KR20180116108A - 레이저 프로세싱 장치 및 방법 - Google Patents
레이저 프로세싱 장치 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180116108A KR20180116108A KR1020177011848A KR20177011848A KR20180116108A KR 20180116108 A KR20180116108 A KR 20180116108A KR 1020177011848 A KR1020177011848 A KR 1020177011848A KR 20177011848 A KR20177011848 A KR 20177011848A KR 20180116108 A KR20180116108 A KR 20180116108A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- laser
- core
- optical fiber
- laser beam
- workpiece
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 66
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 51
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 48
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 7
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 claims description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 30
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 10
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000012489 doughnuts Nutrition 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002419 bulk glass Substances 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001209 Low-carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 238000003913 materials processing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000005493 welding type Methods 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/32—Bonding taking account of the properties of the material involved
- B23K26/322—Bonding taking account of the properties of the material involved involving coated metal parts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
- B23K26/0608—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams in the same heat affected zone [HAZ]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/0604—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams
- B23K26/0613—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by a combination of beams having a common axis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
- B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/067—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing
- B23K26/0676—Dividing the beam into multiple beams, e.g. multifocusing into dependently operating sub-beams, e.g. an array of spots with fixed spatial relationship or for performing simultaneously identical operations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
- B23K26/073—Shaping the laser spot
- B23K26/0734—Shaping the laser spot into an annular shape
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/20—Bonding
- B23K26/21—Bonding by welding
- B23K26/24—Seam welding
- B23K26/244—Overlap seam welding
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/02—Optical fibres with cladding with or without a coating
- G02B6/02042—Multicore optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/18—Sheet panels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
- B23K2101/34—Coated articles, e.g. plated or painted; Surface treated articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
- B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
- B23K2103/04—Steel or steel alloys
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
본 발명은 레이저 프로세싱을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 적어도 하나의 제 1 레이저 디바이스(6)에 연결되는 적어도 하나의 제 1 공급 광섬유로부터의 적어도 하나의 제 1 레이저 빔 및 적어도 하나의 제 2 레이저 디바이스(7)에 연결되는 적어도 하나의 제 2 공급 광섬유(9)로부터의 적어도 하나의 제 2 레이저 빔이 제공된다. 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들은 멀티-코어 광섬유(12; 50)에서 조합된다. 상기 멀티-코어 광섬유의 상기 제 1 코어(51)는 원형 단면을 가지며, 그리고 상기 제 2 코어(53)는 상기 제 1 코어와 동심인 환형 형상을 가진다. 제 1 및 제 2 출력 빔들을 포함하는 복합 레이저 빔은 상기 멀티-코어 광섬유(12; 50)로부터 용접될 중첩 엘리먼트들(4a, 4b)을 갖는 워크피스로 지향된다.
Description
[0001] 본 발명은 레이저 프로세싱(laser processing) 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 레이저 프로세싱에 의한 재료들의 용접(welding)에 관한 것이다.
[0002] 레이저 빔에 의해 금속을 용접시킬 때, 레이저 빔은, 워크피스(workpiece)가 용융되도록, 에너지 밀도를 증가시키고 1500 도의 금속 용융점까지 워크피스를 동시에 가열하기 위해, 집광 렌즈(condenser lens)를 통해 100 내지 500 μm의 스폿(spot)으로 통상적으로 콘덴싱된다(condensed). 동시에, 어시스트 가스(assist gas)는 용융된 금속의 산화를 방지하도록 공급될 수 있다. 고체(solid state) 레이저 또는 파이버 레이저(fiber laser)로부터의 1 마이크로미터(micrometer) 주파수대(waveband)의 레이저 빔은 CO2 레이저로부터의 10 마이크로미터 주파수대의 레이저 빔과 비교하여 금속성 작업에 매우 높은 광학 에너지 강도 및 흡광도를 실현한다. 그러나, 가우스 빔(Gaussian beam)을 갖는 1 마이크로 주파수대 레이저 빔이 온순(mild) 강 시이트 워크피스를 절단하기 위해 산소 어시스트 가스와 함께 사용된다면, 워크피스의 최상부 면상의 용융된 폭은 불필요하게 넓어지고, 커프(kerf) 제어를 손상시킨다. 또한, 셀프-연소가 일어날 수 있어, 레이저 절단의 품질을 악화시킨다.
[0003] 환형 또는 "도우넛(doughnut)"-형 형상을 가지는 것으로 설명될 수 있는 강도 프로파일을 제공하는 링-형상 레이저 빔들의 용도는 레이저 프로세싱을 위해 공지되어 있다. 보다 통상적인 빔 프로파일들 대신에 도우넛형 빔을 사용할 때 훨씬 낮은 전력으로 주어진 두께의 금속에 대한 절단이 수행될 수 있고, 절단 속도 및 품질에 대해서 양호한 결과를 야기할 수 있는 것이 관찰되고 있다.
[0004] US8781269는 출력 레이저 빔의 상이한 빔 프로파일 특성들을 발생시키기 위해 멀티-클래드 섬유(multi-clad fiber)로 레이저 빔들을 지향시키는 다양한 배열을 개시하며, 여기서 입력 레이저 빔이 내부 섬유 코어 또는 외부 링 코어 내로 선택적으로 커플링된다.
[0005] 이러한 재료 프로세싱 적용들(materials processing applications)은 레이저 빔의 명도(brightness)를 최대화시키기 위해 노력한다. 명도는 단위 입체각(solid angle) 및 단위 면적 당 전력(power)으로 규정된다. 명도의 중요성의 예로써, 레이저 빔의 명도를 증가시키는 것은 레이저 빔이 프로세싱 속도 또는 재료 두께를 증가시키는데 사용될 수 있음을 의미한다. 높은 명도 레이저 빔들은, 예를 들어 파이버 레이저들 및 얇은 디스크 레이저들로부터 획득될 수 있다. 다이렉트 다이오드(direct diode) 레이저들은 또한 명도에 대해 일정하게 개선되고 있지만, 재료들 프로세싱을 위한 상업용 다이렉트 다이오드 레이저들은 파이버 또는 얇은 디스크 레이저들의 명도에 아직 완전히 도달되지 않는다.
[0006] 종래 기술에 따라 수행되는 레이저 프로세싱은 도 1a 및 도 1b에서 예시되는 중첩 코팅된 플레이트들을 용접함에 있어서 일부 중요한 단점들을 가진다. 도 1a을 참조로 하면, 플레이트들(1a, 1b) 사이에 갭(gap)이 존재하지 않는다면, 레이저 빔(2)은 플레이트들 사이의 코팅 재료가 기화하는 것을 유발시키며, 그리고 압력은 서로로부터 멀리 있는 플레이트들을 실질적으로 유발시킨다. 플레이트들(1a, 1b) 사이의 너무 큰 갭이 존재한다면, 최상부 플레이트(1a)는 용락할(burn through) 수 있다. 도 1b에서 예시되는 바와 같이, 플레이트들이 예를 들어 지그(jig)에 의해 함께 하도록 강제된다면, 기화 코팅 재료는 용접 시임(seam)을 통해 내뿜어지고, 최상부 플레이트 상에 불순물을 유발하며, 그리고 비싸고 시간을 요구하는 정화 프로세스(purifying process)가 요구될 수 있다.
[0007] 이에 따라, 중첩 플레이트들의 레이저 용접을 개선시키기 위한 개선된 방법들 및 디바이스들에 대한 요구가 존재한다.
[0008] 특정 해결책 및 이의 실시예들은 첨부 청구항들에서 규정된다.
[0009] 본 발명의 일 양태에 따라, 레이저 프로세싱 장치는:
제 1 레이저 빔(laser beam)을 적어도 하나의 제 1 공급 광섬유(optical feed fiber)에 각각 제공하는 적어도 하나의 제 1 레이저 디바이스(laser device);
제 2 레이저 빔을 적어도 하나의 제 2 공급 광섬유에 각각 제공하는 적어도 하나의 제 2 레이저 디바이스;
상기 제 1 및 제 2 공급 섬유들에 그리고 멀티-코어 광섬유(multi-core optical fiber)에 연결되는 빔 조합 수단(beam combining means)(상기 조합 수단은 상기 멀티-코어 광섬유의 제 1 코어와 정렬되는 상기 적어도 하나의 공급 광섬유를 가짐으로써 복합 레이저 빔을 형성하는데 적응되며, 그리고 상기 적어도 하나의 제 2 공급 광섬유는 상기 멀티-코어 광섬유의 적어도 하나의 제 2 코어와 정렬되며, 상기 멀티-코어 광섬유의 상기 제 1 코어는 원형 단면을 가지며, 그리고 상기 제 2 코어는 상기 제 1 코어와 동심인 환형 형상(annular shape)을 가짐); 및
용접될 중첩 엘리먼트들(overlapping elements)을 갖는 워크피스(workpiece)로의 제 1 및 제 2 출력 레이저 빔들(output laser beams)을 포함하는 복합(composite) 레이저 빔을 지향하기 위해, 상기 제 1 및 제 2 코어들이 적응되는 레이저 프로세싱 헤드를 포함한다.
