KR20000075967A - 다중 빔 레이저 용접 장치 - Google Patents

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밥 비숍
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밥 비숍
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Abstract

산업 공정에 사용될 수 있는 레이저 용접 장치가 개시된다. 상기 장치는 접합선을 따라 블랭크 등을 함께 용접하기 위해 레이저 에너지를 발진하도록 작동된다. 상기 발진된 레이저 에너지는 둘 이상의 간섭성 광원을 구비한다. 상기 장치는 상기 접합선에 대해 상기 다중 빔의 오리엔테이션을 선택적으로 재조정할 수 있어 용접될 작업물의 접촉 부위 사이의 갭을 보상할 수 있다.

Description

다중 빔 레이저 용접 장치 {MULTIPLE BEAM LASER WELDING APPARATUS}
근래의 제조 분야에서는 둘 이상의 금속 쉬트 블랭크를 서로 용접하여 다양한 작업물 요소들을 형성하는 것을 필요로 한다. 더욱 빈번히, 상기 작업물 요소들의 형성에 있어서, 레이저는 용접 라인을 따라 상기 쉬트 블랭크의 단부를 맞대어 용접하는데 사용되어 왔다.
종래의 레이저 용접 장치는 지금까지, 블랭크들을 레이저를 이용하여 용접하는데 있어 상기 쉬트 블랭크의 단부가 미리 표면 처리되고 서로 상응하는 형상을 가져야 한다는 단점을 보여왔다.
상기와 같은 블랭크 엣지 사전 처리의 요구는 산업 현장들이, 쉬트 블랭크를 형성하기 위해 사용되는 레이저 용접 장치의 사용을 채택하는 것을 꺼리게 하는데 크게 일조했다.
종래의 레이저 장치에 있어서 또한, 완전한 용접의 완료를 확신하고 함몰부를 갖는 용접 라인을 파하기 위해서는, 상기 용접선의 전 길이에 걸쳐 상기 쉬트 블랭크의 단부 사이의 정밀한 맞대기 접촉이 필요하다. 용접중, 상기 블랭크들이 정밀하게 접촉되어야 한다는 점은 상기 블랭크들이 용접 전에 정확한 맞댐 위치에 있어야 함을 필요로 하기 때문에 작업물 제조 시간의 증가라는 단점을 지닌다.
본 발명은 접합선을 따라 둘 이상의 쉬트 블랭크(sheet blanks)를 함께 레이저 용접하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용접될 블랭크 단부들 사이의 변화를 보상하기 위해 접합선에의 레이저 빔 에너지의 초점 강도 및 용접 시간을 조절하는 장치에 관한 것이다.
본 발명자는 Nd-YAG 레이저를 이용하는, 쉬트 블랭크를 맞댐 용접하기 위한 개선된 장치의 가치를 확신한다. 그리고, 그러한 장치의 작동을 1996년 1월 15일자로 출원하고 현 계류중인 캐나다 특허출원 제 2,167,111호에 개시하였다. Nd-YAG 레이저의 사용은 용접 라인을 따라 함몰된 용접 부위가 없도록 할 수 있다는 것을 발견했고, 상기 블랭크들 사이에는 0.1mm 까지의 갭이 존재하였다.
본 출원인은 그러나, 서로에 대해 큰 간격으로 분리되어 있는 쉬트 블랭크들을 효과적으로 맞댐 용접할 수 있는 장치를 제공하는 것은 용접 전, 쉬트 블랭크의 위치 선정 및 그 단부의 표면 처리가 덜 엄격하게 요구된다는 점이 작업물 제작을 활성화시킨다는 확신을 갖는다. 이것은, 따라서, 공정 시간을 늘리고 쉬트 블랭크 제조 비용을 절감시킨다.
적어도 부분적으로나마 종래 기술의 단점들을 극복하기 위해, 본 발명은 산업 공정에서 사용될 수 있는 용접 장치를 제공하는데, 이것은 접합선을 따라 블랭크 등을 용접하기 위해 에너지 빔 또는 이온 빔(이하, 에너지 빔으로 통칭)을 조사할 수 있다. 상기 블랭크들을 용접하기 위해 사용되는 상기 에너지 빔은 바람직하게는 둘 이상의 간섭성 광 소스의 다중 빔으로 구성된다. 상기 장치는 상기 접합선에 대해 상대적으로 상기 다중 빔의 오리엔테이션을 선택적으로 전환시키는 메커니즘을 포함한다.
본 발명의 또다른 목적은 그 사이에 0.25mm 이상의 갭이 존재하는 둘 이상의 쉬트 블랭크들의 단부를 서로 맞댐 용접하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기 블랭크들의 단부를 미리 표면 처리하지 않고도 둘 이상의 쉬트 블랭크들을 레이저 용접하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 용접 전에 상기 블랭크들을 정밀하게 배치할 필요 없이 작업물 블랭크들을 결합시켜 합성 작업물을 형성하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 서로 다른 두께를 갖는 쉬트 블랭크들의 단부를 함께 용접하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 접합선(seamline)을 따라 둘 이상의 쉬트 블랭크를 서로 레이저 맞댐 용접 장치를 제공하는 데 있으며, 상기 쉬트 블랭크의 단부 사이의 간격을 자동적으로 감지하여 레이저 에너지의 속도 그리고/또는 위치 그리고/또는 파워 중의 하나를 보상하여 상기 단부를 따라 효과적인 용접선이 형성되도록 하는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 직선, 또는 곡선 상의 용접선을 따라 쉬트 메탈 블랭크의 단부를 용접하는 데에 적용할 수 있는 레이저 용접 장치를 제공하는 것이다.
상기 전술된 목적들 중의 적어도 어느 부분을 성취하기 위해, 본 발명은 둘 이상의 쉬트 블랭크의 단부를 함께 용접하기 위한 용접 장치를 포함한다. 상기 용접 장치는 둘 이상의 에너지 빔으로 구성되는 다중 또는 복합 에너지 빔을 발사하도록 꾸며진다. 바람직하게는, 상기 에너지 빔은 접합선을 따라 쉬트 블랭크를 용접하는데 사용되는 레이저 빔 또는 간섭성 광원이다. 그러나, 본 발명에 이온 빔, 전자 빔 등과 같은 다른 에너지 빔을 사용하는 것도 가능하며, 같은 방식으로 작동될 것이다.
