36) 은 외측 반사면 (38) 과 나란하게 된다 - 로 부터 (외측부재 (32) 에 대해 회전하지 않고) 밑으로 내려가면, 입사 비임 축선 (ZIN) 상에서 반사면 (36) 의 축방향 위치가 낮아지게 된다. 그 결과, 도 3b 에서 보는 바와 같이, 내측 반사면 (36) 에서 반사된 레이저 비임의 축선 (ZOUT′) 은 도 4 에 도시된 입사 비임 축선 (ZIN) 과 축선 (ZOUT) 을 포함하는 평면 (PL1) 내에서 외측 반사면 (38) 에서 반사된 레이저 비임의 축선 (ZOUT) 보다 밑으로 내려가게 된다. 축선 (ZOUT) 은 “일차 반사비임 축선”이라 하고, 축선 (ZOUT′) 은 “이차 반사비임 표면”이라 한다. 내측 반사면 (36) 이 외측 반사면 (38) 밑에 있게 됨으로써, 레이저 발생원 (12) 에서 발생된 레이저 비임 (L0) 은 반사되어, 이차 반사비임 축선 (ZOUT′) 을 갖는 제 1 또는 내측 서브 비임 (L1) 과 일차 반사비임 축선 (ZOUT) 을 갖는 제 2 또는 외측 서브 비임 (L2) 으로 분리되게 된다. 제 1 서브 비임 (L1) 의 이차 반사비임 축선 (ZOUT′) 이 이차 서브 비임 (L2) 의 일차 반사비임 축선 (ZOUT)에 대해 상대 운동하는 방향 (DR1) 은, 내측부재 (30) 가 외측부재 (32) 에 대해 상대 운동하는 방향 (DR2) 과 같다. 이 방향 (DR2) 은 입사비임 축선 (ZIN) 과 평행하다.As shown in FIG. 3B, the inner member 30 is in an initial position, in which position the inner reflective surface 36 is parallel to the outer reflective surface 38 (without rotating relative to the outer member 32). Below), the axial position of the reflecting surface 36 on the incident beam axis Z IN is lowered. As a result, as shown in FIG. 3B, the axis Z OUT ′ of the laser beam reflected from the inner reflective surface 36 includes the incident beam axis Z IN and the axis Z OUT shown in FIG. 4. It is lowered below the axis Z OUT of the laser beam reflected at the outer reflecting surface 38 in the plane PL 1 . The axis Z OUT is called the “primary reflection beam axis” and the axis Z OUT ′ is called the “secondary reflection beam surface”. Since the inner reflective surface 36 is below the outer reflective surface 38, the laser beam L 0 generated at the laser source 12 is reflected to reflect the first or the inner side with the secondary reflected beam axis Z OUT ′ . A second or outer sub-beam L 2 having a sub-beam L 1 and a primary reflection beam axis Z OUT is to be separated. The direction DR 1 in which the secondary reflection beam axis Z OUT ′ of the first sub-beam L 1 is relatively moved with respect to the primary reflection beam axis Z OUT of the secondary sub-beam L 2 is an inner member ( 30 is equal to the direction DR 2 in the relative motion with respect to the outer member 32. This direction DR 2 is parallel to the incident beam axis Z IN .

내측부재 (30) 가 축방향 변위를 하지 않는 상태에서 도 5a, 5b 및 5c 에서 도시된 초기위치로 부터 회전하게 되면, 도 5b 에서 보는 바와 같이, 입사비임 축선 (ZIN) 에 대한 제 1 서브 비임 (L1) 의 이차 반사비임 축선 (ZOUT′) 의 각도가 변하게 된다. 여기서 도 5b 는 도 5a 에서 선 A-A 을 따라 취한 단면도로, 다시 말해 도 4 에서 보는 바와 같이, 입사비임 축선 (ZIN) 을 포함하며 제 2 서브 비임 (L2) 의 일차 반사비임 축선 (ZOUT) 에 수직이 되는 제 2 평면 (PL2) 에서 본 도면이다. 결과적으로, 제 3 평면 (PL3) 에 대응하는 도 5a 에서 보는 바와 같이, 입사비임 축선 (ZIN) 에 수직인 상기 제 3 평면 (PL3) (도 4 참고) 에서 이차 반사비임 축선 (ZOUT′) 의 각도는 일차 반사비임 축선 (ZOUT) 에 대하여 입사비임 축선 (ZIN) 을 중심으로 회전하게 된다. 따라서, 내측 및 외측 반사면 (36, 38) 에 의해 반사된 두 서브 비임 (L1, L2) 의 조사점 (P1, P2) 은 서로 떨어져 있게 된다. 이차 반사비임 축선 (ZOUT′) 이 일차 반사비임 축선 (ZOUT) 에 대해 회전하는 방향 (DR3) 은 내측부재 (30) 가 외측부재 (32) 에 대해 회전하는 방향 (DR4) 과 같다.When the inner member 30 is rotated from the initial position shown in Figs. 5A, 5B and 5C in the state without axial displacement, as shown in Fig. 5B, the incident beam axis ZINFirst sub-beam for LOneOf the secondary reflection beam axis (Z)OUT ′) Will change the angle. 5B is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG. 5A, that is, as shown in FIG. 4, the incident beam axis ZIN) And the second sub-beam L2Primary reflection beam axis (Z)OUT2nd plane perpendicular to)2Is a view from). As a result, the third plane (PL3As shown in FIG. 5A corresponding to), the incident beam axis ZINThe third plane (PL) perpendicular to3Secondary beam reflection axis (Z) (see Figure 4)OUT ′) Is the primary reflection beam axis (Z)OUTIncident beam axis (Z)IN) To rotate around. Thus, the two sub-beams L reflected by the inner and outer reflecting surfaces 36, 38One, L2Of) Survey Point (POne, P2) Are separated from each other. Secondary Beam Reflection Axis (ZOUT ′The primary reflection beam axis (Z)OUTDirection of rotation about3Is the direction in which the inner member 30 rotates with respect to the outer member 32 (DR4)

내측부재 (30) 가 외측부재 (32) 에 대해 회전하면, 제 1 서브 비임 (L1) 의 이차 반사비임 축선 (ZOUT′) 은 일차 반사비임 축선 (ZOUT) 에 대하여 방향 (DR3) 뿐만 아니라, 도 5a 의 선 B-B 을 따라 취한 도 5c 의 단면도에서 보는 바와 같이, 제 1 평면 (PL1) 내에서 방향 (DR5) 으로도 회전하게 된다. 다시 말해, 내측 반사면 (36) 에 의해 반사된 제 1 서브 비임 (L1) 의 축선 (ZOUT′) 은 제 1 평면 (PL1) 내에서 일차 반사비임 축선 (ZOUT) 에 대하여 한 직선을 중심으로 회전하게 되는데, 이 직선은 내측 반사면 (36) 상에 있는 입사 레이저 비임 (L0) 의 입사점을 지나며 또한 입사비임 축선 (ZIN) 과 일차 반사비임 축선 (ZOUT) 에 수직이다.When the inner member 30 rotates with respect to the outer member 32, the secondary reflection beam axis Z OUT ′ of the first sub-beam L 1 is in the direction DR 3 with respect to the primary reflection beam axis Z OUT . In addition, as shown in the cross-sectional view of FIG. 5C taken along the line BB of FIG. 5A, it also rotates in the direction DR 5 within the first plane PL 1 . In other words, the axis Z OUT ′ of the first sub-beam L 1 reflected by the inner reflective surface 36 is one straight line with respect to the primary reflection beam axis Z OUT in the first plane PL 1 . This straight line passes through the point of incidence of the incident laser beam L 0 on the inner reflective surface 36 and is perpendicular to the incident beam axis Z IN and the primary reflected beam axis Z OUT . to be.

따라서, 도 5a 에서 보는 바와 같이 내측부재 (30) 가 외측부재 (32) 에 대하여 방향 (DR4) 으로 반시계방향 회전을 하게 되면, 이차 반사비임 축선 (ZOUT′) 은 도 5a 에서 보는 바와 같이 제 3 평면 (PL3) 내에서 일차 반사비임 축선 (ZOUT) 에 대하여 반시계 방향으로 회전하고 또한 상기 이차 반사비임 축선 (ZOUT′) 이 제 1 평면 (PL1) 내에서 일차 반사비임 축선 (ZOUT) 에 대하여 시계방향으로 회전하게 되는데, 이리 하여 도 5c 에서 보는 바와 같이 축선 (ZOUT′) 은 축선 (ZOUT) 에 가까워지게 된다.Therefore, as shown in FIG. 5A, when the inner member 30 rotates counterclockwise with respect to the outer member 32 in the direction DR 4 , the secondary reflection beam axis Z OUT ′ is as shown in FIG. 5A. Similarly it rotates counterclockwise with respect to the primary reflection beam axis Z OUT in the third plane PL 3 and the secondary reflection beam axis Z OUT ′ is the primary reflection ratio in the first plane PL 1 . It rotates in a clockwise direction with respect to the axis Z OUT . Thus, as shown in FIG. 5C, the axis Z OUT ′ becomes close to the axis Z OUT .

그러므로, 도 5a 에서 보는 바와 같이 내측부재 (30) 가 반시계 방향으로 회전하게 되면, 도 6 에서 보는 바와 같이, 제 1 서브 비임 (L1) 의 조사점 (P1) 은 피용접물 (18) 의 표면에 있는 제 2 서브 비임 (L2) 의 조사점 (P2) 으로 부터 떨어져 있게 되는데, 구체적으로 설명하면, 조사점 (P1) 은 용접선 (22) 을 따라 용접을 하기 위해 조사점 (P1, P2) 에 대해 피용접물 (18) 이 이송되는 이송방향 또는 용접방향 (F) 으로의 편위거리 (S1) 만큼 뿐만아니라, 이송방향 (F) 에 수직인 방향으로의 편위거리 (S2) 만큼 조사점 (P2) 으로 부터 떨어져 있게 된다. 이송방향 (F) 은 도 4 에 도시된 벡터 (A, B) 의 외적 (A × B) 의 음의 값으로 표시할 수 있다. 벡터 (A) 는 입사비임 축선 (ZIN) 을 따른 레이저 비임 (L0) 의 진행방향을 나타내며, 벡터 (B) 는 일차 반사비임 축선 (ZOUT) 을 따른 제 2 서브비임 (L2) 의 진행방향을 나타낸다. 다시 말해, 이송방향 (F) 은, 벡터 (A) 가 180°이하의 각도로 벡터 (B) 와 일치되도록 회전하는 방향으로 오른나사가 회전할 때 진행하는 방향과 반대인 것이다.Therefore, when the inner member 30 is rotated counterclockwise as shown in FIG. 5A, as shown in FIG. 6, the irradiation point P 1 of the first sub-beam L 1 is the welded object 18. Away from the irradiating point P 2 of the second sub-beam L 2 on the surface of, specifically speaking, the irradiating point P 1 is used for the welding along the welding line 22. Not only as the displacement distance S 1 in the conveying direction or welding direction F in which the welded object 18 is conveyed with respect to P 1 , P 2 ), but also in the direction perpendicular to the conveying direction F ( S 2 ) is separated from the irradiation point P 2 . The conveying direction F can be expressed by the negative value of the cross product A × B of the vectors A and B shown in FIG. 4. The vector (A) represents the direction of travel of the laser beam (L 0 ) along the incident beam axis (Z IN ), and the vector (B) is of the second sub-beam (L 2 ) along the primary reflection beam axis (Z OUT ). Indicates the direction of travel. In other words, the conveying direction F is opposite to the direction that proceeds when the right screw rotates in the direction in which the vector A is rotated to coincide with the vector B at an angle of 180 degrees or less.

제 1 서브비임 (L1) 의 조사점 (P1) 이 이송방향 (F) 으로만 조사점 (P2) 으로 부터 떨어져 있도록 하기 위해서는, 레이저 비임 발생원 (12) 으로 부터 멀어지는 방향으로 내측부재 (30) 를 외측부재 (32) 에 대해 입사비임 축선 (ZIN) 방향으로 축방향 이동시켜, 일차 반사비임 축선 (ZOUT) 에 대한 이차 반사비임 축선 (ZOUT′) 의 시계방향 회전을 취소시켜야 한다. 다시 말하면, 이차 반사비임 축선 (ZOUT′) 을 제 3 평면 (PL3) 내에서만 회전시키기 위해서는, 초기 상대위치로 부터 외측부재 (32) 에 대해 내측부재 (30) 가 회전운동은 물론 축방향으로도 운동을 해야한다는 것이다.In order for the irradiation point P 1 of the first sub-beam L 1 to be separated from the irradiation point P 2 only in the conveying direction F, the inner member (in the direction away from the laser beam generating source 12). 30) the need to clear the clockwise rotation of the outer member incident beam axis about (32) (Z iN) by the axial movement in the direction of the primary reflection beam axis (Z OUT) the secondary reflection beam axis (Z OUT ') of the do. In other words, in order to rotate the secondary reflection beam axis Z OUT ′ only within the third plane PL 3 , the inner member 30 is axially oriented as well as the rotational movement with respect to the outer member 32 from the initial relative position. You should also exercise.