[0010] 본 발명의 다른 양태에 따라, 레이저 빔을 갖는 워크피스를 프로세싱하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법은:
적어도 하나의 제 1 레이저 디바이스에 연결되는 적어도 하나의 제 1 공급 광섬유로부터 적어도 하나의 제 1 레이저 빔을 제공하는 단계;
적어도 하나의 제 2 레이저 디바이스에 연결되는 적어도 하나의 제 2 공급 광섬유로부터 적어도 하나의 제 2 레이저 빔을 제공하는 단계;
상기 적어도 하나의 제 1 공급 광섬유를 상기 멀티-코어 광섬유의 제 1 코어와 정렬시키고 상기 적어도 하나의 제 2 공급 광섬유를 상기 멀티-코어 광섬유의 제 2 코어와 정렬시킴으로써 멀티-코어 광섬유 내의 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 조합하는 단계(상기 멀티-코어 광섬유의 상기 제 1 코어는 원형 단면을 가지며, 그리고 상기 제 2 코어는 상기 제 1 코어와 동심인 환형 형상을 가짐); 및
제 1 및 제 2 출력 빔들을 포함하는 복합 레이저 빔을 상기 멀티-코어 광섬유로부터 용접될 중첩 엘리먼트들을 갖는 워크피스로 지향시키는 단계를 포함한다.
[0011] 방법 및 장치의 일부 실시예들에 따라, 워크피스는 제 1 플레이트 및 제 2 플레이트를 포함하며, 상기 복합 레이저 빔은 제 1 플레이트로 지향되며, 이에 의해 상기 제 1 코어로부터의 상기 제 1 출력 레이저 빔은 제 1 플레이트를 통해 제 2 플레이트로의 개구를 유발하며, 그리고 상기 제 2 코어로부터의 상기 제 2 출력 레이저 빔은 플레이트들의 용접을 유발시킨다. 추가적인 일부 실시예들에 따라, 플레이트들은 코팅된 강 플레이트들과 같은 코팅된 플레이트들이며, 그리고 제 1 출력 레이저 빔은 제 2 플레이트의 기화 코팅함(vaporizing coating)으로써 유발되는 압력을 방출하기 위한 개구를 유발시킨다.
[0012] 본 발명의 일부 실시예에 따라, 상기 제 1 및 제 2 출력 빔들에서의 전력 밀도는, 상기 제 1 및/또는 제 2 레이저 디바이스들에 기능적으로 연결되는 제어 유닛(control unit)에 의해 개별적으로 제어가능하다.
[0013] 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 제 1 레이저 빔을 안내하도록 적응된 제 1 공급 광섬유의 중심부는 상기 멀티-코어 광섬유의 상기 제 1 코어의 중심부와 정렬되며, 그리고 제 2 레이저 빔을 안내하도록 적응된 적어도 하나의 제 2 공급 광섬유의 중심부는 상기 멀티-코어 광섬유의 상기 제 2 환형 코어의 내경 및 외경 사이에 정렬된다.
[0014] 본 발명의 일부 실시예들에 따라, 제어 유닛은 상기 제 1 출력 빔을 종료시키거나, 연속 용접의 경우에 낮은 레벨로 상기 제 1 출력 빔을 설정하도록 배열된다.
[0015] 본 발명의 추가적인 양태에 따라, 발명의 장치는 중첩 엘리먼트들의 레이저 용접을 위해 사용된다.
[0016] 다음으로, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세히 설명된다.
[0017] 하기에서, 본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세히 설명된다.
도 1a 및 도 1b는 중첩 플레이트들의 종래의 레이저 용접을 예시한다;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접을 적용하는 일 실시예를 도시한다;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 프로세싱 장치를 도시한다;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 레이저 빔을 단면도로 도시한다;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링 수단의 수용 단부에 대한 단면도를 도시한다;
도 6은 일 실시예에 따른 커플링부의 출력의 굴절률 프로파일을 예시하며; 그리고
도 7은 일 실시예에 따른 광학 컴포넌트를 개략적으로 도시한다.
도 1a 및 도 1b는 중첩 플레이트들의 종래의 레이저 용접을 예시한다;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접을 적용하는 일 실시예를 도시한다;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 프로세싱 장치를 도시한다;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 레이저 빔을 단면도로 도시한다;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링 수단의 수용 단부에 대한 단면도를 도시한다;
도 6은 일 실시예에 따른 커플링부의 출력의 굴절률 프로파일을 예시하며; 그리고
도 7은 일 실시예에 따른 광학 컴포넌트를 개략적으로 도시한다.
[0018] 다양한 적용들에서, 서로의 최상부에 있는 엘리먼트들(그리고 엘리먼트들 사이의 갭이 없거나 매우 작은 갭을 갖음)은 엘리먼트들 사이에 용접을 형성하기 위해 엘리먼트들 중 하나의 엘리먼트를 통해 레이저 빔을 적용함으로써 함께 용접되어야 한다. 본 발명의 일 양태에 따라, 서로의 최상부 상에 있는 엘리먼트들의 레이저 용접은 이제 본 방법 및 장치에 의해 개선될 수 있으며, 여기서 제 1 레이저 출력 빔은 실질적으로 원형 단면을 가지며, 그리고 상기 제 1 레이저 빔과 동심인 실질적으로 환형 형상을 갖는 제 2 레이저 빔 출력 빔이 형성된다. 제 1 출력 레이저 빔은, 따라서, 원형 또는 센터(center) 빔으로 지칭될 수 있으며, 그리고 제 2 출력 레이저 빔은 환형 또는 링(ring) 빔으로 지칭될 수 있다. 제 1 출력 레이저 빔 및 제 2 출력 레이저 빔은 용접될 중첩 엘리먼트들을 갖는 워크피스(workpiece)로 지향된다(directed). 제 1 출력 레이저 빔은 엘리먼트들 사이에서 유발되는 방출 압력(releasing pressure)을 위한 개구를 유발시키며, 그리고 제 2 출력 레이저 빔은 용접을 유발시키고 개구를 매끄럽게 한다. 따라서, 출력 레이저 빔들이 제 1 플레이트(plate), 예컨대 코팅된(coated) 스테인리스 강 플레이트로 지향될 때, 제 1 출력 레이저 빔은 제 1 플레이트를 통해 제 2 플레이트로의 원형 개구를 유발시키며, 그리고 제 2 출력 레이저 빔은 플레이트들의 용접을 유발시킨다.
[0019] 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 용접을 예시하는 개략적인 단면도를 도시한다. 워크피스(3)는 알루미늄-코팅되거나 아연-코팅된 강 플레이트들과 같은, 제 1 코팅된 플레이트(3a) 및 제 2 코팅된 플레이트(3b)를 포함한다. 센터 빔(4)은 제 2 플레이트(3b)의 기화(vaporizing) 코팅에 의해 압력이 빠져나가는 허용하기 위한 개구를 유발시키며, 그리고 링 빔(5)은 플레이트들의 용접 및 개구의 매끄럽게 함을 실질적으로 유발시킨다. 빔에 의해 유발되는 열은 제 1 플레이트를 통해 전도되고, 용접부를 형성하기 위해 링 빔 내측에 있는 영역을 녹인다(melt).
[0020] 중첩 엘리먼트들을 용접하기 위해 센터 빔(4) 및 링 빔(5)의 현재 개시되는 조합을 적용함으로써 달성가능한 다양한 장점들이 존재한다. 플레이트들(3a, 3b) 사이에 유발되는 압력(통상적으로 코팅 재료에 의해 발생됨)은 센터 빔에 의해 유발되는 개구에 의해 방출될 수 있으며, 이 개구는, 레이저가 후속 용접 포지션으로 이동할 때, 폐쇄된다. 상부 층 코팅 재료는, 시임(seam) 외측에 스패터(spatter)를 유발함 없이, 용접 시임에 융합될(blend) 수 있다. 추가적으로, 플레이트들을 함께 강제하는 수단 및 스패터를 제거하는 추가의 정화(purifying) 프로세스가, 따라서 회피될 수 있다.