복합 빔을 형성하는 상기 간섭성 광원이나 레이저 빔은 각 초점 부위 또는 초점에서 함께 용접될 상기 블랭크의 부위를 향해 집속된다. 상기 각 레이저 빔의 초점 영역은 광학적 중심을 갖는데, 복합 빔을 형성하는 적어도 둘 이상의 레이저 빔(예를 들면, 제1레이저 빔 및 제2레이저 빔)의 광학적 중심은 서로에 대해 이격되거나 옵셋된다.
상기 이격된 제1 및 제2레이저 빔의 광학적 중심은 상기 광학적 중심의 지향 방향으로 길게 연장된 빔 에너지 또는 강도 프로파일(intensity profile)을 갖는 복합 빔을 제공한다. 상기 레이저 빔의 상기 광학적 중심은 따라서 각각이 상기 복합 빔의 연장의 초점선의 일단을 정의한다고 말해질 수도 있다.
레이저 빔의 상기 복합 빔은 상기 작업물 블랭크 상부에서 이동 가능한 레이저 헤드로부터 발사된다. 상기 장치는 상기 복합 빔의 단위 면적당 강도를 변화시킬 수 있는 메커니즘을 추가로 구비한다. 예를 들면, 상기 레이저 헤드는 바람직하게는 용접될 블랭크의 단부에 대해 상기 복합 빔의 초점 라인을 이동시킬 수 있도록 회전 가능하게 장착된다. 상기 빔은 상기 초점 라인이 상기 블랭크의 상기 단부에 실질적으로 수직한 위치 및 용접될 작업물의 단부에 실질적으로 평행한 위치 간을 이동할 수 있을 수도 있다.
단위 면적당 빔 강도를 변화시키기 위한 다른 적절한 메커니즘들은 상기 레이저 헤드가 상기 계층선 상을 이동할 때의 속도를 변화시키는 구동 메커니즘이나, 상기 레이저 빔의 출력을 변화시키기 위한 파워 조절기를 포함할 수도 있다.
상기 복합 빔을 구성하는 상기 간섭성 광원은, 예를 들면, CO2 레이저를 포함한 거의 모든 종류의 레이저 빔을 구비할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 그러나, 고 에너지 레이저인 Nd-YAG 레이저가 상기 블랭크를 용접하는 데에 사용된다.
상기 레이저 헤드는 상기 쉬트 블랭크에 대해 상기 복합 빔을 소정 또는 감지된 직선 그리고/또는 곡선의 경로를 따라 이동시키는 장치 내에 바람직하게는 이동 가능하게 제공된다. 상기 레이저는 따라서, 상기 레이저는 발진되고 상기 레이저 헤드는 접합선을 따라 상기 쉬트 블랭크의 단부를 용접하기 위해 그 감지된/소정의 경로를 따라 이동한다.
더욱 바람직하게는, 상기 장치는 용접될 상기 블랭크의 접촉 단부 간의 거리를 감지하기 위한 감지 메커니즘을 포함한다. 상기 감지된 간격에 대응하여 상기 접합선에 대해 상기 레이저 헤드 또는 광섬유 커넥터를 회전시키기 위해 마이크로프로세서 컨트롤이 제공된다. 이런 방식으로, 상기 복합 빔은 상기 초점 라인을 이동시키기 위해 선택적으로 회전될 수 있다. 상기 초점 라인은 상기 접합선에 대해 미리 조절된 오리엔테이션으로 회전될 수 있는데, 상기 접합선은, 예를 들면, 상기 블랭크의 상기 접촉하는 단부에 대해 수직인 위치 및 실질적으로 그에 대해 얼라인된 위치 사이에서 형성된다.
결합될 블랭크의 상기 접촉 단부 사이에 갭이 존재하는 경우, 상기 복합 빔은 상기 제1 및 제2레이저 빔의 광학적 중심이 각각 각 블랭크의 단부에 위치하도록, 상기 복합 빔의 상기 초점 라인이 상기 갭 사이에서 벌어지도록 위치된다. 상기 위치는 상기 블랭크의 상기 단부로부터 상기 갭 내로 용융된 금속이 최대한 채워지도록, 상기 갭에 걸쳐 레이저 에너지의 최대 퍼짐을 제공한다.
상기 블랭크 사이에 갭이 존재하지 않는다면, 상기 레이저 헤드는 회전되어 상기 복합 빔이, 그 초점 라인이 상기 접합선을 향해 혹은 얼라인되도록 위치하도록 한다. 이 위치에서는, 형성될 접합선을 따라 집속된다. 이는, 상기 레이저 에너지의 강도를 상기 접합선을 따라 집중시키고, 완성된 용접선이 형성되는데 필요한 시간을 줄인다. 따라서, 더욱 빠른 용접 속도로 완성된 블랭크가 제작될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 블랭크 상부의 상기 레이저 헤드의 이동 속도는 상기 블랭크의 단부 사이의 이격 정도 및/또는 형성될 접합선에 대한 상기 복합 빔의 초점 라인의 오리엔테이션에 의해 조절된다. 지적된 대로, 필요하다면, 상기 에너지 빔의 출력은 상기 블랭크의 접촉 단부 사이의 감지된 간격에 따라 변할 수 있다. 이런 식으로, 상기 빔 에너지의 상기 초점 라인이 어떠한 갭을 훑는 경우에는 고 에너지 출력이 제공될 수 있고, 상기 초점 라인이 상기 용접선과 얼라인된 경우에는 저 에너지 빔이 사용될 수 있다.