조사점 (P1, P2) 이 이송방향 (F) 으로 서로 떨어져 있는 상태에서 조사점 (P1) 이 이송방향 (F) 에 수직인 방향으로 조사점 (P2) 에 대해 거리 (S2) 만큼 편위되더라도 레이저 용접에 아무런 문제를 야기시키지 않는다면, 내측부재 (30) 와 외측부재 (32) 간의 축방향 상대위치를 조절할 필요가 없으며, 또한 내측부재 (30) 와 외측부재 (32) 간의 상대 각위치만을 조절하여 입사 레이저 비임 (L0) 을 제 1, 2 서브비임 (L1,L2) 으로 분리할 수 있다.Irradiation point (P 1, P 2) is the distance to the conveying direction (F) projecting point in a state separated from each other by (P 1) the transport direction irradiation point in a direction perpendicular to the (F) (P 2) ( S 2 ), It is not necessary to adjust the axial relative position between the inner member 30 and the outer member 32, even if it is biased by), and also the relative between the inner member 30 and the outer member 32 By adjusting only the angular position, the incident laser beam L 0 can be separated into the first and second sub beams L 1 and L 2 .

본 발명의 레이저 용접장치에서, 용접작업은, 도 1, 7a 에서 보는 바와 같이, 포물면경 (14) 의 반사면 (34) 의 내측 및 외측부 (36, 38) 에 의해 반사된 제 1, 2 서브비임 (L1, L2) 의 제 1, 2 조사점 (P1,P2) 이 규정된 용접선 (22) 에 평행하게 이송방향 (F) 으로 서로 떨어져 있도록 수행된다. 이러한 목적으로, 도 7c 에서 보는 바와 같이 내측부재 (30) 를 외측부재 (32) 에 대해 회전시켜 제 1 서브비임 (L1) 의 조사점 (P1) 이 제 2 서브비임 (L2) 의 조사점 (P2) 으로 부터 이송방향 (F) 으로 떨어져 있게 하고, 또한 도 7b 에서 보는 바와 같이 외측부재 (32) 에 대해 축방향으로도 이동시켜 내측 반사면 (36) 이 레이저 발생원 (12) 으로 부터 멀어지는 방향으로 입사비임 축선 (ZIN) 을 따라 외측 반사면 (38) 에 대해 이동하도록 한다. 이러한 구성에서, 조사점 (P1) 은 용접선 (22) 에 평행한 이송방향 (F) 으로만 조사점 (P2) 으로 부터 편위된다.In the laser welding apparatus of the present invention, the welding operation is performed by the first and second subs reflected by the inner and outer portions 36 and 38 of the reflecting surface 34 of the parabolic mirror 14, as shown in FIGS. 1 and 7A. The first and second irradiation points P 1, P 2 of the beams L 1 , L 2 are performed so as to be spaced apart from each other in the feed direction F in parallel to the defined weld line 22. Rotating about the outer member 32 to inner member 30. As shown for this purpose, in Fig. 7c of the first irradiation points (P 1) of the second sub-beam (L 2) of the sub-beam (L 1) The inner reflecting surface 36 is moved away from the irradiation point P 2 in the feeding direction F and also moved in the axial direction with respect to the outer member 32 as shown in FIG. 7B. Move relative to the outer reflecting surface 38 along the incident beam axis Z IN in a direction away from. In this configuration, the irradiation point P 1 is biased from the irradiation point P 2 only in the feed direction F parallel to the welding line 22.

내측 반사면 (36) 은 횡단면에서 보았을 때 직경 (d2) 으로 결정되며, 이 직경 (d2) 은 포물면경 (14) 의 반사면 (34) 에 입사하는 레이저 비임 (L0) 의 직경 (d1) 과 관련하여 결정된다. 구체적으로 설명하면, 조사점 (P1) 에서의 제 1 서브비임 (L1) 의 에너지가 조사점 (P2) 에서의 제 2 서브비임 (L2) 의 에너지 보다 작게 되고 또한 이들 에너지가 규정된 비를 갖도록 상기 직경 (d2) 이 결정되는 것이다.The inner reflective surface 36 is determined by the diameter d 2 as viewed in cross section, which diameter d 2 is the diameter of the laser beam L 0 incident on the reflective surface 34 of the parabolic mirror 14. d 1 ). More specifically, the irradiation point (P 1) a first sub-beam the energy of the (L 1) is smaller than the energy of the second sub-beam (L 2) at the irradiation point (P 2) In addition, these energy is defined in the The diameter (d 2 ) is determined so as to have a ratio.

포물면경 (14) 의 외측부재 (32) 는 내측부재 (30) 와 외측부재 (32) 를 냉각하기 위한 물재킷 네트워크을 갖는 냉각장치를 결합하고 있다. 상기 물재킷 네트워크는 원주방향으로 외측부재 (32) 를 통과하여 형성된 통로를 갖고 있다. 그의 전 외주면이 외측부재 (32) 의 내주면과 접촉하는 내측부재 (30) 는 외측부재 (32) 내의 물재킷 네트워크를 순환하는 냉각제에 의해 효과적으로 냉각될 수 있다.The outer member 32 of the parabolic mirror 14 combines a cooling device having a water jacket network for cooling the inner member 30 and the outer member 32. The water jacket network has a passage formed through the outer member 32 in the circumferential direction. The inner member 30 whose front outer circumferential surface is in contact with the inner circumferential surface of the outer member 32 can be effectively cooled by a coolant circulating in the water jacket network in the outer member 32.

도 1 에서 보는 바와 같이, 평면경 (16) 은 포물면경 (14) 으로 부터 입사된 제 1, 2 서브비임 (L1, L2) 을 피용접물 (18) 의 표면쪽으로 반사시키게 된다. 서브비임 (L1,L2) 이 평면경 (16) 에 의해 제 1 평면 (PL1) 내에서만 반사되도록, 이 평면경 (16) 이 포물면경 (14) 에 대해 위치하게 된다.As shown in FIG. 1, the planar mirror 16 reflects the first and second sub-beams L 1 , L 2 incident from the parabolic mirror 14 toward the surface of the welded object 18. This plane mirror 16 is positioned relative to the parabolic mirror 14 such that the subbeams L 1, L 2 are reflected by the plane mirror 16 only within the first plane PL 1 .

평면경 (16) 은 거울부 (70) 와 이 거울부 (70) 가 장착되는 장착부 (72) 를 갖고 있다. 상기 장착부 (72) 에는 용접선 (22) 과 평행한 지지축 (74) 의 일단이 부착되어 있다. 지지축 (74) 의 타단은 프레임 (11) 에 고정되어 있는 갈바노미터 (76) 로 된 상기 장치 (제 1 상대운동 장치) 에 부착되어 있다. 평면경 (16) 은 상기 갈바노미터 (76) 에 의해 지지축 (74) 의 축선을 중심으로 요동하며, 이에 따라 두 서브비임 (L1, L2) 의 조사점 (P1, P2) 은 용접선 (22) 에 수직인 방향으로 거리 (W) 만큼 요동하게 되는데, 이때 두 조사점 (P1, P2) 은 용접선 (22) 방향 (이송방향 (F)) 으로 규정된 간격 (d) 을 유지하게 된다. 요동행정의 중심은 실질적으로 용접선 (22) 상에 있게 된다. 결과적으로, 피용접물 (18) 이 이송방향 (F) 으로 이송될 때 각 조사점 (P1) 은 용접작업시 사인곡선 경로를 따라 이동하게 된다, 그러나, 일반적으로 사인곡선 경로는 규정된 용접선 (22) 을 따른다. 선회 거울 (16) 에서 반사된 서브비임 (L1, L2) 은 프레임 (11) 에 부착된 보호 슬리브 (78) 의 내부를 지나 피용접물 (18) 에 도달하게 된다.The plane mirror 16 has a mirror portion 70 and a mounting portion 72 on which the mirror portion 70 is mounted. One end of the support shaft 74 parallel to the welding line 22 is attached to the mounting portion 72. The other end of the support shaft 74 is attached to the device (first relative motion device) of the galvanometer 76 fixed to the frame 11. The plane mirror 16 is oscillated about the axis of the support shaft 74 by the galvanometer 76, whereby the irradiation points P 1 , P 2 of the two sub-beams L 1 , L 2 are The distance W is oscillated in the direction perpendicular to the welding line 22, wherein the two irradiation points P 1 and P 2 have a distance d defined in the welding line 22 direction (feed direction F). Will be maintained. The center of the rocking stroke is substantially on the weld line 22. As a result, when the welded object 18 is conveyed in the conveying direction F, each irradiation point P 1 moves along a sinusoidal path in the welding operation, but in general, the sinusoidal path is defined by the defined weld line ( 22) Follow. The sub-beams L 1 , L 2 reflected from the turning mirror 16 pass through the interior of the protective sleeve 78 attached to the frame 11 and reach the weld 18.

상기 갈바노미터 (76) 는 제어장치 (80) 로 제어된다. 이 갈바노미터 (76) 의 요동수 및 진폭이 상기 제어장치 (80) 에 의해 제어됨으로써, 평면경 (16) 의 요동수와 각도가 제어되게 된다.The galvanometer 76 is controlled by the controller 80. By controlling the number of fluctuations and the amplitude of the galvanometer 76 by the controller 80, the number and angle of the fluctuations of the plane mirror 16 are controlled.

상기 레이저 용접장치는 제 2 상대운동 장치로서 기능하는 피용접물 이송장치 (84) 를 갖고 있는데, 이 이송장치는 피용접물 (18) (피용접물 18a, 18b 이 서로 맞대어져 이루어진 피용접물) 을 지지하면서, 평면경 (16) 으로 부터 나온 제 1, 2 서브비임 (L1, L2) 이 피용접물 (18) 상으로 입사하는 방향에 실질적으로 수직인 평면내에서 상기 피용접물 (18) 을 X, Y 축 방향으로 이동시키도록 되어 있다. 상기 피용접물 이송장치 (84) 는 (a) 피용접물 (18) 이 그위에 고정되는 테이블 (86) 과, (b) 이 테이블 (86) 을 X-축 방향으로 이동시키는 X-축 변위장치 (88) 및, (c) 테이블 (86) 을 Y-축 방향으로 이동시키는 Y-축 변위장치 (90) 를 구비하고 있다. 각 서브비임 (L1, L2) 의 조사점 (P1, P2) 의 요동중심이 용접선 (22) 상에서 움직이고 또한 상대적으로 작은 에너지를 갖는 제 1 서브비임 (L1) 의 조사점 (P1) 이 상대적으로 큰 에너지를 제 2 서브비임 (L2) 의 조사점 (P2) 에 앞서도록, 상기 변위장치 (88, 90) 는 제어장치 (80) 에 연결되어 그의 조정을 받으면서 테이블 (86) 을 이송방향 (F) 으로 이송시키게 된다.The laser welding device has a to-be-welded device 84 that functions as a second relative motion device, which supports the to-be-welded material 18 (welded material in which the to-be-welded materials 18a and 18b are opposed to each other). X, Y in the plane substantially perpendicular to the direction in which the first and second sub-beams L 1 , L 2 emerging from the plane mirror 16 are incident on the weld 18. It is made to move in the axial direction. The welded object transfer device 84 includes (a) a table 86 on which the welded object 18 is fixed thereon, and (b) an X-axis displacement device for moving the table 86 in the X-axis direction ( 88) and (c) a Y-axis displacement device 90 for moving the table 86 in the Y-axis direction. Each sub-beam irradiation point of the first sub beam (L 1), the swing center of the irradiation point (P 1, P 2) of the (L 1, L 2) is moving on the weld line (22) also having a relatively low energy (P 1 ) The displacement devices 88, 90 are connected to the control device 80 and subjected to their adjustment so that this relatively large energy precedes the irradiation point P 2 of the second sub-beam L 2 . 86) in the feed direction (F).