[0021] 일 실시예에 따라, 상기 제 1 및/또는 제 2 출력 레이저 빔들의 전력 밀도들은, 다른 빔의 상태에 관계없이, 개별적으로 제어될 수 있다. 실시예들은 스폿 용접(spot welding) 및 연속 용접 적용들에 위해 적용될 수 있다. 연속 용접의 경우에, 레이저 프로세싱 헤드의 이동 방향에서의 링 빔(5)의 선단 에지(leading edge)는 제 1 강도 피크(intensity peak)를 유발시키며, 그리고 링 빔(5)의 후방 에지(rear edge)는 제 2 강도 피크를 유발시킨다. 그러므로, 엘리먼트들은 단계들에서 가열되며, 그리고 후방 및 선단 에지의 강도 레벨은 적합한 녹음(melting)을 유발시키기 위해 단일 스폿(spot) 빔과 비교하여 보다 낮을 수 있다. 예열(pre-heating) 이외에도, 선단 에지는 또한 불순물 융제(contaminant ablation)를 제공한다. 이는 급격한 온도 변화를 회피하고 후속 템퍼링(tempering) 및 따라서 급격한 온도 변화에 의해 유발되는 보다 약한 영역들을 회피하거나 적어도 감소시키는 것을 가능하게 한다. 연속 용접에서의 링 빔의 사용은 스패터를 회피함에 있어서 또한 유리하다. 일 실시예에서, 센터 빔(4)의 전력 밀도는 낮게 설정될 수 있거나, 센터 빔은 완전히 종료될 수 있다. 따라서 과열이 회피될 수 있다.
[0022] 센터 빔(4) 및 링 빔(5)의 하이브리드(hybrid)가 발신 레이저 디바이스들(originating laser devices)로부터의 레이저 빔들 및 멀티-코어 광 섬유(multi-core optical fiber)에서의 공급 섬유들(feed fibers)을 조합함으로써 발생될 수 있으며, 이로부터 센터 빔(4) 및 링 빔(5)을 갖는 결과적으로 발생된 복합 레이저 빔은 워크피스(3)로 지향될 수 있다. 제 1 피드 광섬유는 멀티-코어 광섬유의 제 1 코어와 정렬될 수 있으며, 그리고 제 2 피드 광섬유는 상기 멀티-코어 광섬유의 제 2 코어와 정렬될 수 있다. 상기 멀티-코어 광섬유의 제 1 코어는 원형 단면을 가지며, 그리고 제 2 코어는 상기 제 1 코어와 동심인 환형 형상을 가진다. 추가적으로, 예시적인 실시예들은 아래에서 예시된다.
[0023] 일부 실시예들에서, 키홀(keyhole) 레이저 용접은 센터 및 링 레이저 빔들을 조합함으로써 서로의 최상부 상에 엘리먼트들을 용접하기 위해 열 전도 용접과 조합하여 적용된다. 레이저 키홀 용접은, 재료가 폭 종횡비에 대해 보다 높은 두께로 결합되어야 할 때, 일반적으로 사용된다. 높은 강도를 갖는 레이저 빔은 재료를 증발 온도 초과로 가열시키며, 용융된 금속의 선단 에지에 키홀로 불리는 딥 캐필러리(deep capillary)를 초래한다. 열 소스가 진행할 때, 용융된 금속은 용접 비드(bead)를 형성하기 위해 홀 뒤를 메운다. 불활성 기체(inert gas)는 프로세스를 쉴딩하고(shield), 키홀 용접 프로세스 중에 이 프로세스를 원치 않은 산화로부터 보호한다. 매우 높은 펄스(pulse) 강도를 갖는 단일 펄스들을 발산함으로써, 스폿 용접들은 전자 산업에서 사용되는 바와 같이 또한 달성될 수 있다.
[0024] 열 전도 용접은, 통상적으로 대략 2 mm의 재료 두께까지 시이트 금속에 대해 적용가능하다. 시임 상에 포커싱된(focused) 레이저 빔은 재료를 가열하며, 이러한 열은 시이트들을 통해 빠르게 전도되며, 시이트들이 녹고 함께 결합하는 것을 유발시킨다. 포커싱 광학부(focusing optic)는, 포커싱 광학부가 샘플(sample)에 레이저 빔을 포커싱하면서 시임을 따라 이동되며, 고품질 용접을 남긴다. 전도 용접을 위해, 다이렉트 다이오드(direct diode) 레이저들과 같은, 보다 낮은 명도를 갖는 레이저들이 사용될 수 있다.
[0025] 전도 용접 또는 절단을 할 수 있는 다이오드 레이저에 의해 프로세싱되는 금속 시이트는 금속의 상대적으로 얕지만, 넓은 스폿에 영향을 준다. 통상적으로, 이러한 종류의 다이오드 레이저들은 2 kW의 전력 정격(power rating) 및 0.1 MW/cm2에 상당히 미만인 전력 밀도를 가진다. 스폿의 최대 깊이(및 절단 능력)는 통상적으로 2 mm이다. 통상적인 키홀 패턴은 높은 명도 레이저, 예컨대 파이버 레이저(fiber laser)에 의해 유발된다. 얼마나 두꺼운 금속 시이트들이 이러한 레이저에 의해 절단될 수 있는지에 대한 실제적인 제한이 존재하지 않지만, 이는 물론 레이저 빔 강도에 대한 코스(course) 및 프로세싱 속도, 즉 레이저 빔이 금속 표면에 걸쳐 이동되는 속도에 의존된다. 파이버 레이저들은 1 내지 10 kW 또는 그 초과까지의 전력 정격, 및 수 MW/cm2의 전력 강도를 가질 수 있다. 키홀의 직경은, 1 밀리미터, 예를 들어, 0.1 밀리미터보다 더 적은 영역 내에 있을 수 있으며, 그리고 스폿(2)의 직경은, 예를 들어, 수 밀리미터, 예컨대 3 밀리미터의 구역 내에 있을 수 있다.
[0026] 순수 키홀 용접 시임들 및 원형 및 환형 레이저 빔들에 의한 하이브리드 용접 시임들의 적용을 비교할 때, 하이브리드 용접 시임 관통(penetration)이 동일한 프로세싱 속도를 이용하여 순수 키홀 용접 시임의 관통보다 적어도 20%만큼 더 깊은 것이 유의되고 있다. 본 발명의 하이브리드 용접의 특성만으로 인해, 용접 시임은 물론 또한 더 넓다. 또한 비커스 경도(HV, Vickers Hardness) 값들은 또한 키홀 시임들보다 하이브리드 용접 시임들 경우에 더 낮아, 하이브리드 시임들에서 더 적은 경화 효과가 나타낸다. 이미 이러한 예들로부터, 조합 키홀 및 전도 레이저 프로세싱의 영향들이 고려가능한 것을 알 수 있다.
[0027] 도 3은 발명의 장치의 일 실시예를 도시한다. 높은 명도 파이버 레이저(6)는 광섬유(8)에 의해 레이저 빔 컴바이너(combiner)(11)에 연결된다. 마찬가지로, 하나 또는 수 개의 고체(solid state) 또는 다이오드 레이저들(7)은 섬유(9)에 의해 빔 컴바이너(11)에 연결된다. 일반적으로, 단일 레이저 빔 컴바이너들은 당 분야에서 공지되어 있다. 이러한 경우에, 컴바이너의 과제는, 레이저 빔들이 듀얼 코어 광섬유(12)에 커플링될 수 있도록 모든 유입하는 레이저 빔들을 배열시키는 것이다. 따라서, 레이저의 하이브리드 특성은 단일 듀얼-코어 광섬유(12) 내측으로 전파하는(propagating) 2 개의 레이저 빔들의 결과이다. 섬유(12) 내측에 있는 2 개의 레이저 빔들은 통상적으로 상이한 명도 및 강도 프로파일들을 가지고, 심지어 상이한 파장들을 가질 수 있다. 게다가, 2 개의 레이저 빔들의 전력 레벨들은, 파이버 레이저(6) 및 고체 또는 다이오드 레이저(7)로부터의 전력 레벨들을 조절함으로써, 독립적으로 그리고 연속적으로 제어될 수 있다.
[0028] 빔의 충분한 명도를 달성하기 위해, 높은 명도 파이버 레이저(6)는, 예를 들어, 섬유 공명기에 커플링된 섬유-커플링된 다이오드 레이저들로 각각 구성되는 MOPA(master oscillator-power amplifier) 모듈들 또는 다이오드-펌핑된 단일 또는 다중 파이버 레이저 오실레이터로 구성될 수 있다. 높은 명도 레이저들의 추가적인 예들은 다이오드 레이저들로부터의 광으로 펌핑되는 섬유-커플링된 얇은-디스크 레이저들 또는 Nd-YAG 레이저들이다. 최신 레이저 기술은, 많은 활성 고체 광 증폭 재료들(active solid-state light amplification materials)이 절연체들일 때, 에너지 전달 매체로서 광(light)을 빈번하게 의존한다. 다이오드 레이저들은, 이들의 보다 높은 효율 및 보다 좁은 광 스펙트럼(spectrum) 때문에 이전에 사용된 플래쉬 램프들(flash lamps)을 대체하고 있다.