따라서, 일면, 본 발명은 접합선을 따라 두 작업물의 단부를 함께 용접하기 위한 장치에 있어서, 상기 접합선을 따라 상기 작업물들을 함께 용접하기 위해 복합 빔을 발산하는 레이저 수단; 및 상기 복합 빔은 제1 및 제2레이저 빔을 포함하며, 상기 제1 및 제2레이저 빔 각각은 광학적 중심을 갖는 각 초점 영역에서 용접될 상기 블랭크들의 부위를 향해 집속되고, 상기 제1 및 제2레이저 빔의 광학적 중심은 서로에 대해 옵셋되며 각 광학적 중심은 상기 복합 빔의 초점 라인의 일단을 정의하고, 상기 블랭크의 상기 부위에 대해 상기 초점 라인을 이동시키기 위해 상기 레이저 수단을 선택적으로, 상기 초점 라인이 상기 접합선의 상기 부위와 실질적으로 수직하도록 오리엔트되는 위치 및 상기 초점 라인이 상기 접합선의 상기 부위와 실질적으로 얼라인되도록 오리엔트되는 위치 사이에서 회전시키기 위한 회전 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은 접합선을 따라 두 쉬트 블랭크의 접촉 단부를 함께 용접하기 위한 장치에 있어서, 상기 접합선을 따라 상기 블랭크들을 함께 용접하기 위한 레이저 에너지를 발산하도록 작동되는 레이저 헤드; 및 상기 레이저 헤드를 회전시켜 상기 접합선에 대한 상기 레이저 에너지의 오리엔테이션을 전환하기 위한 회전 수단을 구비하고, 상기 레이저 에너지는 서로 옵셋된 적어도 두 레이저 빔의 다중 빔을 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 장치를 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 접합선을 따라 두 작업물 블랭크들의 접촉 부위를 함께 용접하기 위한 장치를 사용하는 방법에 있어서, 상기 장치는 상기 블랭크들의 상기 부위에서의 상기 블랭크들의 상기 접촉하는 단부 사이의 간격을 감지하기 위한 감지 수단을 추가로 포함하고, 상기 작업물 블랭크들의 상기 접촉 부위를 용접하기 위한 방법은: 상기 초점 라인을 이동시키기 전, 용접될 상기 블랭크들의 상기 부위에서의 상기 블랭크들의 상기 인접하는 부위 간의 간격을 감지하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 초점 라인의 상기 지정 위치는 상기 블랭크들의 상기 인접하는 부위들 사이의 감지된 간격에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 용접 방법을 제공한다.
또다른 측면에서는, 본 발명은 접합선을 따라 두 작업물 블랭크들의 단부를 함께 용접하기 위한 장치에 있어서, 상기 접합선을 따라 상기 블랭크들을 함께 용접하기 위해 복합 에너지 빔을 발산하는 수단; 상기 복합 빔은 제1 및 제2에너지 빔을 포함하며, 상기 제1 및 제2에너지 빔 각각은 광학적 중심을 갖는 각 초점 영역에서 용접될 상기 블랭크들의 부위를 향해 집속되고, 상기 제1 및 제2에너지 빔의 광학적 중심은 서로에 대해 옵셋되며 각 광학적 중심은 상기 복합 에너지 빔의 초점 라인의 일단을 정의하고, 상기 블랭크들의 상기 단부 사이의 간격을 감지하기 위한 센서 수단; 및 상기 블랭크의 상기 부위에 대해 상기 초점 라인을 이동시키기 위해 상기 복합 에너지 빔을 발산하는 상기 수단을 선택적으로, 상기 초점 라인이 상기 접합선의 상기 부위와 실질적으로 수직하도록 오리엔트되는 위치 및 상기 초점 라인이 상기 접합선의 상기 부위와 실질적으로 얼라인되도록 오리엔트되는 위치 사이에서 회전시키기 위한 회전 수단, 상기 접합선을 따라 상기 복합 에너지 빔을 발산하는 상기 수단을 이동시키며, 상기 블랭크들의 상기 단부들 사이의 상기 감지된 간격에 따라 상기 레이저 빔의 이동 속도가 변화하도록 구동되는 구동 수단, 및 상기 블랭크들의 상기 단부들 사이의 상기 감지된 간격에 따라 상기 복합 에너지 빔 에너지 출력을 변화시키기 위한 출력 조절 수단으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 단위 면적당 상기 빔 강도를 조절하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 장치를 제공한다.
본 발명의 또다른 목적 및 장점들은 첨부된 도면과 함께 후술될 설명으로부터 자명해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 복합 작업물을 형성하기 위한 제작 조립 라인의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 상기 제작 조립 라인에 사용되는 레이저 용접 헤드의 개략적인 측면도이다.
도 3은 도 1의 3-3'선을 따라 절취된, 쉬트 블랭크를 용접하기 위한 레이저의 사용을 보여주는, 레이저 용접 장치를 보여준다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 복합 레이저 빔의 강도 프로파일을 보여준다.
도 5는 도 4에 도시된 복합 레이저 빔 프로파일의 레이저 빔 초점 영역의 평면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 복합 레이저 빔의 초점 영역의 평면도로서, 복합 빔이 용접될 블랭크의 접촉 부위에 수직하게 위치한 초점 라인을 갖는 것을 보여준다.
도 7은 도 4에 도시된 복합 레이저 빔의 초점 영역의 평면도로서, 복합 빔이 용접될 블랭크의 접촉 부위에 얼라인되도록 위치한 초점 라인을 갖는 것을 보여준다.
도 8 및 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른, 도 1의 레이저와 함께 사용되는 간섭성 광원 다발의 초점 영역을 개략적으로 보여준다.
도 1을 참조하면, 두 개의 복합 작업물(12a, 12b)의 동시 제작에 사용되는 제작 조립 라인(10)이 도시된다. 조립 라인(10)과 함께, 로봇 진공 리프트(18a, 18b)가 각 공급 스택으로부터 쉬트 블랭크의 쌍(14a, 16a, 14b, 16b)을 이동시키기 위해 사용된다. 각 로봇(18a, 18b)은 쌍을 이룬 블랭크(14a, 16a, 14b, 16b)를 컨베이어 어레이(20)로 이동시키고 완료된 작업물(12a, 12b)을 조립 라인(10)을 따라 이동시키기 위해 사용된다. 상기 컨베이어 어레이(20)는 세 세트의 세장형 자석 스테핑 컨베이어(stepping conveyor; 22, 24, 26)으로 구성되는데, 이는 쌍을 이룬 블랭크(14a, 16a) 및 (14b, 16b)과 작업물(12a, 12b)을 화살표(28)의 길이 방향으로 이동시킨다. 각 컨베이어 세트(22, 24, 26)를 구비한 자석 스테핑 컨베이어들은 서로에 대해 그리고 나머지 세트의 컨베이어에 평행한 방향으로 도 1에 도시된다. 다른 컨베이어 배치도 가능함은 자명하다.
후술되겠지만, 제1컨베이어(22)는 제작 라인(10) 내에, 블랭크(14a, 16) 그리고 (14b, 16b)의 초기 위치 잡기 및 위치된 블랭크(14a, 16a) 그리고 (14b, 16b)의 이동에 사용된다.
컨베이어(24)는 레이저 용접 스테이션(32)의 일부로써 제공되는데, 블랭크(14a, 16a) 그리고 (14b, 16b)의 단부들은 접합선을 따라 Nd-YAG 레이저(36)에 의해 함께 용접된다. 따라서, 컨베이어(24)는 용접되지 않은 블랭크(14a, 16a) 그리고 (14b, 16b)를 용접 위치로 이동시키는데 사용된다. 그 후, 완성된 작업물(12a, 12b)을 제3컨베이어(26)로 이송시킨다.
제3컨베이어(26)는 완성된 복합 작업물(12a, 12b)을 로보틱 진공 리프트(38a, 38b)로 이송시켜 출구 스택으로 이동하도록 한다.
도 1에 도시된 제작 라인(10)은 하나의 레이저(36)로 두 개의 완성된 작업물(12a, 12b)을 동시에 제작하도록 한다. 도 1 내지 도 3에 가장 잘 도시되듯이, YAG 레이저(36)는 두 간섭성 광원 또는 레이저 빔을 발생시키기 위해 사용되는 간섭성 광원 발생기(40), 이동 가능한 레이저 헤드 조립체(42; 도 2), 및 발생기(40)와 레이저 헤드 조립체(42)에 광학적으로 연결된 광섬유 커플링(44; 도 1 및 3)을 포함한다. 광섬유 커플링(44)은 두 개의 광섬유 케이블(미도시) 다발로 구성된다. 발생기(40)에서 발생된 두 간섭성 광원의 에너지는 따라서 각 광섬유 케이블을 통해 레이저 헤드 조립체로 이동한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 헤드 조립체(42)는 레이저 에너지가 발산되는 광 발산 레이저 헤드(46)를 포함한다. 상기 레이저 에너지는 상기 두 간섭성 광원으로 구성되는 복합 빔을 구비한다. 상기 조립체(42)는 레이저 헤드(46)를 회전 가능하게 장착하는 써포트(48) 및 써포트(48) 상에서 레이저 헤드(46)를 회전시키기 위한 구동 모터(52)를 추가로 포함한다. 레이저 헤드 조립체(42)는 그 이동이 미리 프로그램화될 수도 있지만, 바람직하게는, 마이크로프로세서에 의해 조종되는 계층-트랙킹 센서(49)를 구비한다. 센서(49)는 쉬트 블랭크(14a, 16a) 그리고 (14b, 16b) 각 쌍의 단부의 간격을 감지한다. 센서(49)는, 예를 들면, 간섭성 광을 상기 쉬트 블랭크의 단부로 하향 안내하는 분리된 간섭성 광원 및 그로부터 반사되는 광을 감지하는 광학적 센서를 포함한다. 반사광이 없는 경우, 광 센서(49)는 상기 쉬트 블랭크의 접촉 단부 사이의 간격을 나타내는 데이터를 제공할 수도 있다. 더욱 바람직하게는, 센서(49)는 접합선(34)을 추종하고 구동 모터(52, 64) 및 로봇(54)에 제어 신호를 제공하여 레이저 헤드(42)를 자동적으로 위치시키며 복합 빔(30)이 용접선을 향하도록 한다.
도 1에는 레이저(36)가 인클로우져(50)에 완전히 수용되는 것이 나타나 있다. 인클로우져(50)는 우편함 타입의 입구 및 출구 도어(51, 53)를 제공한다. 입구 및 출구 도어(51, 53)는 블랭크(14a, 16a) 그리고 (14b, 16b) 및 작업물(12a, 12b)의 입출을 위해 개방된다. 입구 및 출구 도어(51, 53)는 용접 공정 중에는 폐쇄되어 레이저(36)를 광학적으로 고립시킨다.
용접 공정중, 쉬트 블랭크(14a, 16a) 그리고 (14b, 16b)가 접촉된 상태를 유지하도록 인클로우져(50) 내에는 클램핑 유닛(60)이 제공된다. 다양한 종류의 클램핑 배치가 가능하지만, 클램핑 유닛(60)은 바람직하게는 본 출원인의 공개된 캐나다 특허출원 번호 제2,167,111호에 개시된 타입의 자석 클램핑 유닛으로 구성된다.
전체 레이저 헤드 조립체(42)는 수평 방향으로 두 축 방향으로 이동 가능하게 이루어진다. 조립체(42)는 로봇(54)을 경유하여 쌍을 이룬 오버헤드 써포트 및 부속 써포트(slave support; 56a, 56b)를 따라 컨베이어(24) 및 블랭크(14a, 16a) 그리고 (14b, 16b) 상부를 제1수평 방향으로 이동 가능하다. 조립체(42)는 로봇(54)을 경유하여 오버헤드 써포트(56a) 상에 제공되는 트랙(58; 도 3)을 따라 제1수평 방향으로 이동한다. 각 써포트 쌍(56a, 56b)은 평행하게 이격된 단부 써포트(62a, 62b)에 수직한 제2수평 방향으로 활주 가능하다.
각 단부 써포트(62a, 62b)는 또한 평행 써포트(56a, 56b)의 단부를 이동 가능하게 지지한다. 써포트(56a)의 단부에는 서보 구동 모터(64)가 제공되고 써포트(62a)의 일측 단부를 따라 연장하는 트랙(66)과 계합한다. 써포트(56a, 56b)를 따른 레이저 헤드 조립체(42)의 이동 및 단부 써포트(62a, 62b) 상에서의 써포트(56a, 56b)의 이동은 레이저 헤드(46)로 하여금 블랭크(14a, 16a) 그리고 (14b, 16b) 상에서 수평 방향으로 이동하도록 허용한다. 더욱이, 레이저 헤드(42)는 랙-피니언 리프트 구동 메커니즘 또는 유압 슬라이드(68; 도 2)에 의해 수직 방향으로도 이동 가능하다. 따라서, 레이저 헤드(42)는 조립 라인(10)에의 증가된 적용성을 위해 3축 모두를 따라 이동 가능하다. 이러한 구성 하에, 레이저(36)는 쉬트 블랭크의 전-셋업 및 위치 선정 없이 프로그램된 직선 용접선뿐만 아니라 다양한 종류의 작업물을 위한 곡선 용접선을 따라 작업물(14a, 16a, 14b, 16b)을 서로 결합시킬 수 있음을 확신한다.
용접 공정중, 간섭성 광원 발생기(40)에서는 두 간섭성 광원이 생성된다. 상기 간섭성 광원은 커플링(44) 내의 각 광섬유 케이블을 따라 레이저 헤드(42)로 이동하고 그로부터 발산되어 접합선(34)을 향한다. 따라서, 상기 두 레이저 빔은 레이저 헤드(42)로부터 발산되어 복합 레이저 빔(30)으로서 블랭크(14a, 16a) 그리고 (14b, 16b)의 단부를 용접한다.
도 4는 두 개의 실질적으로 겹치지 않는 레이저 빔(B1, B2)으로 구성되는 복합 빔(30)의 에너지 프로파일을 보여준다. 도 5는 결합될 작업물(14, 16)의 면에서 두 레이저 빔(B1, B2)의 확산 또는 초점 영역(FA1, FA2)을 보여준다. 각 레이저 빔은 광 중심(C1, C2)을 갖고, 선택된 작업물의 확산 반경은 대략 0.2~1mm 사이이고, 더욱 바람직하게는 0.6mm이다. 광학적 중심(C1, C2)은 대략 0.1~3.0mm 사이의, 더욱 바람직하게는 1.2mm 간격(D1)만큼 서로 옵셋된다. 광학적 중심(C1, C2) 각각은 그 에너지가 확산되는 방향을 따라 연장하는 복합 레이저 빔(30)의 초점 라인(L1; 도 5)의 일단을 정의한다.
조립 라인(10)의 작동에 있어, 쌍을 이루는 쉬트(14a, 16a, 14b, 16b)는 로보틱 진공 리프트(18a, 18b)를 경유하여 각 공급 스택으로부터 이동한다. 각 블랭크(14a, 16a, 14b, 16b) 쌍은 평행한 마그네틱 피드 컨베이어(22)에 위치된다. 로보틱 진공 리프트(18a, 18b)는 초기 자격 과정을 통해 각 쉬트(14a, 16a, 14b, 16b)를 이송시킨다. 상기 자격 과정은 피드 컨베이어(22) 상에서의 상기 쉬트의 정확한 위치 선정을 보장하고, 접철 가능한 위치 핀(72)의 세트에 대항해 쉬트 블랭크(14, 16)의 활주를 포함한다. 이는, 상기 쉬트 블랭크가 원하는 초기 위치에 있음을 보장한다. 상기 쉬트(14a, 16a, 14b, 16b)의 초기 자격 위치 선정 후, 상기 진공 리프트(18a, 18b)는 상기 쉬트를 완전히 풀기 위해 정지된다. 위치 핀(72)은 컨베이어(22) 아래로 접철되어 쉬트(22)가 인클로우져(50) 내로 방해 없이 이송되도록 한다.
상기 초기 자격 과정후, 각 쉬트 블랭크(14a, 16a, 14b, 16b) 쌍은 레이저 용접을 위해 인클로우져(50) 내로 이송된다. 블랭크(14a, 16a, 14b, 16b)는 상기 인클로우져의 메일 박스 또는 슬라이딩 도어(51)를 통해 컨베이어(22)로부터 컨베이어(24)로 이송된다. 인클로우져(50)는 레이저 작동 룸으로써 기능하고 추가된 안전 특성들을 제공하여 작업자가 상기 블랭크의 용접 공정중 발산되는 레이저 에너지로부터 안전하도록 한다.
컨베이어(24)는 그 후 블랭크(14a, 16a, 14b, 16b) 각각을 자기적으로 구동되는 각 클램핑 조립체(60)로 이송한다. 각 블랭크(14a, 16a, 14b, 16b)는 각각의 클램핑 유닛(60)에 위치되어 그들의 단부가 실질적으로 서로에 대해 맞닿게 된다.
비록 블랭크(14a, 16a, 14b, 16b)가 그들의 단부가 접합선(34)의 전 길이에 걸쳐 정밀하게 맞닿게 위치하는 것이 바람직하지만, 레이저(36)는 상기 단부 간에 크게는 0.3mm 의 갭이 존재하여도 함몰된 프로파일을 갖는 용접선을 발생시키지 않고 용접 작업을 수행할 수 있다.
클램핑 후, 레이저(36)는 레이저 헤드(42)로부터 복합 레이저 빔(30)을 발산하도록 작동된다. 레이저 헤드(42)는 각 레이저 빔(B1, B2) 또는 인접하는 광원이 블랭크(14a, 16a, 14b, 16b) 쌍 중의 어느 하나의 면 상의 초점 또는 초점 영역(FA1, FA2)에 집속되도록 위치된다. 상기 인접하는 광원의 초점은 상기 빔(B1, B2)의 확산 또는 초점 영역(FA1, FA2)이 대략 평균 직경 1.2mm를 갖도록 한다. 상기 레이저 빔(B1, B2)은 그 각각의 광학적 중심(C1, C2)이 서로에 대해 1.2mm 이격되도록 오리엔트된다.
상기 블랭크들을 용접하기 위해, 간섭성 광원 발생기(40)는 레이저 헤드(46)로부터 복합 빔(30)을 발진하도록 구동됨과 동시에, 처음에는 블랭크(14a, 16a)의 접합선을 따라, 그리고는 블랭크(14b, 16b)의 접합선을 따라 움직인다. 레이저 헤드(46)는 로봇(54) 및 서보 구동 모터(64)에 의해 써포트(56a, 56b) 그리고 (62a, 62b) 상에서 레이저 헤드 조립체(42)의 이동에 의해 이동된다. 또한, 구동 모터(52)에 의한 써포트(48) 상에서의 회전을 통해 이동된다.
접합선(34)을 따른 각 블랭크(14, 16)를 용접하기 위한 레이저(36)의 작동은 도 6 및 7에 가장 잘 도시되어 있는데, 블랭크(14, 16)의 용접될 단부의 확대도가 도시된다. 레이저 헤드(46)가 화살표(79) 방향으로 각 접합선(34)을 따라 이동할 때, 센서(49)는 쉬트 블랭크(14a, 16a, 14b, 16b)의 접촉 단부 사이의 간격을 감지하며 마이크로프로세서 제어기에 신호를 제공한다. 블랭크(14, 16)의 단부 간에 간격이 클 경우는, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로프로세서 제어기는 모터(52)를 구동하여 레이저 헤드(46)를 회전시켜 복합 빔(30)의 초점 라인(L1)이 접합선(34) 및 헤드 이동 방향을 가로지르도록, 그리고 용접중인 블랭크(14, 16)의 단부와는 수직하도록 연장한다. 동시에, 마이크로프로세서 제어기는 로봇(54) 및 서보 구동 모터(64)에 신호를 보내 레이저 헤드(46)의, 접합선(34) 부위에서의 수평 이동이 느려지도록 한다. 레이저 헤드(46)의 느린 이동은 따라서 쉬트 블랭크(14, 16)의 대응하는 부위에서의 상기 레이저 에너지의 체류 시간을 증가시켜 완전한 용접선이 형성되도록 한다.
필요하다면, 레이저 헤드(46)의 이동과 동시에, 발생기(40)로부터의 출력은, 초점 라인(L1)이 접합선(34)을 가로지르도록 위치한 경우에는, 복합 빔(30)의 출력이 증가하도록 변화한다. 빔(30)의 증가된 출력은 따라서, 각 작업물(16, 14)에 충돌하는 레이저 빔(B1, B2) 중의 오직 하나의 초점 부위를 보상한다.
각 쉬트 블랭크(16, 14)에의 각 레이저 빔(B1, B2)의 에너지는 쉬트 블랭크(16, 14)의 단부를 관통한다. 블랭크(14, 16)로부터의 기화된 금속에 의해 형성되는 기체압은 레이저 헤드(46)가 조인트를 따라 이동할 때까지 상기 액체 금속이 상기 빔의 단부에 매달려 있도록 한다. 각 블랭크의 단부로부터의 액상 금속은 블랭크(14, 16) 사이의 공간으로 유입되고 완전 관통 맞댐 용접을 형성하기 위해 응고된다.
레이저 헤드(46)가 접합선(34)을 따라 이동하는 동안, 도 7에 도시된 바와 같이, 센서(49)는 상기 블랭크(14, 16)의 접촉 단부 사이에 아주 작은 갭 또는 갭이 없음을 감지하면, 상기 마이크로프로세서 제어기는 모터(52)를 구동하여 레이저 헤드(46)를 회전시키고, 따라서, 복합 빔(30)의 초점 라인(L1)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 접합선(34)의 방향으로 그 상부에 얼라인된다. 이러한 오리엔테이션에서는 두 레이저 빔(B1, B2)의 에너지는 접합선(34)을 따라 집속된다. 금속의 기화를 성취하기 위한 빔의 체류 시간이 더욱 작게 요구된다. 상기 마이크로프로세서 제어기는 로봇(54) 및 서보 구동 모터(64)를 구동시켜 레이저 헤드(46)의 수평 이동 속도를 증가시키고, 작업물 제작율을 증가시키며, 그리고/또는 출력되는 복합 빔(30)의 강도를 줄인다.
갭이 허용 가능한 최대 갭 및 제로 사이에 존재할 때, 마이크로프로세서 제어기는 모터(52)를 구동하여 레이저 헤드(46)를 회전시키고 복합 빔(30)의 초점 라인(L1)을 블랭크(14, 16)의 단부에 대해 기울어진 방향으로 연장하는 위치로 이동시킨다.
블랭크(14a, 16a, 14b, 16b)를 용접하여 작업물(12a, 12b)을 형성한 후, 상기 작업물은 출구 도어(53) 및 컨베이어(24)를 타고 컨베이어(26)로 이송된다. 컨베이어(26)는 완성된 작업물(12a, 12b)을 오프로드(offload) 로봇(38a, 38b)이 작업물(12a, 12b)을 오프로드 컨테이너(74a, 74b; 도 1)에 안착시키는 오프로드(offload) 스테이션으로 이송시킨다.
비록, 본 발명의 바람직한 실시예가 회전하는 레이저 헤드(46)를 사용하여 복합 빔(30)의 초점 라인(L1)을 재위치시키지만, 본 발명은 그에 한정되지 않는다. 필요하다면, 레이저 헤드(46)는 둘 이상의 선택적으로 구동 가능한 광섬유 케이블을 구비하고 각각은 간섭성 에너지 소스를 제공한다. 이런 식으로, 상기 광섬유 번들로부터 둘 이상의 간섭성 광원을 발산함으로써, 복합 빔(30)의 초점 라인(L1)의 오리엔테이션은 거의 순간적으로 변할 수 있다.
유사하게, 도 4 내지 7에 도시된 복합 레이저 빔(30)은 두 개의 서로 겹치지 않는 간섭성 광원으로 구성되지만, 본 발명은 그에 한정되지 아니한다. 예를 들면, 상기 복합 빔은 둘 이상의 서로 겹쳐지는 또는 서로 겹치지 않는 에너지 프로파일을 갖는 레이저 빔일 수도 있다.
도 8 및 9에는 동일 요소에 동일 참조 부호가 부여된 또다른 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서는, 일곱 개의 간섭성 광원(B1,B2,B3 ,B4,B5,B6,B7)이 일곱 개의 광섬유 케이블(미도시)로부터 선택적으로 발산되어 복합 빔(30)을 형성한다. 광섬유 케이블 간의 스위칭은 발생기(40) 내의 독립적인 레이저 에너지 소스의 선택적인 구동 및 정지 또는 렌즈나 다른 포커싱 장치의 선택적 위치 선정에 의해 수행될 수 있다.
사용상, 도 8에 도시된 바와 같이, 블랭크(14, 16) 사이에 큰 갭이 존재하는 경우, 광원(B1,B3 ,B4,B5,B7)이 동시에 구동된다. 이는 초점 라인(L1, L2)을 따라 두 방향으로 연장하는 복합 레이저 빔을 효과적으로 제공한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 복합 빔의 초점 라인(L1, L2)은 접합선(34) 방향 및 레이저 헤드(42)의 이동 방향과는 경사지게 연장한다. 상기 빔 에너지의 가로지르는 오리엔테이션은 따라서 쉬트 블랭크(14, 16)의 단부에 추가로 집속된다. 또한, 마이크로프로세서 제어기는 로봇(54) 및 서보 구동 모터(64)를 구동시켜 접합선(34) 상부에서의 레이저 헤드(46)의 이동을 느리게 하거나 그리고/또는 상기 레이저 빔의 출력을 증가시킨다.
도 9에 도시된 바와 같이, 블랭크(14, 16)의 단부가 근접 접촉하는 경우, 광원(B2, B4, B6)이 복합 빔(30)으로서 발산된다. 복합 빔(30)은 접합선(34)과 얼라인된 하나의 초점 라인(L1)을 갖는다. 도 7에 도시된 복합 빔과 마찬가지로, 상기 레이저 에너지는 접합선(34)을 따라 집속되고, 맞댐 용접을 형성하기 위한 레이저 빔의 체류 시간은 더욱 적게 필요하다. 상기 마이크로프로세서 제어기는 따라서, 상기 레이저 헤드(42)가 접합선(34) 상부를 화살표(79)의 방향으로 이동하는 속도를 증가시킨다.