또한, 상기 레이저 용접장치는 용접헤드 (10) 와 피용접물 (18) 간의 수직거리를 Z-축 방향으로 조절하기 위한 Z-축 변위장치 (92) 를 갖추고 있다. 이 Z-축 변위장치 (92) 는 용접헤드 (10) 를 이동시킴으로써, 상기 수직거리를 적절한 센서로 모티링하면서 이 수직거리를 규정된 거리로 조절하게 된다. 본 실시예에서는, 제 1, 2 서브비임 (L1, L2) 이 조사점 (P1, P2) 에 대응하는 피용접물 표면의 각 국소부위를 조사하기 위해 충분한 레이저 비임 에너지로 피용접물 (18) 의 윗면의 조사점 (P1, P2) 에 집중되도록, 용접헤드 (10) 와 피용접물 (18) 간의 수직거리가 조절된다. 조사된 국소부위는 피용접물 (18) 의 이송운동으로 움직이게 된다.The laser welding device is also equipped with a Z-axis displacement device 92 for adjusting the vertical distance between the welding head 10 and the welded object 18 in the Z-axis direction. This Z-axis displacement device 92 moves the welding head 10 to adjust this vertical distance to a defined distance, while monitoring the vertical distance with an appropriate sensor. In the present embodiment, the welded object (with the laser beam energy sufficient to irradiate each local portion of the surface of the welded object corresponding to the irradiation points P 1 and P 2 with the first and second sub-beams L 1 , L 2 ) The vertical distance between the welding head 10 and the object to be welded 18 is adjusted so as to be concentrated at the irradiation points P 1 and P 2 on the upper surface of 18). The irradiated local part is moved by the conveyance movement of the welded object 18.

본 레이저 용접장치의 용접헤드 (10) 에서 사용되는 레이저 광학 시스템에서, 내측 및 외측 반사면 (36, 38) 을 각각 갖고 있는 포물면경 (14) 의 내측 및 외측 부재 (30, 32) 는 축방향 이동은 물론 서로에 대해 회전도 할 수 있기 때문에, 두 서브비임 (L1, L2) 의 조사점 (P1, P2) 사이의 거리 (d) 와 피용접물 (18) 의 이송방향 (F) 에 대한 상기 조사점 (P1, P2) 의 이격방향을 포물면경 (14) 의 교체가 필요없이 필요에 따라 쉽게 조절할 수 있다. 따라서, 상기 레이저 광학 시스템과 레이저 용접장치의 다용성이 향상되게 된다.In the laser optical system used in the welding head 10 of the present laser welding device, the inner and outer members 30 and 32 of the parabolic mirror 14 having the inner and outer reflecting surfaces 36 and 38, respectively, are axially oriented. Since the movement can be rotated with respect to each other as well, the distance d between the irradiation points P 1 and P 2 of the two sub beams L 1 and L 2 and the conveying direction F of the welded object 18. The separation direction of the irradiation point (P 1 , P 2 ) with respect to) can be easily adjusted as needed without the need to replace the parabolic mirrors (14). Thus, the versatility of the laser optical system and the laser welding device is improved.

본 실시예에서, 내측 및 외측 반사면 (36, 38) 을 각각 갖는 내측 및 외측 부재 (30, 32) 사이의 경계는 실린더형 보어 (28) 의 실린더형 표면으로 주어지기 때문에, 조사점 (P1) 에서 제 1 서브비임 (L1) 의 에너지량은 내측 반사면 (36) 에 의해 반사된 제 1 서브비임 (L1) 의 직경변화에 영향을 덜 받게 되며, 따라서 내측 반사면 (36) 의 면적에 상관없이 에너지량이 일정하게 되어 레이저 용접작업을 의도하는 대로 할 수 있다.In this embodiment, the boundary between the inner and outer members 30, 32 having inner and outer reflecting surfaces 36, 38, respectively, is given by the cylindrical surface of the cylindrical bore 28, so that the irradiation point P 1) a first energy content of the sub-beam (L 1) is less susceptible to the diameter change of the first sub beam (L 1) is reflected by the inner reflection surface 36, and thus the inner reflecting surface (36 in) Irrespective of the area of the area of the energy is constant, the laser welding work can be made as intended.

본 장치에서, 위치조절 기구 (46) 는 개별적인 내측 및 외측 부재 (30, 32) 로 이루어진 고정 포물면경 (14) 에 대해 제공되는 것이지, 갈바노미터 (76) 에 의해 요동하는 평면경 (16) 을 위한 것은 아니다. 이러한 구성으로, 평면경 (16) 을 비교적 가볍게 할 수 있어 이 평면경 (16) 의 요동이 원활하게 이루어지게 된다. 또한, 본 장치의 용접헤드 (10) 에 의하면, 조사점 (P1, P2) 이 용접선 (22) 을 가로질러 왕복하면서 이 용접선 (22) 을 따라 이동하게 되며, 이렇게 해서, 도 8 에서 실선과 파선으로 각각 표시한 바와 같이, 앞에 있는 조사점 (P1) 과 뒤에 있는 조사점 (P2) 은 사인곡선 경로 (94, 96) 를 각각 따르게 된다. 조사점 (P1, P2) 이 (이송방향 F 으로) 용접선 (22) 따라 이동할 때의 속도와 이들 조사점 (P1, P2) 이 용접선 (22) 을 가로질러 왕복하는 요동수는, 두 사인곡선 경로 (94, 96) 이 용접선 (22) 에서 서로 교차하도록 결정된다. 상기 경로 (94, 96) 는 용접선 (22) 과 평행한 방향으로 이 용접선 (22) 과 규정된 간격으로 교차하게 되며, 이에 따라 도 8 에서 알 수 있는 바와 같이, 두 사인곡선 경로 (94, 96) 의 파(wave)는 180°의 위상차, 즉 상기 간격의 절반에 해당하는 위상차를 갖게 된다. 각 조사점 (P1, P2) 의 요동방향으로운동속도는 사인곡선 경로 (94, 96) 가 용접선 (22) 과 교차하는 지점에서 최대가 되고, 따라서 서브비임 (L1, L2) 의 에너지량은 사인곡선 경로 (94, 96) 의 교차점에서 최소가 된다. 이와 관련해서 알 수 있는 것은, 사인곡선 경로 (94, 96) 의 교차점부근의 국소부위에 두 서브비임 (L1, L2) 이 조사되지만, 에너지량은 이들 교차점에서 최소가 되고, 따라서 피용접물 (18) 은 용접선 (22) 부근에서 운동속도를 감소시키지 않고 조사점 (P1, P2) 의 요동폭 (W) 전체에 걸쳐 서브비임 (L1, L2) 의 조사를 균일하게 받을 수 있으며, 이렇게 해서 용접의 안정성과 정확성이 향상되는 것이다. 포물면경 (14) 의 반사면 (34) 이 하나 이상의 폐쇄경계선에 의해 여러 소영역으로 분할된다면, 포물면경이 서로 상대변위할 수 있는 두 개 이상의 부재로 이루어지든 이에 상관없이, 다시 말해 포물면경이 입사 레이저 비임을 두 개 이상의 서브비임으로 분할하는 두 개 이상의 반사면을 갖는 일체식 구조로 되어 있을 때도, 두 개 이상의 부분 (36, 38) 중 가장 작은 것에 의해 반사된 서브비임의 에너지량은 이 서브비임의 직경변화에 영향을 덜 받게 된다.In the present apparatus, the positioning mechanism 46 is provided for the fixed parabolic mirror 14 composed of the individual inner and outer members 30 and 32, and the flat mirror 16 oscillating by the galvanometer 76 is provided. Not for With this configuration, the flat mirror 16 can be made relatively light, so that the flat mirror 16 can be smoothly shaken. Further, according to the welding head 10 of the present device, the irradiation point (P 1, P 2) are as round trip across the weld line 22 is moved along the weld line 22, and thus, the solid line in FIG. 8 As indicated by and dashed lines, respectively, the front irradiation point P 1 and the rear irradiation point P2 follow the sinusoidal paths 94 and 96, respectively. Irradiation point (P 1, P 2) can swing to and from across the (transport in the direction F), the weld line 22, the speed and these irradiation point (P 1, P 2), the weld line 22 when moved along, the Two sinusoidal paths 94, 96 are determined to intersect each other at the weld line 22. The paths 94 and 96 intersect with the weld line 22 at prescribed intervals in a direction parallel to the weld line 22, and as such can be seen in FIG. 8, the two sinusoidal paths 94 and 96. ) Has a phase difference of 180 °, that is, a phase difference corresponding to half of the interval. The movement speed in the swinging direction of each irradiation point P 1 , P 2 is maximum at the point at which the sinusoidal paths 94, 96 intersect the weld line 22, and thus, of the subbeams L 1 , L 2 . The amount of energy is minimum at the intersection of the sinusoidal paths 94 and 96. It can be seen in this connection that the two subbeams (L 1 , L 2 ) are irradiated at the local near the intersection of the sinusoidal paths 94, 96, but the amount of energy is minimal at these intersections, thus the weld (18) can uniformly receive the irradiation of the sub-beams (L 1 , L 2 ) over the entire swing width (W) of the irradiation points (P 1 , P 2 ) without reducing the movement speed near the welding line (22). This improves the stability and accuracy of the weld. If the reflecting surface 34 of the parabolic mirror 14 is divided into several small regions by one or more closed boundary lines, that is, regardless of whether the parabolic mirror consists of two or more members that can be displaced relative to each other, that is, the parabolic mirror is an incident laser beam. Even when the unitary structure has two or more reflecting surfaces that divide the beam into two or more sub-beams, the energy amount of the sub-beam reflected by the smallest of the two or more portions 36 and 38 is this sub-beam. It is less affected by the change in diameter.

도 9, 10 을 참고하여 본 발명의 제 2 실시예를 설명하도록 한다. 제 2 실시예에서 사용되는 구성요소 대부분이 제 1 실시예와 동일하기 때문에, 동일한 구성요소에 대해서는 같은 참조부호를 부여했다. 따라서, 제 2 실시예의 특징만 제 1 실시예와 비교해서 설명하도록 한다.A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. Since most of the components used in the second embodiment are the same as in the first embodiment, the same reference numerals are given to the same components. Therefore, only the features of the second embodiment will be described in comparison with the first embodiment.

제 1 실시예의 레이저 용접장치에 의하면, 도 1 에서 보는 바와 같이, 두 서브비임 (L1, L2) 의 조사점 (P1, P2) 이 용접선 (22) 과 평행한 방향으로 서로 떨어져 있게 되지만, 제 2 실시예에 따른 용접장치에서는, 도 9, 10 에서 보는 바와 같이, 포물면경 (14) 의 내측부재 (30) 가 레이저 발생원 (12) 으로 부터 멀어지는 방향으로 초기위치로 부터 축방향 이동을 하게 됨으로써, 두 조사점 (P1, P2) 의 중심들은 용접선 (22) 에 수직인 방향으로 서로 떨어져 있게 된다. 또한, 두 조사점 (P1, P2) 이 용접선 (22) 의 양측에 위치하도록, 용접헤드 (10) 와 피용접물 이송장치 (84) 의 테이블 (86) 이 배치된다.According to the laser welding apparatus of the first embodiment, as shown in FIG. 1, the irradiation points P 1 and P 2 of the two sub-beams L 1 and L 2 are spaced apart from each other in a direction parallel to the welding line 22. However, in the welding apparatus according to the second embodiment, as shown in FIGS. 9 and 10, the inner member 30 of the parabolic mirror 14 moves axially from the initial position in a direction away from the laser source 12. By doing so, the centers of the two irradiation points P 1 and P 2 are spaced apart from each other in the direction perpendicular to the weld line 22. In addition, the table 86 of the two irradiation points (P 1, P 2), the weld line 22, the welding head 10 to be positioned on either side of the weld and the target transfer device 84 is disposed.