[0029] 레이저(7)는 통상적으로 다이오드 레이저들에 의해 펌핑된 고체 레이저 공명기, 예를 들어 얇은-디스크 레이저 공명기(미도시)를 또한 포함할 수 있는 섬유-커플링된 레이저이다. 듀얼 코어 광섬유(12)는 그 중심 코어 내의 파이버 레이저(6)로부터의 레이저 빔 및 중심 코어 둘레에 환형으로, 중심 코어로부터 이격되어 배열된 외부 코어 내의 하나 또는 다중의 제 2 레이저 공명기들(7)에 의해 발생된 빔을 운반한다(도 5 참조). 분명히, 그리고 본 발명의 일 실시예에서, 각각 독립적으로 제어가능한 전력 레벨들을 가지는 제 1 및 제 2 레이저들 양자 모두는 파이버 레이저들일 수 있다. 일부 레이저들은 구조에 의한 파이버 레이저들이고, 광섬유 내로 광을 본질적으로 공급하며, 다른 레이저들은 출력 섬유의 코어에 레이저 빔을 정렬하기 위해 섬유와 광학적으로 인터페이싱되어야 한다. 따라서, 일부 실시예들에서, 양자 모두의 레이저들(6 및 7)은 파이버 레이저들일 수 있으며, 다른 실시예들에서, 섬유 및 고체 또는 다이오드 레이저들 또는 양자 모두의 임의의 조합은 다이오드 레이저들일 수 있다. 개별적인 레이저 모듈들의 전력 정격들 및 레이저 장치의 목적은 빔 컴바이너(11)에 연결되도록 실행가능한 레이저들의 종류들을 결정한다.
[0030] 듀얼 코어 광섬유는 그 반대편 단부가 워크피스(14)로 조합된 또는 복합 레이저 빔(16)을 앞으로 안내하는 레이저 프로세싱 헤드(13)에 연결된다. 레이저 프로세싱 헤드(13)는 워크피스(14) 상의 섬유(12)의 단부로부터 나오는 강도 프로파일의 이미지를 렌즈들의 초점 길이에 의해 결정되는 바와 같은 요망되는 크기로 생성하기 위해 시준(collimating) 및 집속 렌즈들(focusing lenses)(미도시)를 보통 포함한다. 레이저 헤드(13)의 과제는 또한 용접 시임에 쉴딩 가스, 또는 절단 선으로 가압된 가스 제트를 제공하는 것일 수 있다. 가압된 가스는 또한 레이저 헤드(13) 내의 광학부를 용융된 금속을 스피팅(spitting)함으로부터 보호하고, 또한 절단선으로부터 광학부를 제거하여, 광학부를 깨끗하게 유지하는 것을 돕는다.
[0031] 본 발명의 일 실시예에서, 장치에는 제어 유닛(10)이 제공된다. 제어 유닛은 레이저 유닛들(6 또는 7) 중 하나의 레이저 유닛 내에 또한 통합될 수 있다. 대안적으로, 모든 유닛들(6, 7 및 10)은, 편리성 및 신뢰성을 위해, 단일 하우징 내에 배치될 수 있고, 그 구조에서 서로 통합될 수 있다. 제어 유닛은 링 및 센터 빔들 프로파일의 전력 제어를 수행하는데, 그리고 본 출원에서 요구하는 바와 같이 실시간으로(on-the-fly) 조절될 수 있는 동적으로(dynamically) 조절가능한 링-센터 빔을 가능하게 하는데 사용될 수 있다. 제어 유닛은 레이저 유닛들(6, 7) 중 적어도 하나의 레이저 유닛의 변조(modulation)를 제어하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, 양자 모두의 빔들의 변조는 동적으로 별도로 제어될 수 있다. 그러므로, 매우 다양한 상이한 용접 적용 및 목적들은 동일한 장치에 의해 가능하게 된다. 빔 프로파일은 상이한 재료들, 코팅들, 및/또는 두께들과 같은 용접 유형들/적용들을 도전하는 다양한 요구들을 맞추도록 동적으로 조절될 수 있다.
[0032] 제어 유닛(10)은 레이저 헤드(13)의 사용자로부터 피드백(15), 또는, 예들 들어, 광 강도 센서들로부터 자동형 피드백을 수신할 수 있다. 피드백 또는 입력은, 그 후, 미리정해진 목표들을 따르기 위해 레이저들(6 및 7)의 전력을 제어하는데, 또는 워크피스(14)에서 관찰되는 그 결과 발생된 용접 또는 절단 결과에 따라 레이저 전력을 조절하는데 사용된다. 일 실시예에서, 연속적인 용접이 선택될 때, 제어 유닛은 링 빔(5)에 의해 용접을 위한 적합한 매개변수들을 설정할 수 있고, 센터 빔(4)을 종료시킬 수 있거나 이 센터 빔을 낮은 레벨로 설정할 수 있다. 제어 유닛(10) 또는 다른 제어 유닛은 또한 용접 장치의 다른 기능들, 예컨대 레이저 프로세싱 헤드(13)의 이동을 제어할 수 있다.
[0033] 제어 유닛(10)은, 예를 들어, 범용 컴퓨터(general-purpose computer)를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터에는 주어진 입력 매개변수들 및 수신되는 피드백(15)을 기초로 하여 레이저들(6 및 7)을 제어하기 위한 적합한 소프트웨어가 제공될 수 있다. 대안적으로, 제어 유닛은 마이크로컨트롤러(microcontroller), 예컨대 Renesas RL78 또는 Toshiba TLCS-870 마이크로컨트롤러 등을 포함할 수 있다. 제어 유닛은 적어도 하나의 메모리를 포함할 수 있거나, 이 메모리에 연결될 수 있다. 메모리는 장치의 작동에 영향을 주는 다양한 매개변수들, 예컨대 상이한 센터 및/또는 링 빔 프로파일들을 규정하는 매개변수 세트들 및 따라서 조작자에 의해 조절가능한 상이한 용접 프로파일들을 포함할 수 있다. 메모리는 컴퓨터 프로그램 코드를 저장할 수 있으며, 적어도 하나의 메모리 및 컴퓨터 프로그램 코드는, 적어도 하나의 프로세싱 코어의 경우에, 다양한 실시예들을 따라 용접 장치 작동들 그리고 센터 및 링 빔 발생을 제어하도록 구성된다.
[0034] 본 발명에 따라, 빔 컴바이너(11)는 용융 실리카 컴포넌트들(fused silica components)로 구성되며, 여기서 광학 전력은 용융 실리카 내측으로 전체 컴바이너 구조물을 통해 전파하며, 그리고 컴바이너는 입력부 및 출력부에 광섬유들을 가진다. 따라서, 본 발명에서, 빔 컴바이너(11)는 모든 유리 섬유 컴바이너(all-glass fiber combiner)로 불릴 수 있다.
[0035] 도 4에서, 레이저 프로세싱 헤드로부터 워크피스(14)로 나오는 복합 레이저 빔(40)의 구조가 도시된다. 환형 외부 링 빔(42)은 레이저 디바이스(7)에 의해 제공되는 레이저 전력을 운반한다. 이에 대응하여, 내부 센터 빔(41)은 파이버 레이저 디바이스(6)에 의해 제공되는 레이저 전력을 운반하고, 그의 보다 큰 명도로 인해, 워크피스에 키홀 패턴을 유발시킬 것이다. 오직 스트레이(stray)를 제공하거나, 레이저 광선(laser radiation)이 전혀 없는 환형으로 성형된 구역(43)이 빔들 사이에 있다.
[0036] 도 5에서, 주요 클래딩(cladding)(54)을 갖는 중심 코어(51)를 가지는 예시적인 듀얼 코어 광섬유(50)의 단면이 도시된다. 외부 코어(53)는 내부 클래딩(54) 및 외부 클래딩(55)에 의해 공간적으로 형성된다. 당업자에게 명확한 바와 같이, 클래딩은 코어의 굴절률보다 더 낮은 굴절률을 가지는 재료로 규정된다. 예를 들어, 중심 코어(51)의 직경은 70 μm일 수 있으며, 그리고 외부 코어(53)의 내경 및 외경은 각각 100 μm 및 180 μm일 수 있다. 센터 및 주변 코어들(51 및 53)은 또한 전술된 것들과 다른 형태들을 취할 수 있다. 중심 코어(51)는, 예를 들어, 정사각형 또는 직사각형 형상일 수 있다. 주변 코어(53)는 또한 직사각형 경계들을 가질 수 있거나, 선형 또는 원 형상들의 다중 세그먼트들로 구성될 수 있다.