더욱이, 필요하다면, 광섬유는 선택적으로 구동되어 하나 이상의 레이저 빔이 복합 빔(30)의 초점 라인(L1)과 얼라인되거나 또는 옵셋되도록 제공된다. 도 8에 도시된 레이저 빔은 용접될 블랭크(14, 16)의 단부를 부분적으로 기화시킨다.
본 발명에서는 비록, 맞댐 용접을 위해 YAG 레이저를 사용하는 것으로 설명되었지만, 본 발명은 이에 국한되지 않는다. 필요하다면, CO2레이저 등의 다른 레이저들도 사용될 수 있다. 본 발명이 쉬트 블랭크를 함께 맞댐 용접하는 데에 적합하지만, 다른 용접 경우에도 또한 가능하다.
도 1은 각각이 직선상의 접합선(34)을 갖는 두 작업물(12a, 12b)의 동시 제작을 도시한다. 그러나, 필요하다면, 본 발명은 직선, 곡선 혹은 각도진 접합선을 따라 하나 이상의 작업물을 용접할 수 있다.
도 1 내지 3이 하나의 레이저(36)를 가지고 블랭크 쌍들을 용접하는 제작 조립 라인(10)을 도시하고 있지만, 본 발명은 그에 국한되지 않는다. 필요하다면, 접합선을 따라 각 블랭크 쌍(14, 16)을 동시에 용접하기 위해 각각이 자신의 이동 가능한 레이저 헤드를 갖는 둘 이상의 레이저도 사용될 수 있다.
비록 본 바람직한 실시예가 블랭크(14) 사이의 간격을 연속적으로 측정하기 위한 센서(49)를 포함하는 장치를 개시하고 있지만, 본 발명은 그에 국한되지 않는다. 비용 절감을 위해, 센서(49)는 생략될 수 있다. 그러한 구성 하에, 용접 공정이 수행되는 동안 레이저 헤드(42)의 위치는 작업자에 의해 수동으로 조정될 수 있다. 대안적으로, 레이저 헤드(42)는, 예를 들면, 다른 두께의 블랭크(14)가 결합되어야 할 때, 용접중 동일하게 유지되는 고정된 초기 위치로 이송될 수도 있다.
비록 본 발명의 바람직한 실시예가 분리된 레이저 빔을 발생하기 위해 간섭성 광원 발생기(40)를 개시하지만, 필요하다면, 상기 에너지 소스는 레이저 헤드(42)로 둘 이상의 레이저 빔으로 분리되는 하나의 간섭성 광원을 발생하는데 사용될 수도 있다.
쉬트 블랭크들을 효과적으로 맞댐 용접할 수 있는 장치는 쉬트 블랭크의 위치 선정 및 그 단부의 표면 처리가 덜 엄격하게 요구된다는 점이 작업물 제작을 활성화시킬 수 있다. 공정 시간을 늘리고 쉬트 블랭크 제작 비용을 절감시킨다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 접합선을 따라 두 작업물의 단부를 함께 용접하기 위한 장치에 있어서,
    상기 접합선을 따라 상기 작업물들을 함께 용접하기 위해 복합 빔을 발산하는 레이저 수단; 및
    상기 복합 빔은 제1 및 제2레이저 빔을 포함하며, 상기 제1 및 제2레이저 빔 각각은 광학적 중심을 갖는 각 초점 영역에서 용접될 상기 블랭크들의 부위를 향해 집속되고, 상기 제1 및 제2레이저 빔의 광학적 중심은 서로에 대해 옵셋되며 각 광학적 중심은 상기 복합 빔의 초점 라인의 일단을 정의하고,
    상기 블랭크의 상기 부위에 대해 상기 초점 라인을 이동시키기 위해 상기 레이저 수단을 선택적으로, 상기 초점 라인이 상기 접합선의 상기 부위와 실질적으로 수직하도록 오리엔트되는 위치 및 상기 초점 라인이 상기 접합선의 상기 부위와 실질적으로 얼라인되도록 오리엔트되는 위치 사이에서 회전시키기 위한 회전 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학적 중심은 서로에 대해 대략 0.1mm 내지 3mm의 간격으로 옵셋되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 접합선에서의 상기 제1 및 제2레이저 빔 각각의 상기 초점 영역은 대략 0.2mm 내지 1mm 사이에서 선택되는 발산 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 블랭크들의 상기 부위에서의 상기 블랭크들의 상기 접촉하는 단부 사이의 간격을 감지하기 위한 감지 수단; 및
    상기 감지된 간격에 따라, 상기 레이저 수단을 회전시키고 상기 초점 라인을 용접될 상기 블랭크들의 상기 부위에 대해 미리 지정된 오리엔테이션으로 이동시키기 위해 상기 회전 수단을 조절하기 위한 제어 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 레이저 수단은 상기 접합선과 실질적으로 얼라인된 경로를 따라 이동 가능한 레이저 헤드를 포함하고, 상기 장치는 상기 레이저 헤드를 상기 경로를 따라 이동시키기 위해 구동 가능한 구동 수단을 추가로 포함하며, 상기 경로를 따르는 상기 레이저 헤드의 이동 속도는 상기 감지된 간격 및 용접될 상기 블랭크들의 상기 부위에 대한 상기 초점 라인의 위치로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 작동 팩터에 관련되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  6. 접합선을 따라 두 쉬트 블랭크의 접촉 단부를 함께 용접하기 위한 장치에 있어서,
    상기 접합선을 따라 상기 블랭크들을 함께 용접하기 위한 레이저 에너지를 발산하도록 작동되는 레이저 헤드; 및
    상기 레이저 헤드를 회전시켜 상기 접합선에 대한 상기 레이저 에너지의 오리엔테이션을 전환하기 위한 회전 수단을 구비하고,
    상기 레이저 에너지는 서로 옵셋된 적어도 두 레이저 빔의 다중 빔을 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 블랭크들의 상기 부위에서의 상기 블랭크들의 상기 접촉하는 단부들 사이의 간격을 감지하는 감지 수단; 및 상기 감지된 간격에 따라 상기 회전 수단을 조절하기 위한 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 감지 수단은 간섭성 광원 및 상기 간섭성 광원으로부터의 빛을 감지하는 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 복합 레이저 빔은 제3레이저 빔을 추가로 포함하며, 상기 제3레이저 빔의 상기 광학적 중심은 상기 초점 라인과 교차되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 복합 레이저 빔은 제3레이저 빔을 추가로 포함하며, 상기 제3레이저 빔은 광학적 중심을 갖는 초점 영역의 상기 블랭크들을 향해 집속되고, 상기 제3레이저 빔의 상기 광학적 중심은 상기 초점 라인으로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 광학적 중심은 대략 0.1mm 내지 3mm 사이의 간격으로 옵셋되는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  12. 제5항에 있어서, 상기 접합선에서의 상기 제1 및 제2레이저 빔 각각의 상기 초점 영역은 대략 0.2mm 내지 1mm 사이에서 선택되는 발산 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  13. 제5항에 있어서, 상기 감지 수단은 간섭성 광원 및 상기 간섭성 광원으로부터의 빛을 감지하는 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  14. 접합선을 따라 두 작업물 블랭크들의 접촉 부위를 함께 용접하기 위한 장치를 사용하는 방법에 있어서, 상기 장치는
    상기 접합선을 따라 상기 블랭크들을 함께 용접하기 위한 복합 빔을 발진하는 레이저 수단;
    상기 복합 빔은 제1 및 제2레이저 빔을 포함하며, 상기 제1 및 제2레이저 빔 각각은 광학적 중심을 갖는 각 초점 영역에서 용접될 상기 블랭크들의 부위를 향해 집속되고, 상기 제1 및 제2레이저 빔의 광학적 중심은 서로에 대해 옵셋되며 각 광학적 중심은 상기 복합 빔의 초점 라인의 일단을 정의하고,
    상기 블랭크의 상기 부위에 대해 상기 초점 라인을 이동시키기 위해 상기 레이저 수단을 선택적으로, 상기 초점 라인이 상기 접합선의 상기 부위와 실질적으로 수직하도록 오리엔트되는 위치 및 상기 초점 라인이 상기 접합선의 상기 부위와 실질적으로 얼라인되도록 오리엔트되는 위치 사이에서 회전시키기 위한 회전 수단을 구비하고,
    상기 작업물 블랭크들의 상기 접촉 부위를 용접하기 위한 방법은:
    상기 접합선을 향해 상기 복합 빔을 발진하기 위해 상기 레이저 수단을 구동시키는 단계;
    용접될 상기 블랭크들의 상기 부위를 따라 상기 초점 라인을 이동시키기 위해 상기 복합 레이저 빔 및 상기 쉬트 블랭크들을 서로에 대해 이동시키는 단계; 및
    상기 이동 단계와 실질적으로 동시에, 상기 접합선의 상기 부위에 대해 상기 초점 라인을, 상기 부위에서의 상기 작업물 블랭크들 간의 간격에 의해 결정되는 지정 위치로 이동시키기 위해 상기 레이저 수단을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 레이저 빔을 이동시키는 단계에 있어서, 상기 레이저 빔 및 상기 쉬트 블랭크는, 용접될 상기 블랭크들의 상기 부위에 대한 상기 초점 라인의 위치 및 상기 부위에서의 상기 작업물 블랭크들의 간격 중 적어도 어느 하나에 의해 결정되는 속도로 서로에 대해 이동하는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 장치는 상기 블랭크들의 상기 접촉 부위들 간의 간격을 감지하기 위한 감지 수단을 추가로 포함하고, 상기 방법은 상기 초점 라인을 이동시키기 전, 용접될 상기 블랭크들의 상기 부위에서의 상기 블랭크들의 상기 인접하는 부위 간의 간격을 감지하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 초점 라인의 상기 지정 위치는 상기 블랭크들의 상기 인접하는 부위들 사이의 감지된 간격에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 레이저 수단은 YAG 레이저를 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  18. 제14항에 있어서, 상기 장치는 상기 블랭크들의 상기 접촉 부위들 간의 간격을 감지하는 감지 수단을 추가로 포함하며, 상기 방법은 상기 초점 라인을 이동시키기 전, 용접될 상기 블랭크들의 상기 부위에서의 상기 블랭크들의 상기 인접하는 부위 간의 간격을 감지하는 단계를 추가로 포함하며, 상기 초점 라인의 상기 지정 위치는 상기 블랭크들의 상기 인접하는 부위들 사이의 감지된 간격에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
  19. 접합선을 따라 두 작업물 블랭크들의 단부를 함께 용접하기 위한 장치에 있어서,
    상기 접합선을 따라 상기 블랭크들을 함께 용접하기 위해 복합 에너지 빔을 발산하는 수단;
    상기 복합 빔은 제1 및 제2에너지 빔을 포함하며, 상기 제1 및 제2에너지 빔 각각은 광학적 중심을 갖는 각 초점 영역에서 용접될 상기 블랭크들의 부위를 향해 집속되고, 상기 제1 및 제2에너지 빔의 광학적 중심은 서로에 대해 옵셋되며 각 광학적 중심은 상기 복합 에너지 빔의 초점 라인의 일단을 정의하고,
    상기 블랭크들의 상기 단부 사이의 간격을 감지하기 위한 센서 수단; 및
    상기 블랭크의 상기 부위에 대해 상기 초점 라인을 이동시키기 위해 상기 복합 에너지 빔을 발산하는 상기 수단을 선택적으로, 상기 초점 라인이 상기 접합선의 상기 부위와 실질적으로 수직하도록 오리엔트되는 위치 및 상기 초점 라인이 상기 접합선의 상기 부위와 실질적으로 얼라인되도록 오리엔트되는 위치 사이에서 회전시키기 위한 회전 수단, 상기 접합선을 따라 상기 복합 에너지 빔을 발산하는 상기 수단을 이동시키며, 상기 블랭크들의 상기 단부들 사이의 상기 감지된 간격에 따라 상기 레이저 빔의 이동 속도가 변화하도록 구동되는 구동 수단, 및 상기 블랭크들의 상기 단부들 사이의 상기 감지된 간격에 따라 상기 복합 에너지 빔 에너지 출력을 변화시키기 위한 출력 조절 수단으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 단위 면적당 상기 빔 강도를 조절하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 및 제2에어지 빔 각각은 간섭성 광원을 구비하는 것을 특징으로 하는 용접 장치.
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