제 1 실시예에서, 조사점 (P1) 에서의 제 1 서브비임 (L1) 이 조사점 (P2) 에서의 제 2 서브비임 (L2) 보다 작은 에너지량을 갖도록 포물면경 (14) 의 내측 및 외측 부재 (30, 32) 의 반사면 (36, 38) 의 면적이 결정되고, 따라서 두 서브비임 (L1, L2) 은 규정된 에너지비를 갖게 된다. 그러나 제 2 실시예에서는, 내측 및 외측 반사면 (36, 38) 의 면적은, 제 1, 2 서브비임 (L1,L2) 이 조사점 (P1, P2) 에서 동일한 에너지량을 갖도록 결정된다.In the first embodiment, the irradiation point (P 1), the first sub beam (L 1), the irradiation point (P 2), the second parabolic path (14) so as to have a smaller amount of energy than the sub-beam (L 2) in at The areas of the reflective surfaces 36, 38 of the inner and outer members 30, 32 of are determined so that the two subbeams L 1 , L 2 have a defined energy ratio. However, in the second embodiment, the areas of the inner and outer reflecting surfaces 36 and 38 are such that the first and second sub beams L 1 and L 2 have the same amount of energy at the irradiation points P 1 and P 2 . Is determined.

제 1 실시예에서, 서브비임 (L1, L2) 이 피용접물 (18) 의 표면상에 집중되고 조사점 (P1, P2) 이 피용접물 (18) 의 표면상에 형성되도록, 용접헤드 (10) 와 피용접물 (18) 의 표면간의 수직거리는 Z-축 변위장치 (92) 에 의해 조절된다. 제 2 실시예에서는, 상기 수직거리는 서브비임 (L1, L2) 이 피용접물 (18) 의 표면상에 정확히 집중되지 않도록 조절된다. 즉, 서브비임 (L1, L2) 의 집중점은 조사점 (P1, P2) 이 형성되는 피용접물 (18) 의 표면으로 부터 수직방향으로 편위된다. 제 2 실시예의 이러한 구성으로, 피용접물 (18) 의 표면상의 조사점 (P1, P2) 은 제 1 실시예에서 보다 큰 크기 또는 직경을 갖게 된다.In the first embodiment, the welding is such that the sub-beams L 1 , L 2 are concentrated on the surface of the welded object 18 and the irradiation points P 1 , P 2 are formed on the surface of the welded object 18. The vertical distance between the head 10 and the surface of the workpiece 18 is controlled by the Z-axis displacement device 92. In the second embodiment, the vertical distance is adjusted so that the subbeams L 1 , L 2 are not exactly concentrated on the surface of the workpiece 18. That is, the concentration points of the sub beams L 1 and L 2 are shifted in the vertical direction from the surface of the welded object 18 on which the irradiation points P 1 and P 2 are formed. With this configuration of the second embodiment, the irradiation points P 1 , P 2 on the surface of the workpiece 18 have a larger size or diameter than in the first embodiment.

제 1 실시예에서, 피용접물 (18) 의 표면상에 있는 두 조사점 (P1, P2) 의 중심간 거리 (d) 는 이들 조사점 (P1, P2) 이 서로 떨어져 있도록 결정된다. 제 2 실시예에서는, 조사점 (P1, P2) 의 중심간 거리는, 도 10 에서 보는 바와 같이, 조사점 (P1, P2) 의 면적 (SP1, SP2) 이 부분적으로 서로 겹치도록 결정된다. 조사점 면적 (SP1, SP2) 은 함께 서브비임 (L1, L2) 이 조사될 일반적으로 긴 연속영역 (AL) 를 형성하게 된다. 이 연속적인 조사영역 (AL) 은 용접선 (22) 에 수직인 방향으로 뻗게 된다. 연속적인 조사영역 (AL) 이 용접선 (22) 을 따라 이동함에 따라 용접비드 (BW) 가 용접선 (22) 을 따라 형성된다.In the first embodiment, the distance d between the centers of two irradiation points P 1 and P 2 on the surface of the welded object 18 is determined so that these irradiation points P 1 and P 2 are separated from each other. . In the second embodiment, the irradiation point (P 1, P 2) center-to-center distance, as shown in Figure 10, an area (SP 1, SP 2) are partially overlapping each other in the irradiation point (P 1, P 2) of the Is determined. The irradiation point areas SP 1 , SP 2 together form a generally long continuous region AL to which the sub-beams L 1 , L 2 are to be irradiated. This continuous irradiation area AL extends in the direction perpendicular to the weld line 22. As the continuous irradiation area AL moves along the weld line 22, a weld bead BW is formed along the weld line 22.

도 9, 10 의 제 2 실시예에서, 용접헤드 (10) 는 제 1 실시예에서 사용되는 갈바노미터 (76) 를 갖추고 있지 않으며, 평면경 (16) 은 프레임 (11) 에 직접 부착된다. 즉, 제 2 실시예의 용접장치는 평면경 (16) 을 요동시키기 위한 높은 정밀도의 복잡한 기구를 사용하지 않기 때문에, 용접장치의 제조비와 중량이 감소하게 된다.In the second embodiment of Figs. 9 and 10, the welding head 10 is not equipped with the galvanometer 76 used in the first embodiment, and the plane mirror 16 is directly attached to the frame 11. That is, since the welding apparatus of the second embodiment does not use a high precision complicated mechanism for swinging the flat mirror 16, the manufacturing cost and weight of the welding apparatus are reduced.

또한, 제 1 실시예의 용접장치를 개조하여, 일반적으로 긴 연속적인 조사영역 (AL) 이 형성되도록 피용접물 (18) 의 표면상의 조사점 (P1, P2) 의 중심간 거리 (d) 를 조절하면서 이들 조사점 (P1, P2) 을 용접선 (22) 에 수직인 방향으로 위치시킬 수도 있다. 이러한 구성은 제 1 실시예에서 가능한데, 그 이유는, 앞에서 제 1 실시예와 관련해서 설명했듯이, 외측 부재 (32) 에 대한 포물면경 (14) 의 내측 부재 (30) 의 축방향 및 원주방향 위치를 조절하여 필요에 따라 조사점 (P1, P2) 의 위치를 조절할 수 있기 때문이다.Further, by modifying the welding apparatus of the first embodiment, the distance d between the centers of the irradiation points P 1 and P 2 on the surface of the welded object 18 is generally formed so that a long continuous irradiation area AL is formed. These irradiation points P 1 and P 2 may be positioned in the direction perpendicular to the welding line 22 while adjusting. Such a configuration is possible in the first embodiment because, as described above in connection with the first embodiment, the axial and circumferential positions of the inner member 30 of the parabolic mirror 14 with respect to the outer member 32. This is because the position of the irradiation point (P 1 , P 2 ) can be adjusted as needed.

그리고, 두 서브비임을 용접선 (22) 에 가로질러 요동시키지 않고 용접비임을 비교적 고속으로 형성할 수 있는 상기 구성은 입사 레이저 비임을 두 개의 서브비임으로 분할하지 않고 이용할 수 있다. 즉, 용접선에 수직인 피용접물 표면상의 일반적으로 긴 영역이 별개의 두 레이저 발생원에 의해 각각 발생된 두 레이저 비임의 인접한 두 조사점의 조사를 받게 되는 경우에는 요동이 필요없게 된다.In addition, the above configuration capable of forming the welding beam at a relatively high speed without swinging the two sub-beams across the welding line 22 can be used without dividing the incident laser beam into two sub-beams. That is, fluctuations are not required if the generally long areas on the surface of the workpiece perpendicular to the weld line are irradiated by two adjacent irradiation points of two laser beams each generated by two separate laser sources.

도 11 을 참조로 본 발명의 제 3 실시예를 설명하도록 한다. 이 실시예는 도 9 의 제 2 실시예와 다소 유사하기 때문에, 제 3 실시예의 특징만 제 2 실시예와 비교하면서 설명하도록 한다.A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Since this embodiment is somewhat similar to the second embodiment of FIG. 9, only the features of the third embodiment will be described with reference to the second embodiment.

도 1, 9 의 제 1, 2 실시예에서, 포물면경 (14) 은 실린더형 중앙보어 (28) 를 갖는 외측 부재 (32) 및, 상기 보어 (28) 와 결합하는 내측 부재 (30) 를 갖고 있으며, 상기 내측 및 외측 부재 (30, 32) 는 서로에 대해 축방향으로 움직일 수 있고 회전도 할 수 있게 되어 있다. 내측 및 외측 부재 (30, 32) 는 각각 반사면 (36, 38) 을 가지며, 이들 반사면은 함께 반사면 (34) 을 이루게 된다. 즉, 포물면경 (14) 의 반사면 (34) 은 내측 및 외측 부재 (30, 32) 로 주어지는 내측 및 외측 부분 (36, 38) 을 갖는다. 이들 내측 및 외측 반사면 (36, 38) 은 입사 레이저 비임 (L0) 을 제 1, 2 서브비임 (L1, L2) 으로 분할시키는 기능을 한다. 따라서, 포물면경 (14) 은 입사 레이저 비임 (L0) 을 두 개의 서브비임 (L1, L2) 으로 분할하는 비임 분리경으로서 기능하게 된다.In the first and second embodiments of FIGS. 1 and 9, parabolic mirror 14 has an outer member 32 having a cylindrical central bore 28 and an inner member 30 that engages with the bore 28. The inner and outer members 30, 32 are axially movable and rotatable relative to one another. The inner and outer members 30 and 32 have reflective surfaces 36 and 38, respectively, which together form a reflective surface 34. That is, the reflecting surface 34 of the parabolic mirror 14 has inner and outer portions 36, 38, which are given by the inner and outer members 30, 32. These inner and outer reflecting surfaces 36 and 38 serve to divide the incident laser beam L 0 into first and second sub beams L 1 and L 2 . Thus, the parabolic mirror 14 functions as a beam separation mirror that divides the incident laser beam L 0 into two sub beams L 1 and L 2 .

한편, 도 11 의 제 3 실시예에 따른 레이저 용접장치는 입사 레이저 비임 (L0) 을 집속하여 반사시키는 기능만 하는 포물면경 (120) 을 사용한다. 이 포물면경 (120) 은 일체식 구조로 되어 있다. 포물면경 (120) 에 의해 반사된 레이저 비임 (L0) 은 외측부재 (124) 와 내측부재 (126) 를 갖는 평면경 (122) 상에 입사하게 된다. 외측부재 (124) 는 실린더형 중앙보어를 갖고 있는데, 내측부재 (126) 가 이 보어에 끼워지게 되며 외측 및 내측 부재 (124, 126) 는 서로에 대해 축방향 이동은 물론 회전도 할 수 있다. 외측 및 내측 부재 (124, 126) 는 외측 및 내측 반사면 (128, 130) 을 각각 갖고 있으며, 이들 반사면은 함께 평면 반사면을 이루게 된다. 따라서, 상기 평면경 (122) 은 레이저 비임 (L0) 을 두 개의 서브비임 (L1, L2) 으로 분할하는 비임 분리경으로서 기능하게 된다.On the other hand, the laser welding apparatus according to the third embodiment of FIG. 11 uses a parabolic mirror 120 that only functions to focus and reflect the incident laser beam L 0 . This parabolic mirror 120 has an integral structure. The laser beam L 0 reflected by the parabolic mirror 120 is incident on the plane mirror 122 having the outer member 124 and the inner member 126. The outer member 124 has a cylindrical central bore in which the inner member 126 fits into the bore and the outer and inner members 124 and 126 can rotate as well as axially move relative to each other. The outer and inner members 124 and 126 have outer and inner reflecting surfaces 128 and 130, respectively, which together form a planar reflecting surface. Thus, the planar mirror 122 serves as a beam splitter that divides the laser beam L 0 into two sub-beams L 1 and L 2 .

제 1, 2 실시예에서, 외측부재 (32) 의 실링더형 중앙보어 (28) 는 입사비임 축선 (ZIN) (도 2) 과 일치하는 축선을 가지며, 도 11 에서는 입사비임 축선이 “ZIN-0”으로 표시되어 있다. 내측 및 외측 부재 (30, 32) 는 상기 축선 (ZIN) 을 따라 상대이동을 할 수 있고 또한 이 축선 (ZIN) 을 중심으로 상대회전도 할 수 있다. 도 11 의 제 3 실시예에서, 비임 분리경 (122) 으로서 기능하는 평면경 (122) 의 외측부재 (124) 의 실린더형 중앙보어는 일차 반사비임 축선 (ZOUT) 과 일치하는 축선을 갖고 있으며, 외측 및 내측 부재 (124, 126) 는 이 축선 (ZOUT) 을 따라 상대 이동할 수 있으며 또한 동 축선 (ZOUT) 을 중심으로 상대회전도 할 수 있다. 상기 평면경 (122) 에는, 제 1, 2 실시예에서 포물면경 (14) 에 대해 사용되는 기구 (46) 와 유사한 위치조절 기구가 구비되어 있다. 이 위치조절 기구를 적절히 조작함으로써, 내측부재 (126) 의 반사면 (130) 을 평면경 (122) 에 입사하는 레이저 비임 (L0) 의 축선 (ZIN-1) 에 대한 축선 (ZOUT) 을 따라 이동시킬 수 있으며, 또한 내측 반사면 (130) 에 의해 반사된 서브비임 (L1) 의 이차 반사비임 축선 (ZOUT′) 의 축선 (ZIN-1) 대한 각도를 변경시킬 수 있다.In the first and second embodiments, the sealing-type central bore 28 of the outer member 32 has an axis coinciding with the incident beam axis Z IN (FIG. 2), in which the incident beam axis is “Z IN. -0 ”. The inner and outer members 30 and 32 can move relative to the axis Z IN and can also rotate relative to the axis Z IN . In the third embodiment of FIG. 11, the cylindrical central bore of the outer member 124 of the planar mirror 122, which serves as the beam splitter 122, has an axis coinciding with the primary reflection beam axis Z OUT , The outer and inner members 124, 126 can move relative to this axis Z OUT and can also rotate relative to the axis Z OUT . The flat mirror 122 is provided with a positioning mechanism similar to the mechanism 46 used for the parabolic mirror 14 in the first and second embodiments. By appropriately operating this position adjustment mechanism, the axis Z OUT with respect to the axis Z IN-1 of the laser beam L 0 which enters the reflecting surface 130 of the inner member 126 into the plane mirror 122 is obtained. to be moved along, and also it is possible to change the angle of the axis (Z iN-1) of the secondary reflection beam axis (Z OUT ') of the sub-beam (L 1) is reflected by the inner reflecting surface (130).

도 12 ∼ 18 을 참고로 본 발명의 제 4 실시예를 설명하도록 한다. 제 4 실시예에 따른 레이저 용접장치는, 두 서브비임 조사점 (P1,P2) 의 중심간 거리 (d) 가 세팅되어 있다는 점을 제외하고는, 도 9, 10 의 제 2 실시예의 장치와 기본적으로 같다. 제 4 실시예에서 제 2 실시예와 같은 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용했고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12 to 18. The laser welding apparatus according to the fourth embodiment is the apparatus of the second embodiment of Figs. 9 and 10, except that the distance d between the centers of the two sub-beam irradiation points P 1 and P 2 is set. Is basically the same as In the fourth embodiment, the same reference numerals are used for the same elements as those of the second embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

도 12 에서 보는 바와 같이, 제 4 실시예에 따른 레이저 용접장치는 적절한 레이저 발생원 (도시 안됨) 에서 발생된 레이저 비임 (L0) 을 받는 포물형 비임분리경 (14) 과, 두 개의 서브비임 (L1, L2) 을 받는 평면경 (16) 을 갖고 있다. 도 9 의 제 2 실시에에서 처럼, 포물면경 (14) 은 내측 및 외측 부재 (30, 32) 에 의해 각각주어지는 내측 및 외측 부분으로 이루어진 원형의 반사면을 갖고 있다. 축선방향 및 원주방향으로의 내측 및 외측 부재 (30, 32) 의 상대위치는 다음과 같이 결정되는데, 즉 상기 평면경 (14) 에 의해 반사된 두 서브비임 (L1, L2) 의 조사점 (P1, P2) 이 피용접물 (18) 의 표면상에 있는 용접선 (22) 의 양 측에 위치하도록, 또한 상기 조사점 (P1, P2) 이 용접선 (22) 에 수직인 방향으로 서로 떨어져 있도록, 상기 내측 및 외측 부재의 상대위치가 결정되는 것이다.As shown in Fig. 12, the laser welding apparatus according to the fourth embodiment includes a parabolic beam separation mirror 14 which receives a laser beam L 0 generated from a suitable laser source (not shown), and two sub beams ( L 1, L 2) has a plane mirror (16) receiving the. As in the second embodiment of FIG. 9, the parabolic mirror 14 has a circular reflecting surface made up of inner and outer portions respectively given by the inner and outer members 30 and 32. The relative positions of the inner and outer members 30, 32 in the axial direction and the circumferential direction are determined as follows: the irradiation points of the two sub-beams L 1 , L 2 reflected by the plane mirror 14 ( P 1 , P 2 are located on both sides of the welding line 22 on the surface of the welded object 18, and the irradiation points P 1 , P 2 are mutually perpendicular in the direction perpendicular to the welding line 22. To be apart, the relative positions of the inner and outer members are determined.

통상적인 레이저 용접장치에서는, 레이저 비임이 조사되는 피용접물의 국소부위가 가열되면 플라즈마가 형성될 수 있는데, 이 플라즈마는 레이저 비임의 에너지를 흡수하는 경향이 있으며, 이렇게 해서 에너지가 피용접물의 조사대상 부위로 전달되는 것을 방해하게 된다. 이러한 문제를 생각하여, 플라즈마의 발생을 방지하는 기술과, 플라즈마의 열을 효율적으로 이용할 수 있는 기술이 제안되어 있다. 본 실시예는 후자의 기술, 즉 플라즈마의 열을 효율적으로 이용할 수 있는 기술을 실행하는데 적합하게 되어 있다.In a conventional laser welding apparatus, a plasma may be formed when a local portion of a welded object to which the laser beam is irradiated is heated, and the plasma tends to absorb the energy of the laser beam, so that the energy is irradiated to the welded object. Will interfere with delivery to the site. In view of these problems, techniques for preventing the generation of plasma and techniques for efficiently utilizing the heat of the plasma have been proposed. This embodiment is adapted to implement the latter technique, that is, a technique capable of efficiently utilizing the heat of plasma.

맞대기 용접작업에서는, 맞대기 틈을 서로 맞대어질 두 피용접물 사이에 둘 수 있다. 이 경우, 레이저 비임이 맞대기 용접작업시 맞대기 틈을 지나가는 것을 막는 것이 중요하다. 레이저 비임이 상기 맞대기 틈을 지나가게 되면, 레이저 비임 에너지가 두 피용접물에 충분히 전달되지 못하기 때문에 언더컷 또는 다른 용접결함이 발생할 수 있다.In butt welding, the butt gap may be placed between the two welded parts to be opposed to each other. In this case, it is important to prevent the laser beam from passing through the butt gap during the butt welding operation. If a laser beam passes through the butt gap, an undercut or other weld defect may occur because the laser beam energy is not sufficiently delivered to both welds.

본 실시예에서는, 두 서브비임 (L1, L2) 의 조사점 (P1, P2) 의 중심간 거리 (d) 는, 두 피용접물 (18a, 18b) 의 표면에 형성된 조사점 (P1, P2) 이 도 13 에서 보는 바와 같이 전체적으로 각 피용접물 (18a, 18b) 의 표면내에 위치하도록 결정된다. 즉, 상기 분리 거리 (d) 는, 각 조사점 (P1, P2) 의 둘레가 서로 맞대어진 피용접물 (18a, 18b) 중 대응하는 피용접물의 끝면으로 부터 안쪽으로 떨어져 있도록 결정된다. 포물면경 (14) 의 내측 및 외측 반사면 각각이 원형 및 환상으로 되어 있는 본 실시예에서는, 조사점 (P1, P2) 모두는 도 13 에서 보는 바와 같이 원형으로 되어 있다.In the present embodiment, the distance d between the centers of the irradiation points P 1 and P 2 of the two sub-beams L 1 and L 2 is the irradiation point P formed on the surfaces of the two welded objects 18a and 18b. 1 , P 2 is determined to be located within the surface of each welded object 18a, 18b as a whole as shown in FIG. In other words, the separation distance d is determined so that the periphery of each of the irradiation points P 1 and P 2 is inwardly separated from the end face of the corresponding to-be-welded object among the to-be-welded objects 18a and 18b which are butted together. In the present embodiment in which the inner and outer reflecting surfaces of the parabolic mirror 14 are each circular and annular, all of the irradiation points P 1 and P 2 are circular as shown in FIG.

조사점 (P1, P2) 간의 분리 거리 (d) 는 또한 다음과 같이 결정된다. 즉, 서브비임 (L1, L2) 이 피용접물 (18a, 18b) 의 국소부위에 조사됨으로써 발생하는 플라즈마가 서로 연합함으로써 예컨데 도 13 에서 보는 바와 같이 단축 (a) 과 장축 (b) 을 갖는 타원형의 연속적인 플라즈마 영역이 형성되도록 상기 분리 거리가 결정된다.The separation distance d between the irradiation points P 1 and P 2 is also determined as follows. That is, the plasma generated by the sub-beams L 1 and L 2 irradiated to the localized portions of the welded objects 18a and 18b are associated with each other, and thus has a short axis (a) and a long axis (b) as shown in FIG. The separation distance is determined such that an elliptical continuous plasma region is formed.

본 실시예에 따르면, 도 14 에서 보는 바와 같이 피용접물의 맞대기 경계부에 맞대기 틈새가 없는 경우에도, 또한 도 15 에서 처럼 맞대기 틈새가 있는 경우에도, 피용접물의 맞대기 경계부에 플라즈마와 용융부가 형성되면서 피용접물 (18a, 18b) 은 서로 적절히 용접되게 된다. 즉, 맞대기 틈새가 두 피용접물 (18a, 18b) 사이에 존재하더라도 본 용접장치는 우수한 맞대기 용접을 할 수 있는 것이다.According to this embodiment, even when there is no butt gap at the butt boundary of the welded object as shown in FIG. 14, and even when there is a butt gap as shown in FIG. 15, the plasma and the molten portion are formed at the butt boundary of the welded object. The welds 18a and 18b are suitably welded to each other. That is, even if a butt gap exists between two to-be-welded objects 18a and 18b, this welding apparatus is able to perform excellent butt welding.

또한, 피용접물의 조사중심 (center of irradiation) (조사점 (P1, P2) 의 중심 사이의 중간점) 이 맞대기선과 정렬이 된 경우에는 물론, 도 16 에서 보는 바와 같이 맞대기선으로 부터 편위된 경우에도, 본 용접장치로 피용접물 (18a, 18b) 의 우수한 맞대기 용접이 가능한 것이다.Also, when the center of irradiation (intermediate point between the centers of the irradiation points P 1 and P 2 ) is aligned with the butt line, the deviation from the butt line as shown in FIG. Even in this case, excellent butt welding of the to-be-welded objects 18a and 18b is possible with this welding apparatus.

도 17, 18 에는, 도 12 ∼ 15 의 제 4 실시예에 따른 레이저 용접장치로 두 개의 얇은 강판을 맞대기 용접한 경우의 시험결과가 나와 있다. 도 17 의 그래프는 강판의 한계 맞대기 틈새, 즉 맞대기 용접이 만족스러운 결과로 수행된 최대 맞대기 틈새를 나타낸다. 도 18 의 그래프는 조사선과 맞대기선 간의 한계 중심편위 거리, 즉 맞대기 용접이 만족스러운 결과로 수행된 최대 중심편위 거리를 나타낸다. 또한, 도 17, 18 의 그래프는 도 1 의 용접장치를 사용한 시험의 결과를 나타낸 것이다. “요동(oscillation)”이라는 말이 있는 결과는 도 1 의 용접장치를 사용한 경우의 결과이고, “트윈-포커싱(twin-focusing)”이라는 말이 있는 결과는 제 4 실시예에 따른 용접장치를 사용한 경우의 결과이다.17 and 18 show test results when butt welding two thin steel plates with the laser welding apparatus according to the fourth embodiment of FIGS. 12 to 15. The graph of FIG. 17 shows the limit butt clearance of the steel sheet, ie the maximum butt clearance that was performed with satisfactory results. The graph of FIG. 18 shows the critical center deviation distance between the irradiation line and the butt line, that is, the maximum center deviation distance that the butt weld performed with satisfactory results. In addition, the graph of FIG. 17, 18 shows the result of the test using the welding apparatus of FIG. The result with the word "oscillation" is the result when the welding apparatus of FIG. 1 is used, and the result with the word "twin-focusing" is the case when the welding apparatus according to the fourth embodiment is used. The result is.

본 용접장치에 대한 시험은 상이한 용접조건들의 조합하에서 수행되었다. 용접조건으로는, 강판 두께, 이산화탄소 가스 레이저의 출력, 용접속도, 레이저 비임의 초점거리 및, 레이저 비임의 디포커싱량(de-focusing amount)이 있다. 디포커싱양은 T/F 로 표시되는데, 여기서 “F”는 포물면경 (14) 의 초점거리를 나타내고 “T”는 포물면경 (14) 및 강판 표면간의 거리와 상기 초점거리 (F) 의 차(差)를 나타낸다. 상기 차는 강판 표면과 서브비임의 초점간의 수직거리와 같다. 상기 디포커싱양 (T/F) 이 존재하면, 서브비임의 초점은 서브비임의 조사점이 형성되는 강판 표면으로 부터 수직으로 편위되게 된다. 디포커싱양 (T/F) 은 강판 표면상에 있는 서브비임의 조사점의 크기에 영향을 준다. 좀더 구체적으로 설명하면, 서브비임 조사점의 크기는 디포커싱양 (T/F) 이 커짐에 따라 증대된다. 본 시험에서는, 용접속도와 디포커싱양 (T/F) 을 변화시켰다. 도 12 의 용접장치에 대한 시험은 다음과 같은 용접조건하에서 수행되었다.The test on this welding apparatus was performed under a combination of different welding conditions. Welding conditions include steel sheet thickness, output of carbon dioxide gas laser, welding speed, focal length of laser beam, and de-focusing amount of laser beam. The defocusing amount is expressed as T / F, where “F” represents the focal length of the parabolic mirror 14 and “T” represents the difference between the distance between the parabolic mirror 14 and the steel plate surface and the focal length F. ). The difference is equal to the vertical distance between the steel plate surface and the focal point of the subbeam. If the defocusing amount (T / F) is present, the focus of the sub-beam is shifted perpendicularly from the surface of the steel sheet on which the irradiation point of the sub-beam is formed. The defocusing amount (T / F) affects the size of the irradiation point of the sub beam on the steel plate surface. More specifically, the size of the sub-beam irradiation point increases as the defocusing amount (T / F) increases. In this test, the welding speed and the defocusing amount (T / F) were changed. The test on the welding apparatus of FIG. 12 was performed under the following welding conditions.

강판 두께 (mm) : 1.0Steel Plate Thickness (mm): 1.0

용접속도 (m/min) : 3.0, 4.0, 5.0Welding speed (m / min): 3.0, 4.0, 5.0

레이저 출력 (kW) : 3.0Laser power (kW): 3.0

초점거리 (mm) : 254Focal Length (mm): 254

디포커싱양 (T/F) : 0.2, 0.3, 0.4Defocusing amount (T / F): 0.2, 0.3, 0.4

도 1 의 용접장치에 대한 시험은 디포커싱양 (T/F) 을 0.2 로 한 상태에서 수행되었다.The test on the welding apparatus of FIG. 1 was performed with the defocusing amount (T / F) being 0.2.

도 17 로 부터 알 수 있는 바와 같이, 도 12 의 본 용접장치에서 존재하는 한계 맞대기 틈새는 도 1 의 용접장치에서의 맞대기 틈새와 같거나 크다. 본 용접장치에서 한계 맞대기 틈새가 이와 같이 개선되는 이유는, 서브비임이 강판의 맞대기 틈새를 통과하지 못하고 이에 따라 맞대기 틈새의 양 측면과 이 틈새에 인접한 조사되는 각 국소부위에서 융착금속의 양이 증가하기 때문인 것으로 생각된다. 융착금속은 조사되는 국소부위 사이에 브리지를 형성시키게 되는데, 이 브리지는 맞대기 틈새를 매우는 역할을 한다.As can be seen from FIG. 17, the limit butt gap present in the present welding device of FIG. 12 is equal to or greater than the butt gap in the welding device of FIG. 1. The marginal butt gap is improved in this welding system because the subbeam does not pass through the butt gap in the steel plate, thus increasing the amount of fused metal at both sides of the butt gap and at each irradiated local area adjacent to the gap. It seems to be because The fused metal forms a bridge between the localized areas to be irradiated, which bridges the butt gap.

도 18 로 부터 알 수 있는 바와 같이, 본 장치에서 한계 중심 편위량은 도 1 의 용접장치에서의 편위량과 같거나 크다. 본 용접장치에서 한계 중심 편위량이 이와 같이 개선되는 이유는, 타원형의 플라즈마와, 강판의 맞대기선에 수직인 방향으로 형성되는 용융부 때문인 것으로 생각된다.As can be seen from FIG. 18, the limit center deviation amount in this apparatus is equal to or larger than the deviation amount in the welding apparatus of FIG. The reason why the limit center deviation is improved in this welding apparatus is considered to be due to the elliptical plasma and the molten portion formed in the direction perpendicular to the butt line of the steel sheet.

이렇게 해서, 본 용접장치에서는, 한계 맞대기 틈새와 중심 편위량을 개선시킬 목적으로 서브비임 (L1, L2) 의 조사점 (P1, P2) 이 용접선 (22) 을 가로질러 요동하도록 평면경 (16) 을 높은 요동수로 요동시킬 필요가 없다. 따라서, 본 장치에는 도 1 의 용접장치에서 사용되는 것과 같이 평면경 (16) 을 요동시키기 위한 복잡하고 비싼 장치를 필요로 하지 않으며, 이에 따라 용접장치의 가격이 감소되고 또한 수명도 길어지게 된다.In this way, in the present welding apparatus, the plane mirror is provided so that the irradiation points P 1 and P 2 of the sub beams L 1 and L 2 swing across the welding line 22 for the purpose of improving the limit butt clearance and the center deviation amount. It is not necessary to swing (16) to a high swing rate. Thus, the apparatus does not require a complicated and expensive apparatus for oscillating the flat mirror 16 as used in the welding apparatus of FIG. 1, thereby reducing the cost of the welding apparatus and extending its life.

한계 맞대기 틈새와 중심 편위량은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 용접장치에서 커지기 때문에, 최대 용접속도는 비임요동 장치를 사용하는 용접장치의 경우와 비교해서 증가할 수 있으며, 이에 따라 효율이 향상되게 된다.Since the limit butt clearance and the center deviation are increased in the welding apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, the maximum welding speed can be increased as compared with the case of the welding apparatus using the beam swing apparatus, thereby improving the efficiency. Will be.

도 17, 18 의 그래프에서 또한 알 수 있는 바와 같이, 한계 맞대기 틈새와 중심 편위량은 디포커싱양 (T/F) 의 증가와 더불어 역시 커지게 된다.As can also be seen in the graphs of Figs. 17 and 18, the limit butt clearance and the center deviation amount also become large with the increase in the defocusing amount (T / F).

전술한 바와 같이, 도 12 의 용접장치는 다음과 같은 레이저 용접방법을 실행하게 된다. 즉, 단면들이 서로 맞대어진 두 피용접물의 국소부위는 중심들이 규정된 용접선에 수직인 방향으로 서로 떨어져 있는 레이저 비임들의 각 조사점으로 조사되며, 두 피용접물을 용접선을 따라 맞대기 용접하기 위해 레이저 비임 조사점은 두 피용접물의 표면상에서 움직이게 되고, 또한 레이저 비임의 조사점 중심간의 거리는 다음과 같이 결정되며, 즉 각 조사점이 전체적으로 대응하는 피용접물의 끝면으로 부터 안쪽에 위치하도록, 또한 두 레이저 비임이 피용접물의 국소부위에 조사됨으로써 발생하는 플라즈마가 서로 연합함으로써 피용접물의 맞대기선을 가로지르는 연속적인 플라즈마 영역이 형성되도록 상기 거리가 결정된다. 그러나, 이러한 레이저 용접방법은, 두 개 이상의 반사면을 제공하기 위한 개별적인 부재들을 포함하는 비임분리경 - 예컨데, 도 1, 9, 12 의 실시예들에서 사용되는 비임 반사/분리 포물면경 (14) 과, 도 11 의 실시예에서 사용되는 비임분리 평면경 (122) - 을 사용하지 않는 레이저 용접장치로도 실행할 수 있다.As described above, the welding apparatus of FIG. 12 executes the following laser welding method. That is, the local portions of the two weldments with their cross sections butted together are irradiated with the respective irradiation points of the laser beams whose centers are separated from each other in the direction perpendicular to the defined weld line, and the laser beam is used to butt weld the two weldments along the weld line. The irradiation point is moved on the surfaces of the two weldments, and the distance between the centers of the irradiation points of the laser beams is determined as follows, i.e. the two laser beams are positioned inward from the end faces of the corresponding weldments as a whole. The distance is determined such that the plasma generated by irradiating a localized portion of the welded object is associated with each other to form a continuous plasma region crossing the butt line of the welded object. However, this laser welding method involves a beam splitter comprising individual members for providing two or more reflecting surfaces—for example, the beam reflecting / separating parabolic mirror 14 used in the embodiments of FIGS. 1, 9 and 12. And a laser welding device that does not use the beam separation plane mirror 122 used in the embodiment of FIG. 11.

예컨데, 상기 레이저 용접방법은 본 발명의 제 5 실시예에 따라 구성된 도 19 의 용접장치로도 실행할 수 있다.For example, the laser welding method can also be performed with the welding apparatus of FIG. 19 configured according to the fifth embodiment of the present invention.

도 19 의 레이저 용접장치는 레이저 발생원 (100), 집속 및 반사 포물면경 (102) 및, 평면경 (104) 을 갖고 있으며, 이들 구성요소는 이러한 순서대로 광학 경로상에 배치된다. 상기 평면경 (104) 은 레이저 비임 (L0) 을 상이한 광축선을 을 갖는 두 개의 서비브임 (L1,L2) 으로 분할하는 비임분리경으로서 기능하게 된다. 구체적으로 설명하면, 평면경 (104) 은, 용접선 (22) 에 평행한 반사면의 원의 직경방향으로 뻗는 직선 (BL) 으로 둘러싸인 두 부분으로 이루어진 원형의 반사면을 갖고 있다. 반사면의 상기 두 부분은, 직선 경계선(BL) 이 한 주연을 형성하도록 소정의 각도 (θ) 로 서로에 대해 기울어져 있는 두 개의 직선 또는 평면이다. 포물면경 (102) 에 의해 반사된 레이저 비임 (L0) 은 평면경 (104) 에서 반사되어 두 개의 서브비임 (L1,L2) 으로 분리되는데, 이때 이들 서브비임 (L1,L2) 의 축선은 평면경 (104) 에 입사하는 레이저 비임의 축선에 대해 약 90°의 각을 이루게 된다. 피용접물 (18) 상에 있는 서브비임 (L1,L2) 의 조사점 (P1, P2) 은 도 20 에서 보는 바와 같이 용접선 (22) 에 수직인 방향으로 서로 떨어져 있다. 조사점 (P1, P2) 은 도 20 에서 반원형의 모양을 갖게 되는데, 그 이유는 평면경 (104) 의 반사면이 직선 경계선 (BL) 에 의해 두 개의 반원형 부분으로 분할되기 때문이다. 제 5 실시예에서도, 두 조사점 (P1, P2) 의 중심거리 (d) 는, 도 20 에서 보는 바와 같이, 조사점 (P1, P2) 에 대응하는 피용접물 (18) 의 조사된 국소부위에서 발생된 플라즈마가 합체되어 타원형 플라즈마 영역이 형성되도록 결정된다.The laser welding apparatus in FIG. 19 has a laser source 100, a focusing and reflecting parabolic mirror 102, and a plane mirror 104, and these components are disposed on the optical path in this order. The planar mirror 104 serves as a beam separation mirror for dividing the laser beam L 0 into two sub-beams L 1 and L 2 having different optical axes. Specifically, the plane mirror 104 has a circular reflective surface composed of two parts surrounded by a straight line BL extending in the radial direction of the circle of the reflective surface parallel to the welding line 22. The two portions of the reflecting surface are two straight lines or planes which are inclined with respect to each other at a predetermined angle θ such that the straight line boundary line BL forms one circumference. The laser beam L 0 reflected by the parabolic mirror 102 is reflected by the plane mirror 104 and separated into two sub-beams L 1 and L 2 , wherein the sub-beams L 1 and L 2 The axis is at an angle of about 90 ° with respect to the axis of the laser beam incident on the plane mirror 104. The irradiation points P 1 and P 2 of the sub-beams L 1 and L 2 on the workpiece 18 are spaced apart from each other in a direction perpendicular to the weld line 22 as shown in FIG. 20. The irradiation points P 1 and P 2 have a semicircular shape in FIG. 20 because the reflecting surface of the plane mirror 104 is divided into two semicircular portions by the straight boundary line BL. Also in the fifth embodiment, the center distance d of the two irradiation points P 1 and P 2 is irradiated by the welded object 18 corresponding to the irradiation points P 1 and P 2 , as shown in FIG. 20. It is determined that the plasma generated at the localized areas are coalesced to form an elliptical plasma region.