[0037] 빔 컴바이너로부터 융합된 공급 섬유들(56 및 57)(도 7에서, 섬유들(72 및 71))의 단부들의 코어들이 어떻게 듀얼 코어 광섬유(50)의 단면과 정렬할 수 있는지가 파선들로 도시된다.
[0038] 듀얼 코어 광섬유(50)의 중심 코어(51) 내의 레이저 광선은 중심 및 좁은 공간적 강도 프로파일을 가지지는 반면, 외부 코어(53)에서의 강도 분포는 도우넛(doughnut)의 형상을 취한다. 이러한 공간적 강도 패턴은, 워크피스 상의 레이저 헤드(13)에서 프로세싱 광학부(processing optics)에 의해 추가적으로 이미징된다. 이러한 구성의 경우, 레이저 빔의 빔 품질은 센터 및 외부 코어들 모두에서 비교적으로 높다. 그러나, 형상들 및 단면적들에서의 차이점들로 인해, 내부 코어는 외부 코어보다 보다 양호한 빔 품질을 생성할 수 있고, 따라서 얇은 재료들 및 워크피스들을 절단하는 것, 또는 두꺼운 재료들을 절단함에 있어서 피어싱(piercing)하는 것을 보다 양호하게 목적으로 한다. 더 두꺼운 재료들에 대해서, 외부 코어에 의해 생성되는 다소 보다 낮은 빔 품질의 단점들보다 외부 코어의 링-형 강도 분포로 인해 조합된 프로세싱 속도 및 용접 시임 또는 절단 표면들의 청정도(cleanliness)가 더 중요해진다. 내부 및 외부 코어들의 전력 강도들은, 발신 레이저 소스들의 전력을 조절함으로써, 개별적으로 그리고 워크피스의 요건들에 따라 조절가능할 수 있다.
[0039] 도 6을 이제 참조하면, 듀얼 코어 광섬유(50)의 예시적인 굴절률 프로파일이 도시된다. 코어들(51 및 53)은 둘러싸는 재료들(54 및 55)의 굴절률들(n54 및 n55)보다 더 큰 굴절률(n51 및 n53)을 각각 가진다. 이러한 방식으로, 레이저 빔은 환형 강도 프로파일에서의 적어도 가능한 성능저하(degradation), 코어들 각각에서의 광학 전력 및 강도의 감쇠(attenuation)에 의해 워크피스로 안내된다(도 4 참조).
[0040] 용융 실리카의 굴절률은 불순물들(impurities)로 용융 실리카를 도핑(doping)함으로써 조절될 수 있다. 게르마늄(Germanium)으로 용융 실리카를 도핑하는 것은 굴절률의 증가를 초래하는 반면, 플루오린(Fluorine)으로 이를 도핑하는 것은 굴절률의 감소를 초래한다. 따라서, 코어들(51 및 53)은, 예를 들어, Ge-도핑된 또는 도핑되지 않은 용융 실리카 및 F-도핑된 용융 실리카의 그 주요 클래딩들(54 및 55)로 구성될 수 있다.
[0041] 도 7에서, 섬유 컴바이너(11)의 키 광학 컴포넌트(70)가 도시된다. 이는 용융 실리카 유리 튜브(77) 및 공급 광섬유들(71 및 72)에 의해 적어도 2 개의 레이저 디바이스들(예를 들어, 디바이스들(6 및 7)로부터의 섬유들(8 및 9))로부터 운반되는 레이저 빔들을 수용하기 위한 입력 단부(76)(미도시)로 구성되는 본체 부분을 가지는 다중-보어 캐필러리 튜브(multi-bore capillary tube)이다. 이는 동일한 방향으로 서로 정렬되는 적어도 2 개의 레이저 빔들로 구성되는 복합 출력 레이저 빔을 전달하기 위한 반대편의 출력 단부(74)를 또한 가진다.
[0042] 입력 단부(76)에 진입하는 공급 광섬유들(71, 72)은 상기 출력 단부(74)에 대한 캐필러리 보어들 내에 상기 본체 부분을 통해 연장하고, 광 안내 코어들(71a, 72a)로 구성되고 유리 재료를 둘러싸는 컴포넌트를 형성하기 위해 유리 튜브(77)와 융합된다. 코어들은, 총 내부 굴절에 의해 전체적인 컴포넌트를 통해 코어들 내의 광학 전력의 전파를 제공하기 위해, 코어들의 둘레에 있는 둘러싸는 유리 재료의 굴절률보다 더 큰 굴절률을 가진다.
[0043] 섬유 컴바이너의 원리를 나타내기 위해, 코어들의 치수들 및 컴포넌트(70)의 치수들은 실척대로 도시되지 않으며, 그리고 명료성을 위해, 오직 한 커플(couple)의 코어들이 파선들로 도시된다.
[0044] 광학 컴포넌트(70)는 예를 들어 드로잉(drawing)에 의해 제조될 수 있다. 이러한 예에서, 중심부에서의 직경이 약 300 μm의 섬유(72)를 위한 보다 큰 보어 및 센터 보어(72)에 대해 대칭으로 그리고 주변에 배치되는 섬유들(71)을 위한 보다 작은 4 개의 보어들이 존재할 수 있다. 보다 작은 보어들은 예를 들어, 약 150 μm의 직경을 가질 수 있다. 캐필러리 튜브의 외측 직경은 1 mm일 수 있다. 튜브의 재료는, 예를 들어, 용융 실리카일 수 있다. 벌크 유리(미도시)의 외부 클래딩이 바람직하게는 적어도 부분적으로 에칭하여 제거되어 있는(etched away) 섬유들은 중간 보어들 내로 삽입되고 캐필러리 테이퍼(taper)의 웨이스트(waist) 부분(73)을 통해 푸시된다. 섬유들이 제자리에 있는 경우, 캐필러리 튜브(70)는 튜브로 섬유들을 융합하기 위해 그리고 제 1 센터 광 안내 코어(72a) 및 제 2 광 안내 코어들(71a)을 형성하기 위해 웨이스트 섹션(73)에서 가열되며, 이 섬유들 모두는 광학 컴포넌트(70)를 통해 연장한다.
[0045] 섬유들(71, 72)은 순수 용융 실리카 재료의 내부 코어 및 F-도핑된 실리카의 외부 클래딩을 대안예로서 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 광학 컴포넌트(70)의 용융 실리카 유리 튜브(77)는 순수 용융 실리카로부터 제조될 수 있는데, 왜냐하면 섬유들의 광 안내 코어들은 본질적으로 보다 낮은 굴절률을 갖는 재료에 의해 둘러싸이기 때문이다. 이는, 캐필러리 튜브의 굴절률이 섬유 코어들 내에서와 동일함에도 불구하고, 광이 코어들(71a, 72a) 내에 남아있는 것을 의미한다. 이러한 경우에, 벌크 유리의 외부 섬유 클래딩은 F-도핑된 클래딩까지 아래로, 심지어 추가적으로, 일부 F-도핑된 클래딩이 순수 또는 Ge-도핑된 내부 섬유 코어 둘레에 남아있는 한, 에칭하여 제거될 수 있다.
[0046] 융합된 코어들(71a , 72a)(파선들로 도시됨) 및 튜브(70)는, 그 후, 단부 표면(74)을 생성하기 위해 절단되거나 쪼개진다(cleaved). 도 3에서 도시되는 섬유와 같은 듀얼 코어 섬유(12)는, 그 후, 단부(74)가 캐필러리 튜브에 용접될 수 있으며, 시임(75)을 초래한다.
[0047] 바람직한 실시예들에서, 제 1 공급 광섬유(72)의 중심부는 컴포넌트(70)의 중심부와 정렬되며, 그리고 예를 들어 4 개의 제 2 공급 광섬유들(71)의 중심부들은 제 1 센터 광 안내 코어(72a)로부터 미리정해진 거리(R)만큼 이격된 출력 단부(74)에서 출력 빔을 제공하도록 로케이팅된다. 제 2 공급 섬유들의 수는 이와 같이 제한되지 않지만, 대신에 예를 들어 4 대신, 8, 16 또는 32인 것이 이해되어야 한다. 제 2 광 안내 코어들(71a)은 바람직하게는 중심 코어(72a)에 대해 대칭으로 배열되어, 서로 사이의 90°의 각거리(angular distance)를 갖는 출력 빔들을 제공한다.
[0048] 링 및 센터 레이저 빔들에 의해 중첩 엘리먼트들을 용접하기 위한 상기-예시된 실시예들은 양호한 결과들로 검사되었다. 예를 들어, 환형 빔에 대해 4 kW 그리고 센터 빔에 대해 1 kW를 사용함으로써, 엘리먼트들 사이의 갭이 없고 실질적으로 분당 5 미터 초과의 균일한 속도를 갖는 코팅 스패터가 없이 용접을 제공하는 것으로 나타났다. 엘리먼트들의 너비는 변경될 수 있으며, 그리고 매개변수들은 이에 따라 적응된다. 예를 들어, 0.1 mm 내지 10 mm의 폭들의 코팅된 강 플레이트들은 현재 개시되는 방법 및 장치에 의해 용접될 수 있지만, 레이저 유형 및 이의 특성들을 의존한다. 다른 재료들은 본 해결책에 의해 프로세싱될 수 있고 용접될 수 있는 다른 재료들은 알루미늄, 구리를 포함한다. 또한, 중첩하는 비유사 재료들(dissimilar materials)은 함께 용접될 수 있다. 예를 들어, 강 및 구리의 용접은 양호한 결과들로 검사되었다. 다른 예로써, 엘리먼트들 중 오직 하나의 엘리먼트가 코팅될 수 있으며, 그리고 다른 엘리먼트는 코팅되지 않는다. 필러 와이어(filler wire)는 링 빔에 의해 용융될 수 있다.
[0049] 본 개시되는 레이저 용접 방법 및 장치는 매우 다양한 적용들에서 적용될 수 있다. 특정한 장점들은, 조립 프로세스 중에 상이한 특성들의 상이한 용접을 수행할, 예컨대 상이한 재료들을 용접할 필요가 존재하는 적용들에서 달성되며, 여기서 용접은 적용된 매개변수들을 변경함으로써 단일 용접 장치에 의해 이제 수행될 수 있다. 일 예로써, 자동차 산업에서, 동일한 용접 장치는 단일 용접 장치(및 라인(line))에 의해 알루미늄 및 스테인리스 강 프레임들을 용접하는데 사용될 수 있다.
[0050] 개시된 본 발명의 실시예들이 본원에서 개시된 특정 구조들, 프로세스 단계들 또는 재료들에 제한되지 않지만, 당업자들에 의해 인지되는 바와 같이 이의 동등물들까지 확장되는 것이 이해되어야 한다. 본원에 이용된 용어가, 단지 특정한 실시예들을 설명하는 목적을 위해 사용되고 제한하는 것으로 의도되지 않는 것이 또한 이해되어야 한다.
[0051] "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 이러한 명세서 전체에 걸친 인용은 실시예와 관련되어 설명되는 특정한 특징, 구조 또는 특성은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 포함되는 것을 의미한다. 따라서, 이러한 명세서 전체에 걸친 다양한 위치들에서의 용어들 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서" 의 출현들은 반드시 모두가 동일한 실시예를 지칭하지는 않는다.
[0052] 본 발명의 다양한 실시예들 및 예는 본원에서 그 다양한 컴포넌트들에 대한 대안예들과 함께 참조될 수 있다. 이러한 실시예들, 예들, 및 대안예들이 서로에 대해 사실상 동등물들로서 해석되지 않아야 하지만, 본 발명의 별도의 그리고 자율적인 표현들로서 고려될 수 있는 것이 이해된다.
[0053] 게다가, 설명되는 특징들, 구조들, 또는 특성들은 하나 또는 그 초과의 실시예들에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다. 설명에서, 다수의 특정 상세들, 예컨대 길이들, 폭들, 형상들 등의 예들이 제공되어, 본 발명의 실시예들의 전적인 이해를 제공한다. 그러나, 당업자는, 본 발명이 하나 또는 그 초과의 특정 상세들 없이, 또는 다른 방법들, 구성요소들, 재료들 등에 의해 실시될 수 있는 것을 인식할 것이다. 다른 예들에서, 주지된 구조들, 재료들 또는 작동들은, 본 발명의 불명료한 양태들을 회피하기 위해 상세히 도시되지 않거나 설명되지 않는다.
[0054] 이전의 예들이 하나 또는 그 초과의 특정한 적용들에서 본 발명의 원리들을 예시하지만, 형태, 사용법 및 구현의 상세들의 다수의 수정예들은 본 발명의 기능(faculty)에 대한 훈련 없이, 그리고 본 발명의 원리들 및 개념들로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 이에 따라, 아래에서 제시되는 청구항들에 의한 것을 제외하고, 본 발명이 제한되는 것이 의도되지 않는다.
Claims (15)
- 레이저 프로세싱 장치(laser processing apparatus)로서,
상기 레이저 프로세싱 장치는:
제 1 레이저 빔(laser beam)을 적어도 하나의 제 1 공급 광섬유(optical feed fiber)(8)에 각각 제공하는 적어도 하나의 제 1 레이저 디바이스(laser device)(6);
제 2 레이저 빔을 적어도 하나의 제 2 공급 광섬유(9)에 각각 제공하는 적어도 하나의 제 2 레이저 디바이스(7);
상기 제 1 및 제 2 공급 섬유들에 그리고 멀티-코어 광섬유(multi-core optical fiber)(12; 50)에 연결되는 빔 조합 수단(beam combining means)(11)─상기 조합 수단은 상기 멀티-코어 광섬유(50)의 제 1 코어(51)와 정렬되는 상기 적어도 하나의 공급 광섬유(72; 56)를 가짐으로써 복합 레이저 빔(16)을 형성하는데 적응되며, 그리고 상기 적어도 하나의 제 2 공급 광섬유(71; 57)는 상기 멀티-코어 광섬유(50)의 적어도 하나의 제 2 코어(53)와 정렬되며, 상기 멀티-코어 광섬유의 상기 제 1 코어(51)는 원형 단면을 가지며, 그리고 상기 제 2 코어(53)는 상기 제 1 코어(51)와 동심인 환형 형상(annular shape)을 가짐─; 및
용접될 중첩 엘리먼트들(overlapping elements)(3a, 3b)을 갖는 워크피스(workpiece)로의 제 1 및 제 2 출력 레이저 빔들(output laser beams)(41, 42)을 포함하는 복합(composite) 레이저 빔(16; 40)을 지향하기 위해, 상기 제 1 및 제 2 코어들이 적응되는 레이저 프로세싱 헤드(13)를 포함하는,
레이저 프로세싱 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 워크피스는 제 1 코팅된 강 플레이트(coated steel plate)(3a, 3b) 및 제 2 코팅된 강 플레이트를 포함하며, 상기 제 1 출력 레이저 빔은 기화 코팅함(vaporizing coating)으로써 유발되는 압력을 방출하기 위한 개구를 유발시키기 위한 것이며, 그리고 상기 제 2 출력 레이저 빔은 상기 플레이트들의 용접을 실질적으로 유발시키기 위한 것인,
레이저 프로세싱 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제 1 레이저 빔을 안내하도록 적응된 상기 제 1 공급 광섬유(72; 56)의 중심부는 상기 멀티-코어 광섬유(50)의 상기 제 1 코어(51)의 중심부와 정렬되며, 그리고 제 2 레이저 빔을 안내하도록 적응된 상기 적어도 하나의 제 2 공급 광섬유(71; 57)의 중심부는 상기 멀티-코어 광섬유(50)의 상기 제 2 환형 코어(53)의 내경 및 외경 사이에 정렬되는,
레이저 프로세싱 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 2 공급 광섬유들(71; 57)은 4 개, 8 개 또는 16 개이고, 상기 멀티-코어 광섬유의 상기 제 2 환형 코어(53)의 단면과 대칭으로 인터페이싱되는(interfaced),
레이저 프로세싱 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제 1 레이저 디바이스(6)는 파이버 레이저(fiber laser)인,
레이저 프로세싱 장치.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 장치는 상기 제 1 및 제 2 레이저 디바이스들(6, 7)에 기능적으로 연결되는 제어 유닛(control unit)(10)을 포함하여, 상기 제 1 및/또는 제 2 출력 레이저 빔들에서의 전력 밀도를 개별적으로 제어하는,
레이저 프로세싱 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 제 1 출력 빔을 종료시키거나, 연속 용접의 경우에 낮은 레벨로 상기 제 1 출력 빔을 설정하도록 배열되는,
레이저 프로세싱 장치.