그러나, 전술한 맞대기 용접방법은 레이저 비임을 두 개의 서브비임으로 분할하는 어떤 종류의 비임분리경도 사용하지 않는 용접장치로도 실행될 수 있다. 예컨데, 상기 용접방법은, 레이저 비임이 분리경 이외의 다른 적절한 수단에 의해 서브비임으로 분리되거나 또는 각 레이저 발생원에서 복수의 레이저 비임이 발생되는 용접장치로도 실행될 수 있다.However, the above butt welding method can be implemented with a welding apparatus that does not use any type of beam separation mirror that divides the laser beam into two sub beams. For example, the welding method may be performed by a welding apparatus in which the laser beam is separated into sub-beams by any suitable means other than the separating mirror, or in which a plurality of laser beams are generated at each laser source.

도 1, 9 및 12 의 실시예들에서, 내측 및 외측 부재 (30, 32) 의 상대 축방향 및 원주방향 위치가 적절히 조절되면, 내측 및 외측 반사면 (36, 38) 은 함께 포물면경 (14) 의 단일 연속 포물형 반사면 (34) 을 형성하게 된다. 유사하게, 외측 및 내측 부재 (124, 126) 의 상대 축방향 및 원주방향 위치가 적절히 조절되면, 도 11 의 실시예에 있는 평면경 (122) 의 외측 및 내측 반사면 (128, 130) 은 함께 단일 연속 평면 반사면을 형성하게 된다. 그러나, 내측 및 외측 반사면은 단일 연속 반사면을 형성할 수 있어야 할 필요는 없다. 예컨데, 내측 및 외측 반사면은 각각 평면과 포물면으로 할 수 있다.1, 9, and 12, when the relative axial and circumferential positions of the inner and outer members 30, 32 are properly adjusted, the inner and outer reflecting surfaces 36, 38 together are parabolic mirrors 14 Will form a single continuous parabolic reflective surface 34. Similarly, once the relative axial and circumferential positions of the outer and inner members 124, 126 are properly adjusted, the outer and inner reflecting surfaces 128, 130 of the planar mirror 122 in the embodiment of FIG. 11 are united together. A continuous planar reflecting surface is formed. However, the inner and outer reflecting surfaces need not be able to form a single continuous reflecting surface. For example, the inner and outer reflecting surfaces can be planar and parabolic surfaces, respectively.

이상으로, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참고로 설명하였지만, 다음의 청구범위에서 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않은 상태에서 다양한 변형 내지 개선이 가능하다.As mentioned above, although preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention as set forth in the following claims.

본 일 태양에 따르면, 비임분리경의 개별 부재들이 서로에 대해 상대 변위를 할 수 있으므로, 필요에 따라 반사면의 각 부분에 의해 반사된 복수의 서브비임의 조사점들의 배치를 변경하기 위해 반사면의 부분들의 표면의 상대위치를 바꿀 수 있다. 이렇게 해서, 비임분리경의 다용도성이 커지게 된다.According to this aspect, the individual members of the beam splitter can make relative displacements with respect to each other, so that if necessary the position of the reflecting surface can be changed to alter the arrangement of the irradiation points of the plurality of sub-beams reflected by each part of the reflecting surface. You can change the relative position of the surface of the parts. In this way, the versatility of the beam separation mirror becomes large.

또한, 비임분리경의 복수의 개별 부제들 중 하나를 다른 것으로 교체할 수 있기 때문에, 비임분리경의 다용성이 더욱 향상되는 것이다.In addition, since one of the plurality of individual subheads of the beam separator can be replaced with another, the versatility of the beam separator is further improved.

다른 태양에 따르면, 개별 부재들을 서로에 대해 상대변위시키기 위한 특별한 기구가 필요치 않은 것이다. 따라서, 상기 비임분리경은 그 구성이 간단해질 수 있고, 또한 반사면의 부분에 의해 반사된 서브비임의 조사점들의 배치에 관한 다용성이 매우 커지게 된다. 또한, 비임분리경의 반사면의 부분의 면적에 상관없이, 서브비임의 조사점에서의 에너지량이 쉽게 안정될 수 있다.According to another aspect, no special mechanism is needed to displace the individual members relative to each other. Therefore, the configuration of the beam separation mirror can be simplified, and the versatility regarding the arrangement of the irradiation points of the sub-beams reflected by the portion of the reflecting surface becomes very large. Further, irrespective of the area of the portion of the reflecting surface of the beam splitter, the amount of energy at the irradiation point of the sub beam can be easily stabilized.

또 다른 태양에 따르면, 두 피용접물의 경계부에 맞대기 틈새가 존재하더라도 우수한 맞대기 용접이 가능한데, 그 이유는, 서브비임들의 조사점이 용접선을 가로지르는 방향으로 요동하므로 이들 조사점이 맞대기 틈새와 정렬하지 않게 되며, 이로써 맞대기 틈새를 통과하는 빛의 양을 줄일 수 있기 때문이다.According to another aspect, good butt welding is possible even if there is a butt gap at the boundary of the two welded joints, since the irradiated points of the sub-beams swing in the direction crossing the weld line, so that they do not align with the butt gap. This reduces the amount of light that passes through the butt gap.

또 다른 태양에 따르면, 두 서브비임 조사점의 경로의 위상차가 교차간격의 절반에 해당하기 때문에, 한 경로의 절반 간격은 다른 경로의 인접하는 절반 간격 사이에 놓이게 되며, 이로써 두 조사점은 피용접물들이 맞대기 용접되는 용접선의 양 측에서 같은 면적을 차지하게 된다. 따라서, 이러한 면적은 조사점이 각 경로를 따르는 두 서브비임으로 균일하게 조사되게 된다. 서브비임 조사점의 운동속도를 감소시킬 필요가 없이, 다시 말해 용접속도를 줄이지 않고도 본 용접방법으로 신뢰성이 있는 맞대기 용접이 가능하다.According to another aspect, since the phase difference between the paths of the two sub-beam irradiation points corresponds to half of the cross interval, half the intervals of one path are placed between adjacent half gaps of the other path, whereby the two irradiation points are welded. They occupy the same area on both sides of the butt welded seam. Thus, this area is uniformly irradiated with the two sub beams along the respective paths. It is possible to reliably butt weld with this welding method without reducing the movement speed of the sub-beam irradiation point, that is to say without reducing the welding speed.

또 다른 태양에 따르면, 서브비임은 서로 맞대기 용접이 될 두 피용접물 사이의 맞대기 틈새를 전혀 통과하지 않게 된다. 각 서브비임의 조사점 전체가 대응하는 피용접물의 영역내에 위치하기 때문에, 피용접물의 적절한 국소부위는 충분히 용융될 수 있고 용융된 금속은 맞대기 틈새를 메꾸게 되어, 두 피용접물은 언더컷 또는 다른 용접결함이 없이 양호하게 맞대기 용접될 수 있다. 이렇게 해서 본 용접방법으로, 피용접물의 단면에 맞대기 틈새가 있더라도, 서브비임 조사점을 요동시키지 않고 만족스런 맞대기 용접이 가능한 것이다.According to another aspect, the subbeams do not pass through the butt gaps between the two workpieces to be butt welded together. Since the entire irradiated point of each subbeam is located within the area of the corresponding weldment, an appropriate local portion of the weldment can be sufficiently melted and the molten metal fills the butt gap, resulting in the undercut or other welding. It can be well butt welded without defects. In this way, with this welding method, even if there is a butt gap in the end face of the workpiece to be welded, satisfactory butt welding can be performed without swinging the sub-beam irradiation point.

또 다른 태양에 따르면, 플라즈마 영역에서 발생된 열을 효과적으로 이용하여 맞대기 틈새를 용용 금속으로 메꿀 수 있다. 또한 이 방법으로, 피용접물 사이에 맞대기 틈새가 존재하더라도 만족스런 맞대기 용접이 이루어진다.According to another aspect, the butt gap can be filled with molten metal by effectively utilizing heat generated in the plasma region. Also in this way, a satisfactory butt weld is achieved even if a butt gap exists between the workpieces.

또 다른 태양에 따르면, 서브비임은 서로 맞대기 용접이 될 두 피용접물 사이의 맞대기 틈새를 전혀 통과하지 않게 된다. 각 서브비임의 조사점 전체가 대응하는 피용접물의 영역내에 위치하기 때문에, 피용접물의 적절한 국소부위는 충분히 용융될 수 있고 용융된 금속은 맞대기 틈새를 메꾸게 되어, 두 피용접물은 언더컷 또는 다른 용접결함이 없이 양호하게 맞대기 용접될 수 있다. 이렇게 해서 본 용접방법으로, 피용접물의 단면에 맞대기 틈새가 있더라도, 서브비임 조사점을 요동시키지 않고 만족스런 맞대기 용접이 가능한 것이다.According to another aspect, the subbeams do not pass through the butt gaps between the two workpieces to be butt welded together. Since the entire irradiated point of each subbeam is located within the area of the corresponding weldment, an appropriate local portion of the weldment can be sufficiently melted and the molten metal fills the butt gap, resulting in the undercut or other welding. It can be well butt welded without defects. In this way, with this welding method, even if there is a butt gap in the end face of the workpiece to be welded, satisfactory butt welding can be performed without shaking the sub-beam irradiation point.

Claims (21)

레이저 비임을 발생시키는 레이저 발생원과, 이 레이저 발생원에서 발생된 레이저 비임을 개개의 상이한 광축선을 갖는 복수의 서브비임으로 분리하는 비임분리경을 포함하며, 이 비임분리경은 상기 복수의 서브비임에 대응하는 복수의 부분을 포함하는 반사면을 갖는 레이저 광학 시스템에 있어서,A laser beam generator for generating a laser beam, and a beam splitter for separating the laser beam generated at the laser beam into a plurality of sub-beams having individual different optical axes, wherein the beam splitter corresponds to the plurality of sub-beams. In a laser optical system having a reflecting surface comprising a plurality of parts, 상기 비임분리경은, 서로 조립됨으로써 상기 반사면의 복수의 부분을 각각 제공하게 되는 복수의 개별 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광학 시스템.And the beam separation mirror includes a plurality of individual members that are assembled to each other to provide a plurality of portions of the reflective surface, respectively. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 개별 부재들은, (a) 상기 비임분리경의 반사면에 입사하는 레이저 비임의 축선에 대한 각 서브비임의 축선의 각도 또는, (b) 상기 반사면에 입사하는 레이저 비임의 축선방향으로의 상기 복수의 부분의 상대위치를 변경시킬 수 있도록, 구성 및 조립되는 것을 특징으로 하는 레이저 광학 시스템.The method of claim 1, wherein the plurality of individual members are (a) the angle of the axis of each sub-beam relative to the axis of the laser beam incident on the reflecting surface of the beam splitter, or (b) the laser incident on the reflecting surface. And configured and assembled such that the relative positions of the plurality of portions in the beam axial direction can be changed. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 개별 부재는 비임분리경의 반사면과 교차하는 하나 이상의 평면 경계면을 제공함으로써 그들 사이에 직선의 교차선이 하나 이상 형성되며, 이 교차선은 반사면을 상기 복수의 부분들로 분할하는 하나 이상의 직선 경계선으로서 역할하는 것을 특징으로 하는 레이저 광학 시스템.The method of claim 1, wherein the plurality of individual members provides at least one planar interface that intersects the reflecting surface of the beam splitter, thereby forming at least one straight intersection line between the plurality of individual members, the intersecting line defining the reflecting surface of the plurality of individual members. And act as one or more straight boundaries dividing into parts. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 개별 부재는 비임분리경의 반사면과 교차하는 하나 이상의 실린더형 경계면을 제공함으로써 그들 사이에 교차루프가 하나 이상 형성되며, 이 루프는 반사면을 상기 복수의 부분들로 분할하는 하나 이상의 경계루프로서 역할하는 것을 특징으로 하는 레이저 광학 시스템.2. The apparatus of claim 1, wherein the plurality of individual members provides at least one cylindrical interface that intersects the reflective surface of the beam splitter so that at least one cross loop is formed therebetween, and the loop forms the reflective surface in the plurality of portions. And act as one or more boundary loops to divide into. 제 4 항에 있어서, 상기 비임분리경은 입사 레이저 비임을 집속 및 반사시키기 위한 포물형 반사면을 갖는 포물면경으로 이루어지며, 이 포물면경은 실린더형 중앙보어를 갖는 외측부재와, 이 외측부재에 대해 상대 변위가 가능하게 상기 중앙보어에 끼워지는 내측부재를 포함하며, 상기 외측부재는 환상의 외측 반사면을 제공하며, 내측부재는 상기 환상의 외측 반사면과 함께 포물면경의 포물형 반사면을 형성하게 되는 원형의 내측 반사면을 제공하는 것을 특징으로 하는 레이저 광학 시스템.5. The beam separating apparatus according to claim 4, wherein said beam splitter consists of a parabolic mirror having a parabolic reflecting surface for focusing and reflecting an incident laser beam, said parabolic mirror having an outer member having a cylindrical central bore, and relative to the outer member. An inner member that is displaceably fitted to the central bore, the outer member providing an annular outer reflecting surface, the inner member forming a parabolic reflecting surface of the parabolic mirror together with the annular outer reflecting surface And a circular inner reflective surface. 제 4 항에 있어서, 상기 비임분리경은 입사 비임을 반사시키는 편평한 반사면을 갖는 평면경으로 이루어지며, 이 평면경은 실린더형 중앙보어를 갖는 외측 부재와, 이 외측부재에 대해 상대 변위가 가능하게 상기 중앙보어에 끼워지는 내측부재를 포함하며, 상기 외측부재는 환상의 외측 반사면을 제공하며, 내측부재는 상기 환상의 외측 반사면과 함께 평면경의 편평한 반사면을 형성하게 되는 원형의 내측 반사면을 제공하는 것을 특징으로 하는 레이저 광학 시스템.5. The beam splitter according to claim 4, wherein said beam splitter consists of a planar mirror having a flat reflecting surface that reflects an incident beam, said planar mirror having an outer member having a cylindrical center bore and said center to permit relative displacement with respect to said outer member. An inner member fitted to the bore, the outer member providing an annular outer reflecting surface, and the inner member providing a circular inner reflecting surface that together with the annular outer reflecting surface form a flat reflecting surface of the plane mirror. Laser optical system, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 비임분리경의 복수의 개별 부재의 상대위치를 조절하기 위한 위치조절 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광학 시스템.The laser optical system of claim 1, further comprising a positioning mechanism for adjusting the relative position of the plurality of individual members of the beam separation mirror. 두 개의 피용접물을 레이저로 용접하는 레이저 용접장지에 있어서,In the laser welding equipment for welding two welded objects by laser, 상기 두 피용접물의 표면상에서 중심들이 서로 떨어져 있게 되는 복수의 서브비임의 조사점을 형성하기 위한 것으로, 제 1 항 내지 제 7 항들중 어느 한 항에 따른 레이저 광학 시스템을 포함하는 용접헤드 및,A welding head comprising a laser optical system according to any one of claims 1 to 7, for forming irradiation points of a plurality of sub-beams on which the centers are spaced apart from each other on the surfaces of the two workpieces; 상기 복수의 서브비임의 조사점과 두 피용접물을 서로에 대해 운동시키기 위한 상대운동 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접장치.And a relative movement device for moving the irradiation points of the plurality of sub-beams and the two welded objects with respect to each other. 제 8 항에 있어서, 상기 상대운동 장치는, 상기 복수의 서브비임의 조사점이 두 피용접물에 대해 운동하도록 두 피용접물이 서로 용접되는 용접선에 평행한 방향으로 상기 조사점과 두 피용접물간의 상대운동을 부여하는 이송장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접장치.The relative movement device of claim 8, wherein the relative motion device comprises: a relative motion between the irradiation point and the two welded objects in a direction parallel to a weld line in which the two welded objects are welded to each other such that the irradiation points of the plurality of sub-beams move with respect to the two welded objects. Laser welding device comprising a transfer device for giving. 제 8 항에 있어서, 상기 상대운동 장치는, 상기 복수의 서브비임의 조사점이 두 피용접물이 서로 용접되는 용접선과 교차하는 방향으로 요동하도록, 또한 각 조사점의 요동 행정의 중심이 실질적으로 용접선상에 있도록, 상기 조사점과 두 피용접물간의 상대운동을 부여하는 요동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접장치.9. The relative motion device of claim 8, wherein the relative motion device swings the irradiation points of the plurality of sub-beams in a direction that intersects the weld line to which the two welded objects are welded to each other, and the center of the rocking stroke of each irradiation point is substantially on the weld line. And a rocking device for imparting a relative motion between the irradiated point and the two welded objects. 제 8 항에 있어서, 상기 용접헤드와 두 피용접물의 표면 사이의 거리를 조절하는 위치조절 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접장치.9. The laser welding device according to claim 8, further comprising a positioning device for adjusting a distance between the welding head and the surfaces of the two workpieces. 제 8 항 내지 제 11 항들 중 어느 한 항에 따른 레이저 용접장치를 사용하여 두 피용접물을 레이저로 용접하는 레이저 용접방법.A laser welding method for welding two welded objects with a laser by using the laser welding device according to any one of claims 8 to 11. 제 12 항에 있어서, 상기 복수의 서브비임은 상기 비임분리경의 두 부분에 의해 각각 반사된 두개의 서브비임으로 이루어지며, 두 서브비임의 조사점들은 두 피용접물이 서로 용접되는 규정된 용접선에 평행한 방향으로 위치되고, 상기 조사점은 용접선에 평행한 방향으로 서로 떨어져 있게 되며 또한 상기 상대운동 장치에 의해 용접선을 따라 두 피용접물에 대해 상대이동하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접방법.The method of claim 12, wherein the plurality of sub-beams consist of two sub-beams each reflected by two portions of the beam splitter, wherein the irradiation points of the two sub-beams are parallel to a defined weld line where the two welded objects are welded to each other. Positioned in one direction, the irradiation points being spaced apart from each other in a direction parallel to the weld line and being moved relative to the two welded objects along the weld line by the relative motion device. 제 12 항에 있어서, 상기 복수의 서브비임은 상기 비임분리경의 두 부분에 의해 각각 반사된 두 서브비임으로 이루어지며, 두 서브비임의 조사점은 두 피용접물이 서로 용접되는 규정된 용접선에 평행한 방향으로 위치되고, 상기 조사점들은 용접선에 평행한 방향으로 서로 떨어져 있게 되며, 상기 조사점은 용접선을 가러질러 요동하면서 상대운동 장치에 의해 용접선을 따라 두 피용접물에 대해 상대이동하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접방법.The method of claim 12, wherein the plurality of sub-beams consist of two sub-beams each reflected by two portions of the beam splitter, the irradiating points of the two sub-beams being parallel to a defined weld line where the two welded welds are welded to each other. Direction, the irradiating points are spaced apart from each other in a direction parallel to the weld line, the irradiating points are moved relative to the two welded objects along the weld line by the relative motion device while shaking the weld line. Laser welding method. 제 14 항에 있어서, 상기 조사점들은 상기 용접선에 평행한 방향으로 규정된 간격으로 이 용접선과 교차하게 되는 개개의 두 경로를 따라 두 피용접물의 표면상에서 이동하며, 상기 두 경로는 상기 규정된 간격의 절반에 해당하는 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 용접방법.15. The method of claim 14, wherein the irradiation points move on the surface of the two welded joints along two separate paths that intersect the weld line at defined intervals in a direction parallel to the weld line, wherein the two routes are defined above. Laser welding method characterized in that it has a phase difference corresponding to half. 제 12 항에 있어서, 상기 복수의 서브비임은 상기 비임분리경의 두 부분에 의해 각각 반사된 두 서브비임으로 이루어지며, 두 서브비임의 조사점들은 두 피용접물이 서로 용접되는 규정된 용접선과 교차하는 방향으로 위치되고, 상기 조사점들은 용접선의 양 측에 놓이는 중심을 가지며 또한 상기 상대운동 장치에 의해 용접선에 평행한 방향으로 두 피용접물에 대해 상대이동하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접방법.13. The method of claim 12, wherein the plurality of sub-beams consist of two sub-beams each reflected by two portions of the beam splitter, wherein the irradiation points of the two sub-beams intersect a prescribed weld line where the two welded welds are welded to each other. And the irradiation points are centered on both sides of the welding line and are moved relative to the two welded objects in a direction parallel to the welding line by the relative motion device. 제 16 항에 있어서, 상기 용접헤드와 두 피용접물 표면 사이의 거리는 두 서브비임의 초점거리와 다르게 결정되어, 두 서브비임의 초점이 이들 서브비임의 조사점이 형성되는 두 피용접물의 표면으로 부터 편위되며, 또한 조사점 중심간의 거리는, 두 서브비임의 조사점이 적어도 서로 인접하고 용접선을 가로질러 형성되는 서브비임의 연속적인 조사영역을 함께 형성하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접방법.17. The method of claim 16 wherein the distance between the weld head and the two surfaces to be welded is determined differently from the focal lengths of the two subbeams such that the focus of the two subbeams is biased from the surfaces of the two weldments where the irradiation points of these subbeams are formed. And wherein the distance between the centers of the irradiation points is determined such that the irradiation points of the two sub-beams together form a continuous irradiation region of the sub-beams formed at least adjacent to each other and across the weld line. 제 16 항에 있어서, 상기 두 피용접물은 단면을 각각 가지며 용접선을 따라 이 단면에서 서로 맞대기 용접되고, 두 서브비임 조사점의 중심간 거리는, 이들 조사점이 상기 단면 안쪽으로 용접선의 양 측에 각각 위치하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접방법.17. The welded joint of claim 16 wherein the two welded bodies each have a cross section and are butt welded together at this cross section along the weld line, the distance between the centers of the two sub-beam irradiated points being located on both sides of the weld line inside the cross section. Laser welding method characterized in that it is determined to. 제 16 항에 있어서, 상기 두 피용접물은 단면을 각각 가지며 용접선을 따라 이 단면에서 서로 맞대기 용접되고, 두 서브비임 조사점의 중심간 거리는, 두 서브비임이 피용접물 표면상의 국소부위에 조사됨으로써 발생하는 플라즈마들이 서로 연합하여 실질적으로 연속적인 플라즈마 영역을 형성하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접방법.17. The method of claim 16 wherein the two weldments each have a cross section and are butt welded together at this cross section along the weld line, wherein the distance between the centers of the two subbeam irradiation points is generated by irradiating a local portion on the surface of the weld target. And the plasmas are determined to associate with each other to form a substantially continuous plasma region. 단면을 각각 갖고 있는 두 피용접물을 상기 단면에서 맞대고, 두 피용접물의 표면을 이들 피용접물이 맞대기 용접되는 용접선을 따라 레이저로 조사하는 레이저 용접방법에 있어서,A laser welding method in which two welded objects each having a cross section are butted in the cross section, and the surfaces of the two welded welds are irradiated with a laser along a weld line to which the welded portions are butt welded. 두 피용접물의 표면상에 형성되는 두 레이저 비임의 조사점이 상기 용접선과 교차하는 방향으로 위치되고 또한 이들 조사점의 중심이 용접선의 양 측에 놓이도록, 상기 두 레이저 비임의 조사점을 위치시키는 단계와,Positioning the irradiation points of the two laser beams such that the irradiation points of the two laser beams formed on the surfaces of the two welded portions are positioned in the direction intersecting the welding line and the centers of these irradiation points are on both sides of the welding line. Wow, 상기 각 조사점이 대응 단면의 안쪽에 위치하도록 조사점의 중심간 거리를 결정하는 단계 및,Determining a distance between the centers of the irradiation points such that each irradiation point is located inside the corresponding section; 상기 조사점과 두 피용접물을 용접선에 따라 상대이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 용접방법.And relatively moving the irradiation point and the two welded objects according to the welding line. 제 20 항에 있어서, 상기 조사점의 중심간 거리는, 두 서브비임이 피용접물 표면상의 국소부위에 조사됨으로써 발생하는 플라즈마들이 서로 연합하여 실질적으로 연속적인 플라즈마 영역을 형성하도록 결정되는 것을 특징으로 하는 레이저 용접방법.21. The laser according to claim 20, wherein the distance between the centers of the irradiation points is determined so that the plasmas generated by the two sub-beams irradiating a localized portion on the surface of the workpiece to associate with each other to form a substantially continuous plasma region. welding method.
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