- 레이저 빔으로 워크피스를 프로세싱하기 위한 방법으로서,
상기 방법은:
적어도 하나의 제 1 레이저 디바이스(6)에 연결되는 적어도 하나의 제 1 공급 광섬유(8)로부터 적어도 하나의 제 1 레이저 빔을 제공하는 단계;
적어도 하나의 제 2 레이저 디바이스(7)에 연결되는 적어도 하나의 제 2 공급 광섬유(9)로부터 적어도 하나의 제 2 레이저 빔을 제공하는 단계;
상기 적어도 하나의 제 1 공급 광섬유를 상기 멀티-코어 광섬유의 제 1 코어(51)와 정렬시키고 상기 적어도 하나의 제 2 공급 광섬유를 상기 멀티-코어 광섬유의 제 2 코어(53)와 정렬시킴으로써 멀티-코어 광섬유(12; 50) 내의 상기 제 1 및 제 2 레이저 빔들을 조합하는 단계─상기 멀티-코어 광섬유의 상기 제 1 코어(51)는 원형 단면을 가지며, 그리고 상기 제 2 코어(53)는 상기 제 1 코어와 동심인 환형 형상을 가짐─; 및
제 1 및 제 2 출력 빔들을 포함하는 복합 레이저 빔을 상기 멀티-코어 광섬유(12; 50)로부터 용접될 중첩 엘리먼트들(4a, 4b)을 갖는 워크피스로 지향시키는 단계를 포함하는,
레이저 빔으로 워크피스를 프로세싱하기 위한 방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 출력 빔들에서의 전력 밀도는, 상기 제 1 및/또는 제 2 레이저 디바이스들(6, 7)에 기능적으로 연결되는 제어 유닛(control unit)(10)에 의해 개별적으로 제어되는,
레이저 빔으로 워크피스를 프로세싱하기 위한 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 방법은 연속 용접을 위해 적용되며, 이에 의해 상기 복합 레이저 빔은 연속 용접을 위해 이동되며, 그리고 상기 제 1 출력 빔은 종료되거나 낮은 레벨로 설정되는,
레이저 빔으로 워크피스를 프로세싱하기 위한 방법.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 워크피스는 제 1 플레이트(3a) 및 제 2 플레이트(3b)를 포함하며, 상기 복합 레이저 빔은 제 1 플레이트로 지향되며, 이에 의해 상기 제 1 코어(51)로부터의 상기 제 1 출력 레이저 빔은 제 1 플레이트를 통해 제 2 플레이트로의 개구를 유발하며, 그리고 상기 제 2 코어(53)로부터의 상기 제 2 출력 레이저 빔은 플레이트들의 용접을 실질적으로 유발시키는,
레이저 빔으로 워크피스를 프로세싱하기 위한 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 플레이트들(3a, 3b)은 코팅된 강 플레이트들이며, 그리고 상기 제 1 출력 레이저 빔은 상기 제 2 플레이트(3b)의 기화 코팅함(vaporizing coating)으로써 유발되는 압력을 방출하기 위한 개구를 유발시키는,
레이저 빔으로 워크피스를 프로세싱하기 위한 방법.
- 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은:
상기 멀티-코어 광섬유(12; 50)의 단면에서의 중심에 있는 상기 제 1 코어(51)의 중심부와 상기 제 1 공급 섬유(72; 56)의 중심부를 정렬시키는 단계;
상기 제 1 코어(51)와 동심인 환형 제 2 코어(53)의 내경과 외경 사이로 제 2 공급 섬유(71; 57)의 중심부를 정렬시키는 단계를 포함하는,
레이저 빔으로 워크피스를 프로세싱하기 위한 방법.
- 제 8 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 제 1 레이저 디바이스(6)는 파이버 레이저인,
레이저 빔으로 워크피스를 프로세싱하기 위한 방법.
- 중첩 엘리먼트들(3a, 3b)의 레이저 용접을 위한 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 장치의 용도.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/FI2016/050519 WO2018011456A1 (en) | 2016-07-15 | 2016-07-15 | Laser processing apparatus and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180116108A true KR20180116108A (ko) | 2018-10-24 |
| KR102124881B1 KR102124881B1 (ko) | 2020-06-22 |
Family
ID=60952356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020177011848A KR102124881B1 (ko) | 2016-07-15 | 2016-07-15 | 레이저 프로세싱 장치 및 방법 |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11351633B2 (ko) |
| EP (1) | EP3285956B1 (ko) |
| JP (1) | JP6602860B2 (ko) |
| KR (1) | KR102124881B1 (ko) |
| CN (1) | CN107848069B (ko) |
| BR (1) | BR112019000361B1 (ko) |
| CA (1) | CA3026330C (ko) |
| ES (1) | ES2782114T3 (ko) |
| MX (1) | MX2017012798A (ko) |
| TW (1) | TWI702105B (ko) |
| WO (1) | WO2018011456A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021105344A1 (de) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Verfahren zum laserschweissen von stromschienen mit strahlformung, und stromschienen-anordnung |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010003750A1 (de) | 2010-04-08 | 2011-10-13 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Verfahren und Anordnung zum Verändern der Strahlprofilcharakteristik eines Laserstrahls mittels einer Mehrfachclad-Faser |
| WO2018104575A1 (en) * | 2016-12-08 | 2018-06-14 | Corelase Oy | Laser processing apparatus and method |
| JP7119094B2 (ja) * | 2017-12-29 | 2022-08-16 | コアレイズ オーワイ | レーザ処理装置及び方法 |
| KR20200139703A (ko) * | 2018-04-20 | 2020-12-14 | 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 | 용접 방법 및 용접 장치 |
| JP7449863B2 (ja) * | 2018-09-04 | 2024-03-14 | 古河電気工業株式会社 | 溶接方法および溶接装置 |
| US11203085B2 (en) | 2018-09-25 | 2021-12-21 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for laser welding |
| DE102018219280A1 (de) | 2018-11-12 | 2020-05-14 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Verfahren zum spritzerfreien Schweißen, insbesondere mit einem Festkörperlaser |
| KR20210095688A (ko) | 2018-12-03 | 2021-08-02 | 아이피지 포토닉스 코포레이션 | 제어 가능한 출력 빔 강도 프로파일을 갖는 초고 광섬유 레이저 시스템 |
| WO2020167588A1 (en) * | 2019-02-13 | 2020-08-20 | Coherent, Inc. | Laser welding method |
| US20220152735A1 (en) * | 2019-03-05 | 2022-05-19 | Autotech Engineering S.L. | Method for laser joining two blanks made of aluminum material |
| CN110412769B (zh) * | 2019-07-12 | 2020-06-23 | 武汉锐科光纤激光技术股份有限公司 | 一种光纤激光合束器 |
| DE102019212403B4 (de) * | 2019-08-20 | 2022-04-07 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Verfahren zur Regelung mindestens eines Bearbeitungsparameters anhand mindestens eines Spritzermerkmals sowie zugehörige Bearbeitungsmaschine und Computerprogrammprodukt |
| US11955777B2 (en) | 2019-09-30 | 2024-04-09 | Fujikura Ltd. | Optical combiner and laser apparatus |
| DE102019215968A1 (de) * | 2019-10-17 | 2021-04-22 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Laserschweißverfahren für Eckverbindungen von Werkstückteilen |
| US11446764B2 (en) * | 2020-03-24 | 2022-09-20 | Corelase Oy | Laser welding stacked foils |
| JP2023058760A (ja) * | 2020-03-26 | 2023-04-26 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 光学装置、レーザ光出力システム、及びレーザ加工機 |
| CN115335177A (zh) * | 2020-03-27 | 2022-11-11 | 古河电气工业株式会社 | 焊接方法及焊接装置 |
| US11524361B2 (en) * | 2020-05-22 | 2022-12-13 | Coherent, Inc. | Laser welding method |
| CN113714634B (zh) * | 2020-05-25 | 2023-10-31 | 深圳市创鑫激光股份有限公司 | 一种激光加工***和方法 |
| WO2021241545A1 (ja) * | 2020-05-26 | 2021-12-02 | 株式会社フジクラ | 光コンバイナ及びレーザ装置 |
| WO2021240880A1 (ja) * | 2020-05-26 | 2021-12-02 | 株式会社フジクラ | 光コンバイナ及びレーザ装置 |
| WO2021240916A1 (ja) * | 2020-05-26 | 2021-12-02 | 株式会社フジクラ | 光コンバイナ及びレーザ装置 |
| CN112246782B (zh) * | 2020-08-19 | 2022-04-12 | 厦门理工学院 | 一种激光清洗头 |
| US11592612B2 (en) * | 2020-12-30 | 2023-02-28 | Lumentum Operations Llc | In-fiber offset to annulus converter |
| DE102021103560B4 (de) | 2021-02-16 | 2023-02-23 | André LeGuin | Verfahren zum Verbinden von einem oberen mit einem unteren metallischen Blech |
| DE102021113430A1 (de) * | 2021-05-25 | 2022-01-20 | Audi Aktiengesellschaft | Verfahren zum Laserstrahltiefschweißen |
| US11471975B1 (en) | 2021-06-03 | 2022-10-18 | Corelase Oy | Spiral laser welding methods for joining metal |
| DE102021115036A1 (de) | 2021-06-10 | 2022-12-15 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Verfahren zur Laserbearbeitung eines Werkstücks und dazugehöriges Laserbearbeitungssystem |
| DE102021126754A1 (de) | 2021-10-15 | 2023-04-20 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Verfahren zum Laserschweißen eines Werkstücks mit schnellem Wechsel zwischen Schweißzonen mit unterschiedlichen zu schweißenden Materialien |
| DE102021126749A1 (de) | 2021-10-15 | 2023-04-20 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Laserschweißverfahren |
| CN114951996B (zh) * | 2022-05-27 | 2024-03-22 | 长沙理工大学 | 一种激光能量时空协同调制的激光深熔焊接方法与*** |
| WO2024072738A1 (en) * | 2022-09-27 | 2024-04-04 | Nlight, Inc. | Optical combiner for distributing laser light/power to a multl-core output fiber and laser system incorporating the optical combiner |
| US11709325B1 (en) * | 2023-01-06 | 2023-07-25 | Mloptic Corp. | Waveguide calibration |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002160083A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-04 | Nippon Steel Corp | 亜鉛めっき鋼板の重ねレーザー溶接方法 |
| WO2007007766A1 (ja) * | 2005-07-13 | 2007-01-18 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | 光照射装置および溶着方法 |
| KR20130037679A (ko) * | 2010-04-08 | 2013-04-16 | 트룸프 레이저-운트 시스템테크닉 게엠베하 | 다중 클래드 섬유에 의해 상이한 비임 프로파일 특징들을 갖는 레이저 비임을 생성하기 위한 방법 및 장치 |
Family Cites Families (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4642446A (en) * | 1985-10-03 | 1987-02-10 | General Motors Corporation | Laser welding of galvanized steel |
| US5694408A (en) * | 1995-06-07 | 1997-12-02 | Mcdonnell Douglas Corporation | Fiber optic laser system and associated lasing method |
| FR2790689B1 (fr) | 1999-03-12 | 2001-06-08 | Industrialisation Des Rech S S | Procede et dispositif d'assemblage par soudage de deux pieces |
| JP2001108869A (ja) | 1999-10-05 | 2001-04-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 高出力レーザー光伝送方法及びその装置及びレーザー加工装置 |
| JP4126828B2 (ja) * | 1999-11-10 | 2008-07-30 | 三菱電機株式会社 | 光ファイバ取付位置調整装置および調整方法 |
| FR2817782B1 (fr) * | 2000-12-13 | 2003-02-28 | Air Liquide | Procede et installation de coupage laser avec tete de decoupe a double flux et double foyer |
| FR2830477B1 (fr) * | 2001-10-09 | 2004-02-06 | Usinor | Procede et dispositif de soudage par recouvrement a l'aide d'un faisceau a haute densite d'energie de deux toles revetues |
| JP2004154813A (ja) | 2002-11-06 | 2004-06-03 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | レーザ加工方法および装置 |
| GB0328370D0 (en) | 2003-12-05 | 2004-01-14 | Southampton Photonics Ltd | Apparatus for providing optical radiation |
| JP2007007766A (ja) | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Jtekt Corp | ワーク搬送装置 |
| WO2008123609A1 (ja) * | 2007-04-04 | 2008-10-16 | Mitsubishi Electric Corporation | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| JP2008277582A (ja) | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Fujikura Ltd | 光ポンピングデバイス用マルチコアファイバとその製造方法、光ポンピングデバイス、ファイバレーザ及びファイバ増幅器 |
| WO2009003484A2 (en) * | 2007-07-05 | 2009-01-08 | Crystal Fibre A/S | A tapered fibre optical coupler comprising an annular guiding region |
| WO2009077637A1 (en) * | 2007-12-14 | 2009-06-25 | Corelase Oy | Method and device relating to optical fibers |
| JP4612076B2 (ja) * | 2008-04-24 | 2011-01-12 | 東亜工業株式会社 | 金属メッキ板のレーザー溶接方法 |
| CN102089114B (zh) * | 2008-07-09 | 2015-07-22 | 铃木株式会社 | 镀锌钢板的激光搭接焊接方法 |
| US20120074110A1 (en) * | 2008-08-20 | 2012-03-29 | Zediker Mark S | Fluid laser jets, cutting heads, tools and methods of use |
| US8319148B2 (en) * | 2009-08-20 | 2012-11-27 | General Electric Company | System and method of dual laser beam welding of first and second filler metals |
| JP5708015B2 (ja) | 2010-02-26 | 2015-04-30 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバケーブル |
| JP5499403B2 (ja) * | 2010-04-20 | 2014-05-21 | 株式会社村谷機械製作所 | レーザ加工装置及びレーザ加工方法 |
| CN102289078A (zh) * | 2011-06-22 | 2011-12-21 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 一种激光合束***及一种激光合束方法 |
| JP2013180295A (ja) * | 2012-02-29 | 2013-09-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 加工装置及び加工方法 |
| US8983259B2 (en) * | 2012-05-04 | 2015-03-17 | Raytheon Company | Multi-function beam delivery fibers and related system and method |
| JP2014018800A (ja) * | 2012-07-12 | 2014-02-03 | Miyachi Technos Corp | レーザ接合方法及びレーザ接合システム |
| CN103056523A (zh) * | 2012-11-29 | 2013-04-24 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种多光束激光焊接方法 |
| GB2510370A (en) | 2013-01-31 | 2014-08-06 | Gsi Group Ltd | Fibre Optical Laser Combiner |
| US20170248759A1 (en) * | 2014-10-20 | 2017-08-31 | Corelase Oy | An optical assembly and a method for producing such |
| CN204790085U (zh) | 2015-04-15 | 2015-11-18 | 西安中科汇纤光电科技有限公司 | 光纤合束器 |
| JP6698701B2 (ja) * | 2015-06-09 | 2020-05-27 | コアレイズ オーワイ | レーザー加工装置および方法ならびにその光学部品 |
-
2016
- 2016-07-15 ES ES16852879T patent/ES2782114T3/es active Active
- 2016-07-15 WO PCT/FI2016/050519 patent/WO2018011456A1/en active Application Filing
- 2016-07-15 JP JP2017525528A patent/JP6602860B2/ja active Active
- 2016-07-15 CN CN201680003642.4A patent/CN107848069B/zh active Active
- 2016-07-15 BR BR112019000361-4A patent/BR112019000361B1/pt active IP Right Grant
- 2016-07-15 CA CA3026330A patent/CA3026330C/en active Active
- 2016-07-15 EP EP16852879.2A patent/EP3285956B1/en active Active
- 2016-07-15 MX MX2017012798A patent/MX2017012798A/es unknown
- 2016-07-15 KR KR1020177011848A patent/KR102124881B1/ko active IP Right Grant
- 2016-07-15 US US15/518,510 patent/US11351633B2/en active Active
-
2017
- 2017-07-04 TW TW106122430A patent/TWI702105B/zh active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002160083A (ja) * | 2000-11-29 | 2002-06-04 | Nippon Steel Corp | 亜鉛めっき鋼板の重ねレーザー溶接方法 |
| WO2007007766A1 (ja) * | 2005-07-13 | 2007-01-18 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | 光照射装置および溶着方法 |
| KR20130037679A (ko) * | 2010-04-08 | 2013-04-16 | 트룸프 레이저-운트 시스템테크닉 게엠베하 | 다중 클래드 섬유에 의해 상이한 비임 프로파일 특징들을 갖는 레이저 비임을 생성하기 위한 방법 및 장치 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021105344A1 (de) * | 2019-11-27 | 2021-06-03 | Trumpf Laser- Und Systemtechnik Gmbh | Verfahren zum laserschweissen von stromschienen mit strahlformung, und stromschienen-anordnung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018527184A (ja) | 2018-09-20 |
| ES2782114T3 (es) | 2020-09-10 |
| MX2017012798A (es) | 2018-02-09 |
| US20190118299A1 (en) | 2019-04-25 |
| CN107848069B (zh) | 2019-10-08 |
| CA3026330A1 (en) | 2018-01-18 |
| BR112019000361B1 (pt) | 2022-12-06 |
| CA3026330C (en) | 2020-11-24 |
| CN107848069A (zh) | 2018-03-27 |
| EP3285956A1 (en) | 2018-02-28 |
| US11351633B2 (en) | 2022-06-07 |
| TWI702105B (zh) | 2020-08-21 |
| BR112019000361A2 (pt) | 2019-04-24 |
| EP3285956A4 (en) | 2018-07-11 |
| WO2018011456A1 (en) | 2018-01-18 |
| JP6602860B2 (ja) | 2019-11-06 |
| EP3285956B1 (en) | 2020-01-15 |
| TW201805100A (zh) | 2018-02-16 |
| KR102124881B1 (ko) | 2020-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102124881B1 (ko) | 레이저 프로세싱 장치 및 방법 | |
| CN107850726B (zh) | 激光加工装置和方法以及因此的光学部件 | |
| TWI758365B (zh) | 雷射加工裝置以及方法 | |
| US20240082948A1 (en) | Laser processing apparatus and method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |