KR20230014736A - 금속 접합기 시스템, 관련 방법, 및 제품 - Google Patents

금속 접합기 시스템, 관련 방법, 및 제품 Download PDF

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드웨이 주
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데비쉬 마더
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Abstract

금속 접합기 시스템은 전원 및 금속 접합기를 포함한다. 금속 접합기는 클리닝 헤더, 절단 헤더, 접합 헤더, 및 접합부 마무리기를 포함하며, 이들 각각은 전원에 통신가능하게 결합된다. 절단 헤더 및 클리닝 헤더는 접합 영역을 준비하기 위해 제1 레이저 빔을 유도하도록 구성되고, 접합 헤더는 접합 영역에서 접합부를 형성하기 위해 제2 레이저 빔을 유도하도록 구성된다. 금속 기판들을 접합하는 방법은 접한 금속 기판들에서 접합 영역을 형성하는 단계, 접합 준비 스테이지에서 접합 영역 상으로 제1 레이저 빔을 유도하는 단계, 및 접합 영역 상으로 제2 레이저 빔을 유도하여 용접부를 형성하는 단계를 포함한다. 금속 접합기의 제품, 용접부는 용접부 시작 및 용접부 크레이터 영역들이 제거된 용접 금속의 일부를 갖는다.

Description

금속 접합기 시스템, 관련 방법, 및 제품
관련 출원 참조
본 출원은 2020년 7월 6일에 출원된 METAL JOINER SYSTEM, ASSOCIATED METHODS, AND PRODUCTS라는 명칭의 미국 특허 가출원 제62/705,580호의 이익을 주장하며, 이의 내용은 이에 의해 그 전문이 참조로 원용된다.
기술분야
본 출원은 금속 가공에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 금속 기판들을 함께 접합하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
금속 가공은 때때로 두 개(또는 그 이상)의 금속 기판들을 함께 접합부로 접합하는 것을 포함할 수 있다. 일례로서, 접합 공정은 금속 시트의 두 개의 코일들을 함께 접합하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 접합 공정들은 때때로 금속 시트들을 함께 접합하기 위해 시트 중첩, 국부 시트 절단, 굽힘, 및 두 개의 금속 시트들의 인접한 에지들 간 금속 인서트 배치를 포함하는 연속 알루미늄 코일 가공에서의 기계적 접합 공정들이다. 이러한 공정들에서, 금속 인서트의 크기로 인해 또는 인서트 없이 강도로 인해 얇은 게이지 시트들을 함께 접합하는 것이 어려울 수 있다. 인서트들이 후속 가공 중에 나올 수 있기 때문에 더 두꺼운 게이지 시트들을 함께 접합하는 것도 마찬가지로어려울 수 있다. 예를 들어, 인서트들에 대한 절단 에지들은 인접 롤러에 달라붙을 수 있으며, 이는 금속 시트들의 표면 품질에 악영향을 미칠 수 있다. 기계적 접합부가 표면 처리를 위한 화학적 가공을 거칠 때, 기계적 접합부 간극들에 남아 있는 임의의 숨겨진 화학적 잔류물은 시트 표면 품질에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 금속 인서트들은 접합부에서 금속 두께를 증가시키며, 이는 접합부 하류를 가공하는 장비가 증가된 금속 두께를 고려하여 후속적으로 조정될 것을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 증가된 두께를 갖는 접합부가 텐션 레벨 롤(tension level roll)을 통과할 때, 텐션 레벨 롤들은 더 두꺼운 접합부가 텐션 레벨러를 통과할 수 있도록 들어올려지고, 접합부가 텐션 레벨러를 통과한 후에 후속적으로 폐쇄될 필요가 있을 수 있다. 이러한 시나리오에서, 텐션 레벨 롤러들에 의해 (이들이 들어 올려지기 때문에) 작업되지 않은 금속 기판의 길이는 금속 기판의 요구되는 품질이 충족되는 것을 보장하기 위해 절단될 필요가 있을 것이다.
본 특허에 의해 다뤄지는 실시예들은 본 발명의 내용이 아니라, 아래 청구범위에 의해 정의된다. 본 발명의 내용은 다양한 실시예들의 상위 수준의 개요이고, 아래 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 섹션에서 더 설명되는 개념들 중 일부를 소개한다. 본 발명의 내용은 청구되는 대상의 주요한 키 또는 본질적인 특징들을 확인하려는 것도, 청구되는 대상의 범위를 결정하는데 별개로 사용되기 위한 것도 아니다. 주제는 본 특허의 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면 및 각 청구항의 적절한 부분들을 참조하여 이해되어야 한다.
일부 실시예들에 따르면, 금속 접합기 시스템은 전원 및 금속 접합기를 포함한다. 금속 접합기는 절단 헤더, 및 접합 헤더가 절단 헤드와 이동하도록 절단 헤더에 연결되는 접합 헤더를 포함한다. 절단 헤더는 전원에 통신가능하게 결합되고, 금속 접합기로부터 접합 영역 상으로 제1 레이저 빔을 유도함으로써 접합부의 형성을 위한 접합 영역을 준비한다. 접합 헤더는 전원에 통신가능하게 결합되고. 금속 접합기로부터 접합 영역 상으로 제2 레이저 빔을 유도함으로써 접합 영역에서 접합부를 형성한다. 일부 실시예들에서, 제2 레이저의 적어도 하나의 특성은 제1 레이저 빔과 상이하다.
일부 실시예들에서, 금속 접합기는 또한 클리닝 헤더 및/또는 접합부 마무리기를 포함할 수 있다. 클리닝 헤더는 금속 기판들의 저부 상에 위치될 수 있고, 오일, 윤활제, 먼지, 오물 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 오염물을 저부로부터 제거할 수 있다. 특정 예들에서, 절단 헤더는 금속 기판들의 상부에 위치된다. 다양한 예들에서, 클리닝 헤더 및 절단 헤더는 접합 영역의 준비를 위해 별개로 작동되거나 주행될 수 있다. 접합부 마무리기는 용접부 시작, 용접부 크레이터, 및/또는 다른 용접부 결함들에서 용접 금속의 일부를 제거하도록 위치될 수 있다.
특정 실시예들에 따르면, 금속 접합기 시스템을 위한 금속 접합기는 절단 헤더, 및 접합 헤더가 절단 헤드와 이동하도록 절단 헤더에 연결되는 접합 헤더를 포함한다. 절단 헤더는 금속 접합기로부터 접합 영역 상으로 제1 레이저 빔을 유도함으로써 접합부를 형성하기 위한 접합 영역을 준비한다. 접합 헤더는 금속 접합기로부터 접합 영역 상으로 제2 레이저 빔을 유도함으로써 접합 영역에서 접합부를 형성한다. 일부 예들에서, 제2 레이저 빔의 적어도 하나의 특성은 제1 레이저 빔과 상이하다.
다양한 실시예들에서, 금속 접합기는 또한 클리닝 헤더 및/또는 접합부 마무리기를 포함할 수 있다. 특정 예들에서, 선두 클리닝 헤더는 절단 헤더와 후미 접합 헤더 둘 모두에 연결될 수 있고, 동일한 주행 속도로 이동한다. 이러한 실시예들에서, 클리닝 헤더, 절단 헤더, 및 접합 헤더는 동일한 이동 속도로 동시에 주행할 수 있다. 일부 실시예들에서, 선두 세척 헤더가 부착된 절단 헤더는 접합 영역을 준비한다. 접합부 마무리기는 용접부 시작, 용접부 크레이터, 및/또는 다른 용접부 결함들에서 용접 금속의 일부를 제거하도록 위치될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 금속 접합기 시스템에 대한 금속 접합기는 금속 접합기로부터 접합 영역 상으로 제1 레이저 빔을 유도함으로써 접합부를 형성하기 위한 접합 영역을 준비하는 절단 헤더를 포함한다. 금속 접합기는 또한 금속 접합기로부터 접합 영역 상으로 제2 레이저 빔을 유도함으로써 접합 영역에서 접합부를 형성하는 접합 헤더를 포함한다. 특정 실시예들에서, 제2 레이저 빔의 적어도 하나의 특성은 제1 레이저 빔과 상이하다. 다양한 예들에서, 금속 접합기는 금속 접합 공정 동안 이동 경로를 따라 이동가능하고, 접합 헤더는 접합 헤더가 이동 경로를 따라 절단 헤더로부터 하류에 있도록 절단 헤더에 연결된다.
특정 실시예들에서, 금속 접합기는 또한 오일, 윤활제, 먼지, 오물 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 금속 기판들의 저부로부터 오염물을 제거하는 클리닝 헤더를 포함한다. 일부 실시예들에서, 절단 헤더는 금속 기판들의 상부 위에 위치된다. 일부 양태들에서, 클리닝 헤더는 선두 구성요소일 수 있고, 절단 헤더는 후미 구성요소일 수 있으며, 선두 클리닝 헤더와 후미 절단 헤더는 동일한 이동 속도로 동시에 주행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 방법은 제1 금속 기판의 단부 에지의 에지면이 제2 금속 기판의 시작 에지의 에지면에 접하도록 단부 에지를 시작 에지와 정렬하는 단계를 포함한다. 특정 실시예들에서, 정렬은 선택 사항으로서 금속 기판의 두께의 10% 이하이다. 비제한적인 예로서, 2 mm 두께의 금속 기판은 0.2 mm 내의 정렬을 가질 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제1 금속 기판 및 제2 금속 기판의 저면들은 정렬될 때 선택 사항으로서 실질적으로 정렬된 레벨(예를 들어, 최소 게이지의 10% 이내)이다.
정렬된 단부 에지와 시작 에지는 함께 접합 영역을 규정한다. 본 방법은 절단 헤드로 제1 레이저 빔을 접합 영역 상으로 유도함으로써 접합을 위한 접합 영역을 준비하는 단계를 포함한다. 본 방법은 또한 접합 헤더로 제2 레이저 빔을 접합 영역 상으로 유도하여 용접부를 형성하는 단계를 포함한다. 제1 레이저 빔의 적어도 하나의 특성은 제2 레이저 빔과 상이하다. 용접부를 형성하는 단계는 제1 금속 기판을 제2 금속 기판과 접합한다.
일부 실시예들에서, 본 방법은 또한 금속 기판들의 저부 상의 클리닝 헤더 위치로 접합 영역 상으로 클리닝 공정을 유도하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 또한 금속 기판들의 상부 상의 절단 헤더 위치로부터 제1 레이저 빔을 유도함으로써 접합을 위한 접합 영역을 준비하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 또한 용접부 시작, 용접부 크레이터, 및/또는 다른 용접부 결함들에서 용접부 금속의 일부를 제거하기 위해 접합 영역 상으로 접합 마무리기를 유도하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 용접부는 제1 금속 기판을 제2 금속 기판과 접합한다. 용접부는 상부 용접면 및 하부 용접면을 포함한다. 일부 예들에서, 상부 용접면은 제1 금속 기판의 상면에 대해 그리고 제2 금속 기판의 상면에 대해 리세싱되고, 저부 용접면은 제1 금속 기판의 저면에 대해 그리고 제2 금속 기판의 저면에 대해 리세싱된다.
다양한 실시예들에서, 제1 금속 기판 및 제2 금속 기판은 동일한 두께 또는 상이한 두께들을 가질 수 있다. 특정 실시예들에서, 용접부는 제1 금속 기판을 제2 금속 기판과 접합한다. 용접부는 상부 용접면 및 하부 용접면을 포함한다. 일부 예들에서, 상부 용접면은 제1 금속 기판의 상면에 대해 그리고 제2 금속 기판의 상면에 대해 더 두껍고, 저부 용접면은 제1 금속 기판의 저면에 대해 그리고 제2 금속 기판의 저면에 대해 더 두껍다. 제1 금속 기판의 상면 및 제2 금속 기판의 상부를 넘어서는 가외의 용접부 금속 두께는 선택 사항으로서 0.2 mm 이하 및/또는 제1 금속 기판과 제2 금속 기판 둘 모두의 두께의 10% 이하이다. 제1 금속 기판의 저면 및 제2 금속 기판의 저부를 넘어서는 추가의 용접부 금속 두께는 선택 사항으로서 0.2 mm 이하 및/또는 제1 금속 기판과 제2 금속 기판 둘 모두의 두께의 10% 이하이다.
특정 실시예들에 따르면, 용접부는 제1 금속 기판을 제2 금속 기판과 접합한다. 용접부는 용접부 두께를 포함하고, 용접부 두께는 제1 금속 기판의 두께로부터 제2 금속 기판의 두께까지 전이된다. 일부 실시예들에서, 용접부 두께는 선택 사항으로서 제1 금속 기판의 두께 또는 제2 금속 기판의 두께의 적어도 하나 미만이다.
일부 실시예들에서, 제1 금속 기판 및 제2 금속 기판은 동일한 두께 또는 상이한 두께들을 가진다. 다양한 실시예들에서, 용접부 두께는 선택 사항으로서 제1 금속 기판의 두께 또는 제2 금속 기판의 두께 중 하나보다 더 크다. 특정 실시예들에서, 용접부는 게이지가 동일하든 상이하든 관계없이 제1 금속 기판을 제2 금속 기판과 접합한다. 일부 예들에서, 용접부 금속의 일부는 용접부 시작, 용접부 크레이터, 및/또는 다른 용접부 금속 결함 위치들에서 제거된다.
본원에서 설명된 다양한 구현예들은 추가적인 시스템들, 방법들, 특징들 및 이점들을 포함할 수 있으며, 본원에서 반드시 명시적으로 개시될 수는 없지만, 다음의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 및 첨부 도면들을 검토하면 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 모든 시스템들, 방법들, 특징들, 및 이점들은 본 개시 내에 포함되고 첨부된 청구범위에 의해 보호되는 것으로 의도된다.
본 명세서는 다음의 첨부된 도면들을 참조하며, 여기서 상이한 도면들에서의 동일한 참조 부호들의 사용은 동일하거나 유사한 구성요소들을 예시하는 것으로 의도된다.
도 1은 실시예들에 따른 절단 헤더 및 접합 헤더를 갖는 금속 접합기를 갖는 금속 접합기 시스템을 도시한다.
도 2는 금속 접합기를 이용한 접합 공정 전의 도 1의 금속 접합기 시스템을 도시한다.
도 3은 실시예들에 따른 접합 공정의 준비 스테이지 동안의 도 1의 가공 시스템의 금속 접합기를 도시한다.
도 4는 실시예들에 따른 접합 공정의 접합 스테이지 동안의 도 1의 금속 접합기를 도시한다.
도 5는 실시예들에 따른 도 1의 금속 접합기 시스템으로 금속 기판들을 접합하는 방법의 흐름도이다.
도 6은 실시예들에 따른 클리너 헤드, 홀더들, 및 금속 절단 헤더를 갖는 금속 접합기 시스템을 도시한다.
도 7은 실시예들에 따른 도 6의 금속 접합기 시스템으로 금속 기판들을 접합하는 방법의 흐름도이다.
도 8은 실시예들에 따른 도 7의 방법의 입력 스테이지 동안의 금속 기판들의 단부도이다.
도 9는 실시예들에 따른 도 7의 방법의 고정 스테이지 동안의 도 6의 금속 접합기 시스템의 단부도이다.
도 10은 실시예들에 따른 도 7의 방법의 접합부 준비 스테이지 동안의 도 6의 금속 접합기 시스템의 측면도이다.
도 11은 실시예들에 따른 접합부 준비 스테이지 동안의 도 6의 금속 접합기 시스템의 클리너 헤드의 측면도이다.
도 12는 실시예들에 따른 도 6의 클리너 헤드의 저면도이다.
도 13은 실시예들에 따른 도 7의 방법의 접합부 형성 스테이지 동안의 도 6의 금속 접합기 시스템의 단부도이다.
도 14는 실시예들에 따른 도 7의 방법의 접합부 형성 스테이지 동안의 금속 기판들의 상면도이다.
도 15는 실시예들에 따른 도 7의 방법의 용접부 형성 스테이지 동안의 도 6의 금속 접합기 시스템의 단부도이다.
도 16은 실시예들에 따른 동일한 게이지를 갖는 금속 기판들로 도 6의 금속 접합기 시스템에 의해 형성된 용접부의 단부도이다.
도 17은 실시예들에 따른 상이한 게이지들을 갖는 금속 기판들로 도 6의 금속 접합기 시스템에 의해 용접부의 단부도이다.
도 18은 실시예들에 따른 도 7의 방법의 용접부 형성 스테이지 동안의 도 6의 금속 접합기 시스템의 측면도이다.
도 19는 실시예들에 따른 도 7의 방법의 용접 마무리 스테이지 동안의 금속 기판의 상면도이다.
도 20은 도 7의 방법의 출력 스테이지 동안의 동일한 게이지를 갖는 접합된 금속 기판들의 단부도 및 상면도이다.
도 21은 도 7의 방법의 출력 스테이지 동안의 상이한 게이지들을 갖는 접합된 금속 기판들의 단부도 및 상면도이다.
도 22는 도 7의 방법의 출력 스테이지 동안의 접합된 금속 기판들의 상면도이다.
도 23은 도 7의 방법의 출력 스테이지 동안의 접합된 금속 기판들의 상면도이다.
도 24는 도 7의 방법의 출력 스테이지 동안의 접합된 금속 기판들의 상면도이다.
도 25는 도 7의 방법의 출력 스테이지 동안의 접합된 금속 기판들의 상면도이다.
실시예들의 대상은 법에 명시된 요건을 충족하기 위해 본원에서 구체적으로 설명되지만, 본 설명은 반드시 본 청구범위의 범위를 제한하도록 의도되지는 않는다. 청구 대상은 다른 방법들로 구체화될 수 있고, 상이한 요소들 또는 단계들을 포함할 수 있으며, 다른 기존의 또는 장차 기술들과 함께 사용될 수 있다. 본 설명은 개별적인 단계들의 순서 또는 요소들의 배열이 명백하게 설명될 때를 제외하고는 다양한 단계 또는 요소 사이 임의의 특정한 순서 또는 배열을 암시하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 특히, "위", "아래", "맨 위", "바닥","좌측", "우측", “전방", 및 "후방"과 같은 방향 참조들은 구성요소들 및 방향들이 참조되는 도면(또는 도면들)에 도시되고 설명된 바와 같은 배향을 참조하는 것으로 의도된다.
본 설명에서, 알루미늄 산업 지정, 이를테면 "시리즈" 또는 "7xxx"에 의해 식별되는 합금들이 참조된다. 알루미늄 및 이의 합금을 명명하고 식별하는 데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 시스템의 이해를 위해, "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" 또는 "Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot" - 양자는 알루미늄 협회에 의해 발행됨 - 을 참조한다.
두 개(또는 그 이상)의 금속 기판들을 함께 접합하기 위한 금속 접합기 시스템이 본원에서 설명된다. 일부 실시예들에서, 금속 기판들은 금속 접합기 시스템 전에 전단 절단 또는 기계적 절단을 거칠 수 있다. 금속 접합기 시스템은 임의의 적합한 금속 기판들을 접합하기 위해 사용될 수 있지만, 이는 특히 알루미늄 및/또는 알루미늄 합금뿐만 아니라, 강 및/또는 강 합금인 금속 기판들을 접합하는 데 유용할 수 있다. 다양한 비제한적 예들에서, 금속 기판들은 1xxx 시리즈 알루미늄 합금, 2xxx 시리즈 알루미늄 합금, 3xxx 시리즈 알루미늄 합금, 4xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 7xxx 시리즈 알루미늄 합금, 및/또는 8xxx 시리즈 알루미늄 합금, 및/또는 다양한 다른 유형들의 금속 물질들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 알루미늄 및 알루미늄 합금을 포함할 수 있다. 다른 비제한적인 예로서, 특정 실시예들에서, 금속 기판들은 강, 탄소 강, 이중상 강, 및/또는 고급 고강도 강을 포함하지만 이에 제한되지 않는 자동차 산업에서 사용되는 고강도 강을 포함할 수 있다. 특정 비제한적 예들에서, 각 금속 기판의 게이지 또는 두께는 0.3 mm 내지 6 mm일 수 있지만, 이러한 범위 내의 또는 이러한 범위 밖의 다양한 다른 게이지가 이용될 수 있다. 금속 기판들은 동일한 물질(예를 들어, 동일한 알루미늄 합금) 또는 상이한 물질들(예를 들어, 두 개의 상이한 알루미늄 합금)일 수 있다. 금속 기판들은 용접부 또는 접합부가 동일한 두께 또는 상이한 두께를 갖는 금속 기판들 사이에 형성될 수 있도록 원하는 대로 동일한 게이지를 갖거나 상이한 게이지를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 금속 기판들은 금속 시트들일 수 있지만, 다른 예들에서는 반드시 시트일 필요는 없다. 일부 비제한적인 예들에서, 금속 접합기 시스템은 두 개의 금속 코일들을 함께 접합하는 데 이용될 수 있다.
금속 접합기 시스템은 절단 헤더 및 접합 헤더를 갖는 금속 접합기를 포함한다. 금속 접합기는 또한 클리닝 헤더 및/또는 접합부 마무리기를 포함할 수 있다. 금속 접합기 시스템은 절단 헤더 및 접합 헤더에 통신가능하게 결합되는 전원을 포함할 수 있다. 금속 접합기 시스템은 또한 금속 접합기와 통신가능하게 결합되고 준비 스테이지, 접합 스테이지, 및/또는 용접 마무리 스테이지를 포함하는 접합 공정 동안 금속 접합기를 제어할 수 있는 제어기를 포함할 수 있다. 다양한 양태들에서, 접합기 헤더는 접합 공정 동안 접합 헤더가 절단 헤더와 이동하도록 절단 헤더에 연결된다. 다양한 양태들에서, 절단 헤더는 준비 스테이지에서의 절단 공정 동안 절단 헤더가 클리닝 헤더와 이동하도록 클리닝 헤더에 연결되지만, 다른 예들에서는 반드시 필요한 것은 아니다.
특정 예들에서, 접합 공정의 준비 스테이지 동안, 절단 헤더는 제1 레이저 빔을 접합 영역 상으로 유도함으로써 접합부의 형성을 위한 접합 영역을 준비할 수 있다. 일부 예들에서, 제어기는 제1 레이저 빔이 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 페잉 에지들(faying edges) 사이에 간극을 형성하도록 준비 스테이지 동안 절단 헤더를 제어한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어기는 또한 윤활제, 그리스, 지문 등과 같은 오염물을 제거하고/하거나 그 외 접합부의 형성을 위해 상면 및 저면을 준비하기 위해 제1 레이저 빔이 제1 금속 기판 및 제2 금속 기판의 상면 및 저면 상으로 유도되도록 준비 스테이지 동안 절단 헤더를 제어할 수 있다.
다양한 예들에서, 접합 공정의 접합 스테이지 동안, 접합 헤더는 제2 레이저 빔을 접합 영역 상으로 유도함으로써 접합부(용접부로도 지칭됨)를 형성할 수 있다. 제2 레이저 빔은 원하는 대로 빔 크기, 빔 강도, 빔 패턴, 및/또는 다른 적합한 특성들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 제1 레이저 빔과 상이한 적어도 하나의 특성을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기는 제2 레이저 빔이 접합 영역의 일부를 가열하고 용접부를 형성하도록 접합 헤더를 제어한다. 특정 양태들에서, 제어기는 제2 레이저 빔이 접합 영역을 형성하는 금속 기판(들)의 두께보다 작은 두께를 갖는 용접부를 형성하도록 접합 헤더를 제어한다. 다양한 양태들에서, 제어기는 제2 레이저 빔이 접합 영역을 형성하는 금속 기판(들)의 상면에 대해 리세싱되고/되거나 접합 영역을 형성되는 금속 기판(들)의 저면에 대해 리세싱된 용접부를 형성하도록 접합 헤더를 제어한다. 다양한 양태들에서, 제어기는 제2 레이저 빔이 접합 영역을 형성하는 금속 기판(들)의 상면에 대해 용접 금속에서 가외의 두께 및/또는 접합 영역을 형성하는 금속 기판(들)의 저면에 대해 가외의 두께를 갖는 용접부를 형성하도록 접합 헤더를 제어한다. 제1 금속 기판의 상면 및 제2 금속 기판의 상부를 넘어서는 추가의 용접부 금속 두께는 선택 사항으로서 0.2 mm 이하 또는 제1 금속 기판과 제2 금속 기판 둘 모두의 두께의 10% 이하이다. 제1 금속 기판의 저면 및 제2 금속 기판의 저부를 넘어서는 추가의 용접부 금속 두께(용접부 보강재)는 선택 사항으로서 0.2 mm 이하 또는 제1 금속 기판과 제2 금속 기판 둘 모두의 두께의 10% 이하이다.
본원에서 설명되는 금속 접합기 시스템은 단일 금속 접합기가 접합부를 위한 접합 영역을 준비하고 접합부를 형성하는 둘 모두를 할 수 있기 때문에 두 개의 금속 기판들 사이에 접합부가 형성되는 속도를 개선할 수 있다. 일부 실시예들에서, 본원에서 설명되는 금속 접합기 시스템은 분당 적어도 3 미터의 용접 속도로 작동할 수 있다. 일부 경우들에서, 본원에서 설명되는 금속 접합기 시스템은 분당 20 미터 이하의 용접 속도로 작동할 수 있다. 추가 실시예들에서, 금속 접합기 시스템은 분당 60 미터의 용접 속도로 작동할 수 있다. 추가적으로, 금속 접합기 시스템의 금속 접합기는 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 이용함으로써 금속 기판의 표면의 품질을 개선할 수 있다. 금속 접합기 시스템은 또한 접합 공정 및/또는 접합된 금속 기판의 후속 가공을 사용할 때 금속 손실을 최소화하거나 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 접합부를 절단 및 형성하기 위해 사용되는 레이저 빔은 접합부를 형성하는 데 금속 기판의 최소 파편 및/또는 손실을 생성할 수 있다. 추가적으로, 금속 접합기 시스템에 의해 형성되는 용접부들은 감소된 두께를 갖기 때문에, (예를 들어, 0.2 mm 또는 금속 기판 두께의 10% 초과의 과잉 용접부 보강재로 인해) 후속 가공은 중단될 필요가 없고, 그 외 기존의 기계적 접합 시 그렇지 않았다면 존재할 더 두꺼운 접합부 섹션을 처리할 필요가 없다. 본원에서 설명되는 금속 접합기 시스템들은 또한 화학 용매 필요 없이 금속 기판들 사이의 접합부의 형성을 가능하게 할 수 있다. 특정 양태들에서, 준비 및 접합이 매우 연속적으로 이루어지기 때문에 공정은 감소된 가공 시간을 가질 수 있다.
도 1은 다양한 실시예들에 따른 금속 접합기 시스템(100)의 예를 도시하고, 도 2 내지 도 4는 접합 공정의 다양한 스테이지들 동안의 금속 접합기 시스템(100)을 도시한다. 금속 접합기 시스템(100)은 제1 금속 기판(104A)을 제2 금속 기판(104B)과 접합하는 접합 영역(106)에 용접부(116)를 선택적으로 형성하는 금속 접합기(102)를 포함한다. 금속 접합기 시스템(100)은 또한 전원(136) 및 제어기(134)를 포함할 수 있다.
제1 금속 기판(104A) 및 제2 금속 기판(104B)은 원하는 대로 다양한 적합한 금속들일 수 있고, 제1 금속 기판(104A)의 금속이 제2 금속 기판(104B)의 금속과 동일할 필요는 없다. 다양한 예들에서, 제1 금속 기판(104A)은 금속 기판의 제1 코일의 일부일 수 있고, 제2 금속 기판(104B)은 금속 기판의 제2 코일의 일부일 수 있다. 제1 금속 기판(104A) 및/또는 제2 금속 기판(104B)에 적합한 다양한 금속들은 원하는 대로 알루미늄, 알루미늄 합금, 강, 스테인리스 강, 또는 다른 금속들을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 도 2 내지 도 4에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제1 금속 기판(104A) 및 제2 금속 기판(104B)은 각각 상면(124), 저면(122), 및 상면(124)과 저면(122) 사이에서 연장되는 에지면(126)을 포함한다. 아래에서 상세히 논의되는 바와 같이, 다양한 양태들에서, 접합 영역(106)은 상면들(124)의 적어도 일부, 저면들(122)의 적어도 일부, 및 에지면들(126)을 포함할 수 있다.
일부 예들에서, 그리고 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 코팅(120)(또는 다른 오염물)은 상면들(124), 저면들(122), 또는 에지면들(126) 중 하나 이상의 부분들 상에 있을 수 있다. 일부 실시예들에서, 코팅(120)은 표면들 상에 의도적으로 제공될 수 있거나, 사전 핸들링 또는 가공의 부산물로서 표면들 상에 제공될 수 있다. 일부 예들로서, 코팅(120)은 그리스, 윤활제, 지문, 먼지, 오물, 오일 등과 같은 접합 공정에 대한 오염물일 수 있다. 아래에서 상세히 논의되는 바와 같이, 접합 공정 동안, 금속 접합기 시스템(100)은 코팅(120)의 일부를 적어도 부분적으로 제거할 수 있으며, 이는 용접부(116) 형성을 개선하고 금속 기판(들)의 표면 품질을 개선할 수 있다.
도 1을 참조하면, 금속 접합기(102)는 절단 헤더(110) 및 접합 헤더(108)를 포함한다. 다양한 양태들에서, 절단 헤더(110)는 전원(136)과 통신가능하게 결합되어 전원(136)이 절단 헤더(110)에 전력을 공급하고, 절단 헤더(110)는 접합 공정 동안 접합 영역(106) 상으로 제1 레이저 빔(112)을 유도할 수 있다. 유사하게, 접합 헤더(108)는 전원(136)과 통신가능하게 결합되어 전원(136)이 접합 헤더(108)에 전력을 공급하고, 접합 헤더(108)는 접합 공정 동안 접합 영역(106) 상으로 제2 레이저 빔(114)을 유도할 수 있다. 다양한 양태들에서, 절단 헤더(110)로부터의 제1 레이저 빔(112)의 적어도 하나의 특성은 접합 헤더(108)로부터의 제2 레이저 빔(114)과 상이할 수 있다. 특정 실시예들에서, 적어도 하나의 특성은 접합 영역(106) 상으로 유도되는 빔의 빔 강도, 빔 크기, 또는 패턴을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 비제한적인 예들에서, 제1 레이저 빔(112)의 빔 크기는 제2 레이저 빔(114)의 빔 크기보다 작다.
접합 헤더(108)는 접합 헤더(108)가 절단 헤더(110)와 이동하도록 절단 헤더(110)에 연결된다. 선택 사항으로서, 접합 헤더(108)는 금속 접합기(102)가 이동 방향(118)으로 이동함에 따라, 접합 헤더(108)가 제2 레이저 빔(114)을 유도하게 하는 접합 영역(106)의 부분이 절단 헤더(110)가 제1 레이저 빔(112)을 유도하게 하는 접합 영역(106)의 부분과 실질적으로 동일하도록 절단 헤더(108)에 연결된다. 도 1의 예에서, 지지부(138)는 접합 헤더(108)를 절단 헤더(110)와 접합하지만, 다른 예들에서는, 다양한 다른 적합한 디바이스들 또는 메커니즘들이 접합 헤더(108)가 절단 헤더(110)와 이동하도록 접합 헤더(108)를 절단 헤더(110)과 연결할 수 있다. 다양한 양태들에서, 절단 헤더(110)에 연결된 접합 헤더(108)는 단일 전원이 이용될 수 있게 할 수 있다. 연결된 헤더들은 또한, 단일 셋업 및 교정 단계가 선택 사항으로서 이용될 수 있기 때문에, 기존의 접합기 시스템들에 비해 금속 접합기(102)를 셋업하고 교정하는데 더 적은 시간이 소요될 수 있다. 금속 접합기(102)의 연결된 헤더들은 또한 조작자 개입 필요 없이 금속 접합기(102)가 접합 공정을 완료할 수 있게 할 수 있다.
제어기(134)는 접합 헤더(108) 및 절단 헤더(110)와 통신가능하게 결합된다. 제어기(134)는 선택 사항으로서 전원(136)과 통신가능하게 결합될 수 있다. 아래에서 상세히 논의되는 바와 같이, 제어기(134)는 접합 공정 동안 금속 접합기(102)를 선택적으로 제어할 수 있다.
제어기(134)는 범용 처리 유닛, 접합 제어 분석 및/또는 금속 접합 적용례들을 위해 특별히 설계된 프로세서, 무선 통신을 위해 특별히 설계된 프로세서(이를테면 Cypress Semiconductor의 Programmable System On Chip), 또는 다른 적합한 프로세서들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 메모리는 제어기(134)와 제공될 수 있지만, 다른 예들에서는 반드시 필요한 것은 아니다. 포함될 때, 메모리는 장기 저장 메모리 및/또는 단기 작업 메모리를 포함할 수 있고, 메모리는 프로세서 명령어들의 작업 세트를 저장하기 위해 제어기(134)에 의해 사용될 수 있다(즉, 프로세서는 데이터를 메모리에 기록할 수 있다). 일부 양태들에서, 메모리는 디스크 기반 저장 디바이스, 및/또는 메모리 디스크, USB 드라이브, 플래시 드라이브, 원격 연결 저장 매체, 가상 디스크 드라이브 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 여러 다른 유형의 저장 매체들 중 하나를 포함할 수 있다. 통신 회로/유닛, 선택 사항적 디스플레이, 선택 사항적 스피커, 및/또는 전력 저장 유닛을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 다른 특징들이 또한 제어기(134)에 포함될 수 있다. 일부 양태들에서, 제어기(134)의 구성요소들의 일부 또는 전부는 동일한 인클로저 내와 같은 단일 패키지 또는 센서 수트 내에 함께 포함될 수 있다. 추가적인 또는 대안적인 양태들에서, 구성요소들 중 일부는 인클로저에 함께 포함될 수 있고, 다른 구성요소들은 별개일 수 있다(즉, 제어기(134)는 분산 시스템일 수 있다). 제어기(134)의 다른 구성들이 원하는 대로 이용될 수 있다. 다양한 양태들에서, 제어기(134)는 접합 영역(106)에 대한 금속 접합기(102), 제1 레이저 빔(112), 제2 레이저 빔(114)의 위치 또는 배향, 금속 접합기(102)의 용접 속도, 접합 공정의 준비 스테이지 동안 형성되는 간극의 크기, 접합 공정의 접합 스테이지 동안 금속 접합기(102)에 의해 형성되는 용접부의 두께, 이들의 조합, 또는 금속 접합기 시스템(100)의 다른 적합한 특징들 중 적어도 하나를 접합 공정 동안 원하는 대로 제어하기 위해 접합 헤더(108) 및 절단 헤더(110)와 데이터를 통신한다.
선택 사항으로서, 그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 접합기 시스템(100)은 차폐 가스 노즐(111)을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 차폐 가스 노즐(111)은 용접부(116) 측에 차폐 가스(113)를 제공할 수 있다. 차폐 가스 노즐(111)은 포함될 때, 선택 사항으로서 임의의 용접 품질 모니터링 및/또는 스캐닝을 차단하지 않을 수 있다. 차폐 가스 노즐(111)은 접합 헤더(108) 및/또는 절단 헤더(110)에 연결될 수 있지만, 다른 실시예들에서는 반드시 그럴 필요는 없다. 다른 실시예들에서, 차폐 가스 노즐(111)은 생략될 수 있다.
도 5는 금속 접합기 시스템(100)으로 제1 금속 기판(104A)을 제2 금속 기판(104B)과 접합하는 접합 공정의 다양한 스테이지들을 도시하고, 도 2 내지 도 4는 다양한 스테이지들 동안의 금속 접합기 시스템(100)을 도시한다.
블록 502 및 도 5를 참조하면, 접합 공정의 접합 영역 형성 스테이지는 접합 영역(106)을 형성하기 위해 제1 금속 기판(104A)을 제2 금속 기판(104B)에 대해 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 접합 영역(106)을 형성하는 단계는 제1 금속 기판(104A)의 에지면(126)이 제2 금속 기판(104B)의 에지면(126)과 접하도록 제1 금속 기판(104A)을 제2 금속 기판(104B)에 대해 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 선택 사항으로서, 블록 502는 초기에 금속 접합기(102)를 접합 영역(106)에 대해 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 다양한 양태들에서, 초기에 금속 접합기(102)를 위치시키는 단계는 금속 접합기(102)가 페잉 에지면들(126)과 실질적으로 정렬되도록 금속 접합기(102)를 위치시키는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 금속 접합기(102)는 초기에 금속 기판들(104A-B)의 상면들(124) 위에 위치될 수 있지만, 다른 예들에서 금속 접합기(102)는 초기에 금속 기판들(104A-B)의 저면들(122) 아래에 위치될 수 있다.
도 5의 블록 504 및 도 3을 참조하면, 접합 공정의 준비 스테이지는 금속 접합기(102)의 절단 헤더(110)로 접합부의 형성을 위한 접합 영역(106)을 준비하는 단계를 포함할 수 있다. 다양한 예들에서, 제어기(134)는 제1 레이저 빔(112)을 접합 영역(106) 상으로 유도하도록 절단 헤더(110)를 제어한다. 다양한 실시예들에서, 제어기(134)는 제1 레이저 빔(112)이 에지면들(126)에 근접한 제1 금속 기판(104A) 및 제2 금속 기판(104B)의 부분들을 절단하고 제1 금속 기판(104A)을 제2 금속 기판(104B) 사이에 간극(140)을 형성하도록 제1 레이저 빔(112)을 유도하도록 절단 헤더(110)를 제어한다. 특정 양태들에서, 제어기(134)는 제1 레이저 빔(112)에 의해 형성된 간극(140)이 약 0.5 mm 이하, 이를테면 약 0.4 mm 이하, 이를테면 약 0.3 mm 이하, 이를테면 약 0.2 mm 이하, 이를테면 약 0.1 mm 이하의 간극 폭(128)을 갖도록 절단 헤더(110)를 제어한다. 다른 실시예들에서, 간극 폭(128)은 선택 사항으로서 0.4 mm 초과, 이를테면 0.5 mm 초과일 수 있고/있거나, 원하는 대로 임의의 다른 간극 폭(128)으로 있을 수 있다. 특정 양태들에서, 절단 헤더(110)는 러프(고속) 레이저 절단부를 생성하도록 제어되며, 이는 금속 기판들(104A-B)이 함께 배치될 때 마이크로보이드를 생성할 수 있다. 이러한 예들에서, (접합 헤더(108)의 레이저에 의해 생성되는) 용융 금속은 용접 동안 이들 보이드 내로 위킹(wicking)되고, 보이드 자체는 금속 기판들과 거의 동일하거나 그보다 작은 용접부의 두께에 기여한다. 일부 실시예들에서, 용접부는 하나 또는 둘 모두의 금속 기판의 두께보다 최대 약 10%, 예를 들어, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10% 더 큰, 그리고 그 안의 임의의 범위들의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 용접부는 하나 또는 둘 모두의 금속 기판보다 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 예를 들어 약 0.1 mm, 약 0.2 mm, 약 0.3 mm, 약 0.4 mm, 약 0.5 mm 더 큰 두께, 또는 이들 사이의 임의의 범위들의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 하나 또는 둘 모두의 금속 기판보다 작은 두께의 용접부들은 이를테면 텐션 레벨러들 및 롤러들을 통과함으로써, 하류 장비를 조정하지 않고 용접부가 하류에서 추가로 가공될 수 있게 한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 준비 스테이지 동안, 제어기(134)는 제1 금속 기판(104A) 및/또는 제2 금속 기판(104B)의 상면들(124)의 부분들 및/또는 저면들(122)의 부분들 상으로 제1 레이저 빔(112)을 유도하여 이러한 표면들 상에 존재할 수 있거나 존재하지 않을 수 있는 코팅(120)의 적어도 일부를 제거하도록 절단 헤더(110)를 제어할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어기(134)는 간극(140)이 먼저 형성되거나 코팅(120)이 먼저 제거되는 중 어느 하나이도록 절단 헤더(110)를 제어할 수 있다.
도 5의 블록 506에서 그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 접합 공정의 접합 스테이지 동안, 제어기(134)는 접합 영역(106) 상으로 제2 레이저 빔(114)을 유도하도록 접합 헤더(108)를 제어할 수 있다. 다양한 양태들에서, 접합 헤더(108)는 용접부(116)를 형성하기 위해 간극(140) 내의 금속 기판들(104A-B)의 표면들을 가열하도록 간극(140) 내로 제2 레이저 빔(114)을 유도한다. 다양한 양태들에서, 준비 스테이지에서 간극(140)을 형성함으로써, 금속 접합기 시스템(100)은 제2 레이저 빔(114)이 간극(140) 내로 유도될 수 있기 때문에 최소의 파편 생성 및 개선된 두께로 접합 스테이지 동안 용접부(116)를 형성할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 다양한 양태들에서, 제어기(134)는 제2 레이저 빔(118)에 의해 형성된 용접부(116)가 제1 금속 기판(104A)의 두께(즉, 상면(124)과 저면(122) 사이의 거리) 및/또는 제2 금속 기판(104B)의 두께보다 작은 두께(142)를 갖도록 접합 헤더(108)를 제어한다. 특정 예들에서, 제어기(134)는 제2 레이저 빔(118)에 의해 형성된 용접부(116)가 상면들(124) 및/또는 저면들(122)에 대해 리세싱되는 외부 용접면들(132)을 갖도록 접합 헤더(108)를 제어한다. 일부 실시예들에서, 외부 용접면들(132)은 상면들(124) 및/또는 저면들(122)에 대해 리세싱된 거리(130)만큼 리세싱된다. 감소된 두께를 갖고/갖거나 표면들(124, 122)에 대해 리세싱되는 용접부(116)는 전통적인 접합부들에 비해 금속 기판들(104A-B) 사이에 개선된 접합부를 제공할 수 있는데, 이는 전통적으로 요구되었던 바와 같은 더 두꺼운 접합부에 대해 장비가 조정될 필요 없이 용접부(116)가 (텐션 레벨러와 같은) 다른 장비에 의해 후속적으로 가공될 수 있기 때문이다.
언급된 바와 같이, 접합 공정의 준비 스테이지 및 접합 스테이지 동안, 제어기(134)는 용접 속도로 이동 방향(118)을 따라 이동하도록 금속 접합기(102)를 제어할 수 있다. 일부 비제한적인 예들에서, 용접 속도는 약 3 미터/분 이상, 이를테면 약 20미터/분, 이를테면 약 60 미터/분일 수 있거나, 또는 그 외 원하는 바와 같을 수 있다. 다른 예들에서, 용접 속도는 약 3 미터/분 미만일 수 있다. 접합 공정의 준비 스테이지와 접합 스테이지들이 별도로 설명되었지만, 두 스테이지들은 금속 접합기(102)에 의해 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 1을 다시 참조하면, 접합 공정 동안, 제어기(134)는 절단 헤더(110)가 접합 영역(106)의 제1 부분 상으로 제1 레이저 빔(112)을 유도하면서, 접합 헤더(108)가 접합 영역(106)의 제2 부분 상으로 제2 레이저 빔(114)을 유도하고 금속 접합기(102)가 이동 방향(118)으로 이동하도록 금속 접합기(102)를 제어할 수 있다.
도 6 및 도 8 내지 도 25는 다양한 실시예들에 따른 금속 접합기 시스템(200)의 다른 예들을 도시한다. 금속 접합기 시스템(200)은 금속 접합기 시스템(100)과 실질적으로 유사하고, 절단 헤더(110) 및 접합 헤더(108)를 갖는 금속 접합기(102)를 포함한다. 금속 접합기 시스템(100)과 유사하게, 금속 접합기 시스템(200)은 또한 제어기(134)를 포함한다. 도시되지는 않았지만, 금속 접합기 시스템(200)은 또한 전원을 포함할 수 있다.
금속 접합기 시스템(200)의 지지체(138)와 비교하여, 금속 접합기 시스템(200)의 지지체(238)는 지지체(238)가 하나 초과의 금속 접합기(102)를 지지할 수 있도록 변형된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 금속 접합기 시스템(100)과 비교하여, 금속 접합기 시스템(200)은 또한 적어도 하나의 클리닝 헤더(244) 및 적어도 하나의 홀더(246)를 포함한다. 도 6의 예에서, 금속 접합기 시스템(200)은 두 개의 클리닝 헤더들(244) 및 두 개의 홀더들(246)을 포함하지만, 임의의 원하는 수의 클리닝 헤더(244) 및/또는 홀더(246)가 이용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 클리닝 헤더들(244)은 클리닝 헤더(244)가 적어도 하나의 금속 접합기(102)와 함께 이동하도록 지지체(238)(또는 다른 적합한 구조체)를 통해 적어도 하나의 금속 접합기(102)에 연결된다. 도시된 예에서, 단일 지지체(238)는 둘 모두의 금속 접합기들(102) 및 둘 모두의 클리닝 헤더들(244)을 지지한다. 다른 예들에서, 모든 금속 접합기들(102) 및/또는 클리닝 헤더들(244)이 단일 지지체 상에 지지될 필요는 없다.
도 11 및 도 12에 가장 잘 도시된 바와 같이, 일부 실시예들에서, 각 클리닝 헤더(244)는 클리닝력(252)을 접합부 영역 상으로 유도하도록 구성된 내부 노즐(248), 및 진공력(254)을 제공하고 먼지 공기 및/또는 다른 파편을 흡인하도록 구성된 외부 노즐(250)을 포함한다. 특정 실시예들에서, 클리닝력(252)은 압축 공기, 아세톤, 레이저 빔 또는 다른 적합한 클리닝제 또는 원하는 바와 같은 수단들을 포함하지만 이에 제한되지 않는 클리닝제에 의해 제공될 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 클리닝 헤더(244)는 원하는 바에 따라 클리닝력(252)을 선택적으로 적용할 수 있는 다른 적합한 디바이스들 또는 구성요소들일 수 있다. 비제한적인 예로서, 하나 이상의 클리닝 헤더(244)는 절단 헤더(244)에 평행하게(또는 그 외 원하는 대로) 그리고 절단 헤드(244) 앞에서 이동할 수 있는 와이퍼일 수 있다. 이러한 실시예에서, 와이퍼(예를 들어, 블레이드 또는 다른 적절한 와이퍼 디바이스)는 선택 사항으로서 동일한 유닛에 부착될 수 있고, 와이퍼는 절단 헤더(110) 전에 클리닝력을 적용할 것이다.
일부 실시예들에서, 내부 노즐(248) 및 외부 노즐(250)은 클리닝력(252) 및 진공력(254)이 경사각으로 적용되도록 클리닝되는 표면에 대해 경사각으로 각각 배열된다. 다른 예들에서, 노즐들(248, 250)은 반드시 경사각으로 있을 필요는 없다. 선택 사항으로서, 그리고 도 10에 도시된 바와 같이, 클리닝 헤더(244)는 진공력(254)을 제공하도록 구성된 보충 노즐(255)을 포함한다. 특정 양태들에서, 보충 노즐(255)은 보충 노즐(255)이 제1 레이저 빔(112)을 적용할 때 절단 헤더(110)에 의해 발생된 먼지 및/또는 다른 파편을 수집할 수 있도록 절단 헤더(110)와 수직으로 정렬(또는 이에 근접)하도록 구성된다. 클리닝 헤더들(244)은 금속 접합기(102)와 동일한 금속 기판 측 상에 또는 금속 접합기(102)와 반대편의 금속 기판 측 상에 위치될 수 있다. 특정 실시예들에서, 클리닝 헤더(244)는 클리닝력(252) 및 진공력(254)을 이동 방향(118)으로 금속 접합기(102)로부터 레이저들 앞에 유도하도록 구성된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 클리닝 헤더(244)는 금속 기판으로부터 간극(257)만큼 오프셋될 수 있다. 일부 비제한적인 예들에서, 간극(157)은 1 mm 내지 2 mm일 수 있지만, 다른 실시예들에서는 1 mm 미만 및/또는 2 mm 초과일 수도 있다.
각 홀더(246)는 공정 동안 금속 기판을 파지 및/또는 그 외 홀드하도록 구성된다. 홀더들(246)은 직접 접촉을 초래하기 위한 기계적 그리퍼, 로봇 아암, 또는 원하는 바와 같은 다른 적합한 디바이스들을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 금속 기판을 파지하기 위한 다양한 적절한 메커니즘들 또는 디바이스들일 수 있다.
특정 실시예들에서, 금속 접합기 시스템(200)(및/또는 금속 접합자 시스템(100))은 원하는 대로 다양한 금속 기판들을 접합하기 위해 사용될 수 있다. 일부 비제한적인 예들로서, 금속 접합기 시스템(200)(및/또는 금속 접합기 시스템(100))은 유사하거나 상이한 압연 강 시트, 유사하거나 상이한 압연 알루미늄 시트, 및/또는 원하는 바와 같은 다른 금속 시트 또는 금속 제품을 접합하기 위해 사용될 수 있다.
도 7은 다양한 실시예들에 따른 금속 기판들을 접합하는 방법의 다른 예를 도시한다. 특정 양태들에서, 본 방법은 강 및 알루미늄을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 원하는 바와 같은 다양한 금속 기판들을 접합하는 데 이용될 수 있다. 특정 양태들에서, 본 방법은 개선된 가공 시간(즉, 도 7에 도시된 모든 스테이지들을 수행하는 데 필요한 시간)을 갖는다. 하나의 비제한적인 예에서, 가공 시간은 1분 미만, 이를테면 약 50초일 수 있다. 다른 예들에서, 가공 시간은 원하는 바에 따라 1분 초과 및/또는 50초 미만일 수 있다.
블록 702는 본 방법의 입력 스테이지이다. 도 8을 참조하면, 다양한 실시예들에서, 입력 스테이지 동안, 두 개의 금속 기판들(204A-B)이 초기에 제공된다. 특정 양태들에서, 금속 기판들(204A-B)은 금속 코일들이다. 각 금속 기판(204A-B)은 각자의 고유 식별자를 가질 수 있다. 금속 기판들(204A-B)은 상이한 게이지들, 동일한 게이지, 상이한 합금 유형, 동일한 합금 유형을 가질 수 있고, 냉간 압연 공정으로부터 올 수 있고, 열간 압연 공정으로부터 올 수 있고, 각각 그 자신의 템퍼링 조건(예를 들어, F 템퍼)을 가질 수 있고, 전단 절단, 띠톱 절단, 또는 다른 적합한 절단 기술들을 통해 절단될 수 있고 원하는 바와 같은 임의의 절단 에지 품질을 가질 수 있고/있거나, 원하는 바와 같은 임의의 등급의 금속(예를 들어, 임의의 등급의 강 및/또는 임의의 등급의 알루미늄 압연 시트들)을 포함할 수 있다. 도 8의 실시예에서, 금속 기판들(204A-B)은 상이한 게이지들을 갖는다. 선택 사항으로서, 금속 기판들(204A-B)은 6 mm 이하의 게이지를 갖는다.
블록 704는 본 방법의 고정 스테이지이다. 도 8을 참조하면, 고정 스테이지 동안, 금속 기판들(204A-B)은 각각 금속 홀더들(246)에 의해 홀드된다. 하나의 비제한적인 예에서, 고정 스테이지는 약 10초가 걸릴 수 있지만, 다른 실시예들에서는 반드시 10초일 필요는 없다.
블록 706은 본 방법의 접합부 준비 스테이지이다. 도 6 및 도 9를 참조하면, 접합부 준비 스테이지 동안, 절단 헤더들(110)은 금속 기판들(204A-B)의 부분들을 절단하도록 제1 레이저 빔들(112)을 유도한다. 접합부 준비 스테이지 동안, 클리닝 헤더(244)의 내부 노즐(248)은 클리닝력(252)이 접합부 영역 상에 직접 적용되어 윤활제를 제거하고/하거나 그 외 원하는 바에 따라 접합부 영역을 준비하도록 클리닝제를 유도한다. 전술된 바와 같이, 특정 양태들에서, 절단 헤더(110)는 러프(고속) 레이저 절단부를 생성하도록 제어되며, 이는 금속 기판들(204A-B)이 함께 배치될 때 마이크로보이드(261)(도 14 참조)를 생성할 수 있다. 이러한 예들에서, (접합 헤더(108)의 레이저에 의해 생성되는) 용융 금속은 용접 동안 이들 마이크로보이드(261) 내로 위킹되고, 마이크로보이드(261) 자체는 금속 기판들과 거의 동일하거나 그보다 작은 용접부(116)의 두께에 기여한다. 전술된 바와 같이, 특정 실시예들에서, 용접부는 하나 또는 둘 모두의 금속 기판의 두께보다 최대 약 10%, 예를 들어, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10% 더 큰, 그리고 그 안의 임의의 범위들의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 용접부는 하나 또는 둘 모두의 금속 기판보다 약 0.1 mm 내지 약 0.5 mm, 예를 들어 약 0.1 mm, 약 0.2 mm, 약 0.3 mm, 약 0.4 mm, 약 0.5 mm 더 큰 두께, 또는 이들 사이의 임의의 범위들의 두께를 가질 수 있다. 바람직하게는, 하나 또는 둘 모두의 금속 기판보다 작은 두께의 용접부들은 이를테면 텐션 레벨러들 및 롤러들을 통과함으로써, 하류 장비를 조정하지 않고 용접부가 하류에서 추가로 가공될 수 있게 한다.
접합부 준비 스테이지 동안, 외부 노즐(248)은 클리닝력(252) 및/또는 제1 레이저 빔(112)에 의해 제거된 파편이 제거되도록 진공력(254)을 적용한다. 하나의 비제한적인 예에서, 접합부 준비 스테이지는 약 10초가 걸릴 수 있지만, 다른 실시예들에서는 반드시 10초일 필요는 없다.
블록 708은 본 방법의 접합부 형성 스테이지이다. 하나의 비제한적인 예에서, 접합부 준비 스테이지는 약 5초가 걸릴 수 있지만, 다른 실시예들에서는 반드시 5초일 필요는 없다. 도 13 및 14를 참조하면, 접합부 형성 단계 동안, 적어도 하나의 금속 기판(204A-B), 및 선택 사항으로서 금속 기판들(204A-B) 둘 모두는 금속 기판들(204A-B)의 페잉 에지들 사이에 간극(140)을 형성하도록 서로를 향해 전진된다. 전술된 바와 같이,, 특정 양태들에서, 간극(140)은 약 0.5 mm 이하, 이를테면 약 0.4 mm 이하, 이를테면 약 0.3 mm 이하, 이를테면 약 0.2 mm 이하, 이를테면 약 0.1 mm 이하이다. 다른 실시예들에서, 간극(140)은 0.5 mm 초과이다. 도 14에 도시된 바와 같이, 페잉 에지들은 (예시를 위해 도 14에서 크기가 과장된) 전체 또는 절반 마이크로보이드(261)를 가질 수 있다. 일부 선택 사항적인 예들에서, 접합부 형성 스테이지는 접합부 준비 스테이지(블록 706) 이전에 수행될 수 있다.
블록 710은 본 방법의 용접부 형성 스테이지이다. 도 15 내지 도 18을 참조하면, 용접 형성 스테이지 동안, 접합 헤더(108)는 홀더(246)가 금속 기판들(204A-B)을 제 위치에 홀드하는 동안 금속 기판들(204A-B)을 접합하기 위해 접합 영역 상으로 제2 레이저 빔(114)을 유도한다. 선택 사항으로서, 금속 접합기 시스템(200)은 접합 공정 동안 환경 대기로부터 용접 금속의 직접 접촉을 최소화하고 용접 접합부가 용접될 때 그리고 용접 직후에 용접 접합부에 유해할 수 있는 가스 또는 증기를 제거하기 위해 접합 영역 상으로 퍼지제(예를 들어, 아르곤)를 유도하도록 구성되는 퍼지 노즐(260)을 포함한다. 선택 사항으로서, 용접 형성 스테이지는 접합부 준비 스테이지와 동시에 또는 접합부 준비 스테이지와 별도로(예를 들어, 접합부 영역 위의 별도의 패스에서) 수행될 수 있다.
도 15 및 도 17을 참조하면, 금속 기판들(204A-B)이 상이한 게이지들을 갖는 예들에서, 용접부(116)는 더 두꺼운 게이지 금속 기판보다 더 얇다. 상이한 게이지들을 갖는 이러한 예들에서, 용접 형성 스테이지 동안, 접합 헤더(108)로부터의 제2 레이저 빔(114)은 접합 영역으로부터 오프셋될 수 있고, 더 두꺼운 게이지 금속 기판 상에 적용될 수 있다(예를 들어, 도 15 참조).
도 16을 참조하면, 다른 실시예들에서, 금속 기판(204A)은 금속 기판(204A)과 동일한 게이지를 갖는 금속 기판(204C)과 접합될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 용접부(116)는 선택 사항으로서 0.2 mm 및/또는 금속 기판 두께의 10% 미만의 용접부 보강재를 가질 수 있다. 유사한 게이지들을 갖는 예들에서, 용접부 형성 스테이지 동안, 제2 레이저 빔(114)은 접합부 영역 상에(예를 들어, 금속 기판들 둘 모두 상에) 적용될 수 있다.
블록 712는 본 방법의 용접부 마무리 스테이지이다. 특정 양태들에서, 용접 마무리 스테이지는 선택 사항적일 수 있다. 도 19를 참조하면, 용접 마무리 스테이지 동안, 용접부(116)의 용접부 시작 영역(262) 및 용접부 종료 영역(264)은 용접부 또는 접합부 마무리기(265)를 통해 제거되며, 이는 원하는 바에 따라 다양한 적합한 메커니즘들 또는 디바이스일 수 있다. 일부 비제한적인 예들로서, 용접부 시작 영역(262) 및 용접부 종료 영역(264)은 접합부 마무리기(265)에 의해 펀치, 국부 전단 절단, 레이저 절단, 또는 원하는 바와 같은 다양한 다른 메커니즘들 또는 디바이스들을 통해 제거될 수 있다. 특정 양태들에서, 용접부 시작 영역(262) 및 용접부 종료 영역(264)을 제거하는 것은 응력 위치들을 제거하고 접합된 금속 기판들 상의 용접부 결함들을 제거할 수 있으며, 이에 의해 용접부의 파손 또는 기계 가공에 대한 손상을 유발하지 않고(또는 최소화하여) 추가적인 가공에 대한 적합성을 개선한다. 일부 실시예들에서, 용접부 시작 영역(262) 및 용접부 종료 영역(264)이 제거된 접합된 금속 기판들은 600 mm 내지 1200 mm 범위의 다양한 직경들을 갖는 가공 롤러 세트를 용접부에서 파손 없이 적어도 50회 상하로, 예를 들어, 약 50회, 약 60회, 약 70회, 약 80회, 약 90회, 또는 100회 또는 그 사이의 임의의 범위들로 통과할 수 있다.
블록 714는 본 방법의 출력 스테이지이다. 도 20은 출력 스테이지에서 (동일한 게이지를 갖는) 금속 기판들(204A 및 204C)을 도시하고, 도 21은 출력 스테이지에서 (상이한 게이지들을 갖는) 금속 기판들(204A-B)을 도시한다. 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 다양한 실시예들에서, 출력 스테이지에서, 용접부(116)의 두께는 금속 기판들 중 적어도 하나의 두께 미만이고, 선택 사항으로서 금속 기판들 둘 모두의 두께 미만이다. 다양한 실시예들에서, 출력 스테이지에서, 용접부(116)의 두께는 금속 기판들 중 적어도 하나의 두께 초과이고, 선택 사항으로서 금속 기판들 둘 모두의 두께 초과이며, 용접부 보강재는 동일한 게이지를 갖는 용접부들에 대한 금속 기판 두께의 10% 또는 0.2 mm 미만의 범위 내이다.
도 6의 금속 접합기 시스템(200)이 (각각 절단 헤더(110)를 갖는) 두 개의 금속 접합부들(102) 및 적어도 하나의 클리닝 헤더(244)를 포함하는 실시예들에서, (예를 들어, 금속 접합기들(102) 중 하나의) 단일 절단 헤더(110) 및 클리닝 헤더(244)가 제1 패스에서 사용될 수 있고, (다른 금속 접합기(102)의) 제2 절단 헤더(110) 및 클리닝 헤더(244)가 제2 패스에서 사용될 수 있거나, 또는 금속 접합기들(102)의 둘 모두의 쌍들(그리고 이와 같이 둘 모두의 절단 헤더들(110)) 및 클리닝 헤더들(244)이 동시에 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 한 번에 한 쌍 초과의 금속 접합기(102) 및 클리닝 헤더(244)를 사용하는 것은 비선형 형상들의 절단을 시간 경과에 따라 더 용이하게 그리고/또는 더 정확하게 할 수 있다.
도 22 내지 25는 가공 방향(270)에 대한 용접부들(116)의 다양한 배향들의 비제한적인 예들을 도시하고, 이는 금속 접합기 시스템(100) 또는 금속 접합기 시스템(200)을 통해 초래될 수 있다. 도시된 바와 같이, 용접부들(116)은 수직이거나, 경사지거나, 만곡되거나, 또는 원하는 바와 같은 다른 형상들 또는 배향들을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 수직이 아닌 용접부(116)는 여전히 현재 기계적 접합 방법들보다 적은 금속의 제거를 필요로 하면서, 임의의 시간에 하류 롤러들(274)(또는 다른 가공)로부터 압력을 받는 용접부의 부분을 최소화할 수 있다.
도 21은 가공 방향(270)에 실질적으로 수직인 용접부(116)의 예를 도시한다. 특정 실시예들에서, 도 21의 용접부(116)는 유사하거나 상이한 게이지 금속 기판들을 접합하기에 적합할 수 있다.
도 22는 가공 방향(270)에 대해 만곡된 용접부(116)의 예를 도시한다. 도 22에 도시된 바와 같이, 가공 중에, 용접부(116)의 제1 부분(272)은 용접부(116)의 다른 부분들 전에 롤러(274)(또는 다른 가공 장비)와 체결될 수 있다. 도 22의 용접부(116)는 유사하거나 상이한 게이지 금속 기판들을 접합하기에 적합할 수 있다.
도 23은 가공 방향(270)에 대해 수직이거나 정사각에 있는 용접부(116)의 예를 도시한다. 도 24는 가공 방향(270)에 대해 경사각으로 있는 용접부(116)의 예를 도시한다. 도 24의 용접부(116)는 유사한 게이지들을 접합하기에 적합할 수 있다. 하나의 비제한적인 예에서, 경사각은 가공 방향(270)에 대해 5° 이하, 이를테면 4° 이하, 이를테면 3° 이하, 이를테면 2° 이하, 이를테면 1° 이하일 수 있다. 또한, 다른 실시예들에서, 경사각은 5도 초과일 수 있다. 일부 비제한적인 예들로서, 경사각은 0° 초과 내지 90° 미만일 수 있다. 다른 실시예들에서, 용접부(116)는 가공 방향(270)에 대해 원하는 바와 같은 임의의 다른 각도로 있을 수 있다.
도 25는 가공 방향(270)에 대해 만곡된 다른 용접부(116)의 예를 도시한다. 도 23의 용접부(116)에 비해, 도 25의 용접부(116)의 제1 부분(272)은 감소된 길이를 갖는다. 도 25의 용접부(116)는 유사하거나 상이한 게이지 금속 기판들을 접합하기에 적합할 수 있다.
본원에서 설명된 개념들에 따른 다양한 예시적인 실시예들에 대한 추가적인 설명을 제공하는 "예시들"로서 명시적으로 열거되는 적어도 일부를 포함하는 예시적인 실시예들의 집합이 아래에 제공된다. 이러한 예시들은 상호 배타적이거나, 포괄적이거나, 또는 제한적인 것으로 의도되지 않고; 본 개시는 이러한 예시적인 예시들에 제한되지 않는 것이 아니라, 허여되는 청구항들 및 이들의 균등물들의 범위 내의 모든 가능한 수정들 및 변형들을 포함한다.
예시 1. 금속 접합기 시스템으로서, 전원; 및 금속 접합기를 포함하며, 금속 접합기는: 전원에 통신가능하게 결합되고, 금속 접합기로부터 접합 영역 상으로 제1 레이저 빔을 유도함으로써 접합부를 형성하기 위한 접합 영역을 준비하도록 구성된 절단 헤더; 및 전원에 통신가능하게 결합되고, 금속 접합기로부터 접합 영역 상으로 제2 레이저 빔을 유도함으로써 접합 영역에서 접합부를 형성하도록 구성된 접합 헤더를 포함하되, 접합 헤더는 접합 헤더가 절단 헤드와 함께 이동하도록 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기.
예시 1a. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 금속 접합기는 클리닝 헤더로부터 접합 영역 상으로 클리닝력을 유도함으로써 접합 영역을 준비하도록 구성된 클리닝 헤더를 더 포함하는 것인, 금속 접합기 시스템.
예시 1b. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 헤더는 접합 헤더가 절단 헤더와 동시에 또는 별도로 이동하도록 클리닝 헤더가 부착되어 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기 시스템.
예시 1c. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 금속 접합기는 전원에 통신가능하게 결합되고 접합부의 용접 시작 및 크레이터(crater) 영역들에서 금속을 제거하도록 구성된 접합부 마무리기를 더 포함하는 것인, 금속 접합기 시스템.
예시 2. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 영역은 금속 접합 공정 동안 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 페잉 에지들(faying edges)에 의해 형성되는 것인, 금속 접합기 시스템.
예시 3. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 금속 접합기에 통신가능하게 결합된 제어기를 더 포함하되, 제어기는 제1 레이저 빔이 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 페잉 에지들 사이에 간극을 형성하도록 절단 헤더를 제어하도록 구성되고, 간극은 0.5 mm 미만인 것인, 금속 접합기 시스템.
예시 4. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 영역은 제1 금속 기판 및 제2 금속 기판 각각의 상면 및 저면을 더 포함하고, 금속 접합기 시스템은 금속 접합기에 통신가능하게 결합되는 제어기를 더 포함하며, 제어기는 제1 레이저 빔이 상면 또는 저면 중 적어도 하나 상으로 유도되도록 절단 헤더를 제어하도록 구성되는 것인, 금속 접합기 시스템.
예시 5. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 금속 접합기에 통신가능하게 결합된 제어기를 더 포함하고, 제어기는 제1 레이저 빔 또는 제2 레이저 빔 중 적어도 하나가 금속 접합기로부터 유도되는 동안 적어도 3 미터/분의 속도로 이동 경로를 따라 금속 접합기를 이동시키도록 구성되는 것인, 금속 접합기 시스템.
예시 6. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 제2 레이저 빔의 적어도 하나의 특성은 제1 레이저 빔과 상이하고, 적어도 하나의 특성은 빔 크기 또는 빔 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 금속 접합기 시스템.
예시 7. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 금속 접합기는 이동 경로를 따라 이동가능하고, 접합 헤더는 제2 레이저 빔이 이동 경로에 적용되기 전에 제1 레이저 빔이 이동 경로 상에 적용되도록 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기 시스템.
예시 8. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 헤더는 금속 접합 공정 동안 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 페잉 에지들에 의해 형성되는 접합 영역 상으로 제2 레이저 빔을 유도하고, 접합 영역에서 접합부를 형성하도록 구성되는 것인, 금속 접합기 시스템.
예시 8a. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 영역 상으로 클리닝력을 유도하고 접합 영역 상으로 진공력을 적용하도록 구성된 클리닝 헤더를 더 포함하는, 금속 접합기 시스템.
예시 8b. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 클리닝 헤더는 접합부의 상면 및 저면 중 적어도 하나 상으로 클리닝력을 유도하도록 구성되는 것인, 금속 접합기 시스템.
예시 8c. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 클리닝력은 화학 용매, 와이퍼 블레이드, 압축 공기, 또는 레이저 빔 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 금속 접합기 시스템.
예시 8d. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합부의 상면 또는 저면 중 적어도 하나로부터 접합부의 일부를 제거하도록 구성된 접합부 마무리기를 더 포함하는, 금속 접합기 시스템.
예시 9. 금속 접합기 시스템에 대한 금속 접합기로서, 금속 접합기로부터 접합 영역 상으로 제1 레이저 빔을 유도함으로써 접합부를 형성하기 위한 접합 영역을 준비하도록 구성된 절단 헤더; 및 금속 접합기로부터 접합 영역 상으로 제2 레이저 빔을 유도함으로써 접합 영역에서 접합부를 형성하도록 구성된 접합 헤더를 포함하되, 접합 헤더는 접합 헤더가 절단 헤드와 함께 이동하도록 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기.
예시 9a. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 금속 접합기는 클리닝 헤더 및 접합부 마무리기를 더 포함하되, 접합부 마무리기는 접합 영역으로부터 접합부의 일부를 제거하도록 구성되는 것인, 금속 접합기.
예시 9b. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 헤더는 접합 헤더가 절단 헤더와 동시에 또는 별도로 이동하도록 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기.
예시 10. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 제2 레이저 빔의 적어도 하나의 특성은 제1 레이저 빔과 상이하고, 적어도 하나의 특성은 빔 크기, 빔 강도, 또는 빔 패턴 중 적어도 하나를 포함하며, 적어도 하나의 특성은 빔 크기 또는 빔 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 금속 접합기.
예시 11. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 금속 접합기는 이동 경로를 따라 이동가능하고, 접합 헤더는 제2 레이저 빔이 이동 경로에 적용되기 전에 제1 레이저 빔이 동일한 이동 경로 상에 적용되도록 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기.
예시 11a. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 영역은 제1 금속 기판 및 제2 금속 기판을 포함하고, 접합 헤드는 제1 금속 기판의 두께 미만이고 제2 금속 기판의 두께 미만인 두께를 갖는 접합부를 형성하도록 구성되는 것인, 금속 접합기.
예시 12. 금속 접합기 시스템으로서, 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합의 금속 접합기; 금속 접합기에 통신가능하게 결합된 제어기; 및 절단 헤더 및 접합 헤드에 통신가능하게 결합된 전원을 포함하는, 금속 접합기 시스템.
예시 13. 금속 접합기 시스템에 대한 금속 접합기로서, 금속 접합기로부터 접합 영역 상으로 제1 레이저 빔을 유도함으로써 접합부를 형성하기 위한 접합 영역을 준비하도록 구성된 절단 헤더; 및 금속 접합기로부터 접합 영역 상으로 제2 레이저 빔을 유도함으로써 접합 영역에서 접합부를 형성하도록 구성된 접합 헤더를 포함하되, 금속 접합기는 금속 접합 공정 동안 이동 경로를 따라 이동가능하고, 접합 헤더는 접합 헤더가 이동 경로를 따라 절단 헤더로부터 하류에 있도록 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기.
예시 14. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 헤더는 제2 레이저 빔이 이동 경로에 적용되기 전에 제1 레이저 빔이 이동 경로 상에 적용되도록 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기.
예시 14a. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 영역을 준비하는 단계는 금속 기판들의 저부 상의 절단 헤더 앞에 접합 영역 상으로 클리닝 헤더를 유도하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
예시 14b. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 용접부 시작, 용접부 크레이터, 또는 용접부 결함들 중 하나 이상에서의 용접부의 일부를 제거하도록 접합부 마무리기를 유도하는 단계를 더 포함하는, 방법.
예시 15. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 제2 레이저 빔의 적어도 하나의 특성은 제1 레이저 빔과 상이하고, 적어도 하나의 특성은 빔 크기 또는 빔 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 금속 접합기.
예시 16. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 헤더는 접합 헤더가 절단 헤드와 이동하도록 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기.
예시 16a. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 영역을 준비하는 단계는 클리닝 헤더로 접합 영역으로부터 오염물을 제거하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
예시 17. 금속 접합기 시스템으로서, 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합의 금속 접합기; 금속 접합기에 통신가능하게 결합된 제어기; 및 절단 헤더 및 접합 헤드에 통신가능하게 결합된 전원을 포함하는, 금속 접합기 시스템.
예시 18. 방법으로서, 제1 금속 기판의 단부 에지의 에지면이 제2 금속 기판의 시작 에지의 에지면에 접하도록 단부 에지를 시작 에지와 정렬시키는 단계 ― 정렬된 단부 에지와 시작 에지가 접합 영역을 규정함 ―; 금속 접합기의 절단 헤더로 제1 레이저 빔을 접합 영역 상으로 유도함으로써 접합을 위한 접합 영역을 준비하는 단계; 및 금속 접합기의 접합 헤더로 제2 레이저 빔을 접합 영역 상으로 유도하여 용접부를 형성하는 단계 ― 용접부를 형성하는 단계는 제1 금속 기판을 제2 금속 기판과 접합함 ― 를 포함하는, 방법.
예시 19. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 영역을 준비하는 단계는 제1 레이저 빔으로 제1 금속 기판과 제2 금속 기판 사이의 접합 영역에 간극을 형성하는 단계를 포함하고, 간극은 제1 금속 기판의 두께와 제2 금속 기판의 두께를 통해 연장되며, 간극의 폭은 0.5 mm 미만인 것인, 방법.
예시 20. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 영역을 준비하는 단계는 제1 레이저 빔으로 접합 영역으로부터 오염물을 제거하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
예시 21. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 오염물을 제거하는 단계는 접합 영역으로부터 윤활유를 제거하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
예시 22. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 접합 영역을 준비하는 단계는 제1 레이저 빔을 제1 금속 기판의 상면, 제1 금속 기판의 저면, 제2 금속 기판의 상면, 제2 금속 기판의 저면, 단부 에지의 에지면, 및 시작 에지의 에지면 상으로 유도하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
예시 23. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 용접부를 형성하는 단계는 제1 금속 기판의 두께 미만이고 제2 금속 기판의 두께 미만인 용접 두께를 갖는 용접부를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
예시 24. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 용접부를 형성하는 단계는 제1 금속 기판 및 제2 금속 기판의 상면들에 대해 리세싱되는 상부 용접면, 및 제1 금속 기판 및 제2 금속 기판의 저면들에 대해 리세싱되는 하부 용접면을 갖는 용접부를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
예시 24a. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 제2 레이저 빔을 유도하는 단계는 제1 레이저 빔과 상이한 적어도 하나의 특성을 포함하는 제2 레이저 빔을 유도하는 단계를 포함하는 것인, 방법
예시 25. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합의 방법에 의해 형성되는 용접부.
예시 26. 제1 금속 기판을 제2 금속 기판과 접합하는 용접부로서, 용접부는 상부 용접면 및 하부 용접면을 포함하고, 상부 용접면은 제1 금속 기판의 상면 또는 제2 금속 기판의 상면 중 적어도 하나에 대해 리세싱되며, 하부 용접면은 제1 금속 기판의 저면 또는 제2 금속 기판의 저면 중 하나 이상에 대해 리세싱되는 것인, 용접부.
예시 27. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 용접부는 접합된 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 가공 방향에 실질적으로 수직으로 연장되는 것인, 용접부.
예시 28. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 용접부는 접합된 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 가공 방향에 수직이 아닌 것인, 용접부.
예시 28a. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 용접부 시작 또는 용접부 크레이터 영역들 중 하나 이상에서의 용접부 금속들이 제1 금속 기판 및 제2 금속 기판으로부터 제거되는 것인, 용접부.
예시 29. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 상부 용접면은 제1 금속 기판의 상면과 제2 금속 기판의 상면 둘 모두에 대해 리세싱되고, 하부 용접면은 제1 금속 기판의 저면과 제2 금속 기판의 저면 둘 모두에 대해 리세싱되는 것인, 용접부.
예시 30. 제1 금속 기판을 제2 금속 기판과 접합하는 용접부로서, 용접부는 용접부 두께를 포함하고, 용접부 두께는 제1 금속 기판의 두께 또는 제2 금속 기판의 두께 중 적어도 하나 미만인 것인, 용접부.
예시 30a. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 용접부를 형성하는 단계는 제1 금속 기판과 제2 금속 기판 둘 모두의 두께의 10% 또는 0.2 mm 미만만큼 제1 금속 기판의 상면을 넘어서 그리고 제2 금속 기판의 상면을 넘어서 연장되는 용접부 두께를 갖는 용접부를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
예시 31. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 용접부는 접합된 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 가공 방향에 실질적으로 수직으로 연장되는 것인, 용접부.
예시 32. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 용접부는 접합된 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 가공 방향에 수직이 아닌 것인, 용접부.
예시 33. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 용접부 두께는 제1 금속 기판의 두께와 제2 금속 기판의 두께 둘 모두보다 작은 것인, 용접부.
예시 34. 방법으로서, 제1 금속 기판의 제1 단부 에지 상에 제1 페잉면을 생성하기 위해 제1 금속 기판을 클램핑하고 금속 접합기로부터 제1 금속 기판의 제1 측 상에 제1 레이저 빔을 유도함으로써 제1 단부 에지를 포함하는 제1 금속 기판을 준비하는 단계; 제2 금속 기판의 제2 단부 에지 상에 제2 페잉면을 생성하기 위해 제2 금속 기판을 클램핑하고 금속 접합기로부터 제2 금속 기판의 제2 측 상에 제2 레이저 빔을 유도함으로써 제2 단부 에지를 포함하는 제2 금속 기판을 준비하는 단계; 제1 페잉면을 제2 페잉면과 접함으로써 제1 금속 기판과 제2 금속 기판에 대한 접합 영역을 형성하는 단계; 및 금속 접합기로 제3 레이저 빔을 접합 영역 상으로 유도하여 용접부를 형성하는 단계 ― 용접부를 형성하는 단계는 제1 금속 기판을 제2 금속 기판과 접합함 ― 를 포함하는, 방법.
예시 35. 임의의 전술한 또는 후속하는 예시들 또는 예시들의 조합에 있어서, 제1 금속 기판을 준비하는 단계는 제1 레이저 빔을 유도하는 동안 제1 측과 반대인 제1 금속 기판의 제2 측 상에 클리닝력을 적용하는 단계를 더 포함하고, 제2 금속 기판을 준비하는 단계는 제2 레이저 빔을 유도하는 동안 제1 측과 반대인 제2 금속 기판의 제2 측 상에 클리닝력을 적용하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
상술한 양태들은 구현의 가능한 예들일 뿐이며, 단지 본 개시의 원리들을 명확하게 이해하기 위해 제시된 것이다. 본 개시의 사상 및 원리로부터 실질적으로 벗어나지 않으면서 상술한 실시 예(들)에 대해 많은 변형 및 수정이 이루어질 수 있다. 그러한 모든 수정 및 변형은 본 개시의 범위 내에 포함되는 것으로 의도되고, 개별적인 양태들 또는 요소들 또는 단계들의 조합들에 대한 모든 가능한 청구범위는 본 개시에 의해 뒷받침되도록 의도된다. 또한, 여기에 뿐만 아니라 하기의 청구범위에서 특정 용어들이 사용되지만, 그것들은 일반적이고 설명적인 의미로만 사용되고, 설명된 실시예들도 다음의 청구범위도 제한하기 위한 목적은 아니다.

Claims (44)

  1. 금속 접합기 시스템으로서,
    전원; 및
    금속 접합기를 포함하며, 상기 금속 접합기는:
    상기 전원에 통신가능하게 결합되고, 상기 금속 접합기로부터 접합 영역 상으로 제1 레이저 빔을 유도함으로써 접합부를 형성하기 위한 상기 접합 영역을 준비하도록 구성된 절단 헤더; 및
    상기 전원에 통신가능하게 결합되고, 상기 금속 접합기로부터 상기 접합 영역 상으로 제2 레이저 빔을 유도함으로써 상기 접합 영역에서 상기 접합부를 형성하도록 구성된 접합 헤더를 포함하되,
    상기 접합 헤더는 상기 접합 헤더가 상기 절단 헤드와 함께 이동하도록 상기 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접합 영역은 금속 접합 공정 동안 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 페잉 에지들(faying edges)을 포함하는 것인, 금속 접합기 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 금속 접합기에 통신가능하게 결합된 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 제1 레이저 빔이 상기 제1 금속 기판과 상기 제2 금속 기판의 상기 페잉 에지들 사이에 간극을 형성하도록 상기 절단 헤더를 제어하도록 구성되고, 상기 간극은 0.5 mm 미만인 것인, 금속 접합기 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 접합 영역은 상기 제1 금속 기판 및 상기 제2 금속 기판 각각의 상면 및 저면을 더 포함하고, 상기 금속 접합기 시스템은 상기 금속 접합기에 통신가능하게 결합되는 제어기를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 제1 레이저 빔이 상기 상면 또는 상기 저면 중 적어도 하나 상으로 유도되도록 상기 절단 헤더를 제어하도록 구성되는 것인, 금속 접합기 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상기 접합 헤더는 금속 접합 공정 동안 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 상기 페잉 에지들에 의해 형성되는 접합 영역 상으로 상기 제2 레이저 빔을 유도하고, 상기 접합 영역에서 접합부를 형성하도록 구성되는 것인, 금속 접합기 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 금속 접합기에 통신가능하게 결합된 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 제1 레이저 빔 또는 상기 제2 레이저 빔 중 적어도 하나가 상기 금속 접합기로부터 유도되는 동안 적어도 3 미터/분의 속도로 이동 경로를 따라 상기 금속 접합기를 이동시키도록 구성되는 것인, 금속 접합기 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 레이저 빔의 적어도 하나의 특성은 상기 제1 레이저 빔과 상이하고, 상기 적어도 하나의 특성은 빔 크기, 빔 강도, 또는 빔 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 금속 접합기 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 금속 접합기는 이동 경로를 따라 이동가능하고, 상기 접합 헤더는 상기 제2 레이저 빔이 상기 이동 경로에 적용되기 전에 상기 제1 레이저 빔이 상기 이동 경로 상에 적용되도록 상기 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 접합 영역 상으로 클리닝력을 유도하고 상기 접합 영역 상으로 흡인력을 적용하도록 구성된 클리닝 헤더를 더 포함하는, 금속 접합기 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 클리닝 헤더는 상기 접합부의 상면 및 저면 중 적어도 하나 상으로 상기 클리닝력을 유도하도록 구성되는 것인, 금속 접합기 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 클리닝력은 화학 용매, 압축 공기, 또는 레이저 빔 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 금속 접합기 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 상기 접합부를 형성하는 용접의 시작 부분 또는 상기 접합부를 형성하는 상기 용접의 단부를 제거하도록 구성된 접합부 마무리기를 더 포함하는, 금속 접합기 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 금속 접합기는 상기 클리닝 헤더로부터 상기 접합 영역 상으로 클리닝력을 유도함으로써 상기 접합 영역을 준비하도록 구성된 클리닝 헤더를 더 포함하는 것인, 금속 접합기 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 접합 헤더는 상기 접합 헤더가 상기 절단 헤더와 동시에 또는 별도로 이동하도록 상기 클리닝 헤더가 부착되어 상기 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 금속 접합기는 상기 전원에 통신가능하게 결합되고 상기 접합부의 용접 시작 또는 크레이터(crater) 영역들 중 하나 이상에서 금속을 제거하도록 구성된 접합부 마무리기를 더 포함하는 것인, 금속 접합기 시스템.
  16. 금속 접합기 시스템에 대한 금속 접합기로서,
    접합 영역에 간극을 형성하기 위해 상기 금속 접합기로부터 상기 접합 영역 상으로 제1 레이저 빔을 유도함으로써 접합부를 형성하기 위한 상기 접합 영역을 준비하도록 구성된 절단 헤더; 및
    상기 금속 접합기로부터 상기 접합 영역 상으로 제2 레이저 빔을 유도함으로써 상기 접합 영역에서 상기 접합부를 형성하도록 구성된 접합 헤더를 포함하되,
    상기 접합 헤더는 상기 접합 헤더가 상기 절단 헤드와 함께 이동하도록 상기 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제2 레이저 빔의 적어도 하나의 특성은 상기 제1 레이저 빔과 상이하고, 상기 적어도 하나의 특성은 빔 강도, 빔 크기, 또는 빔 패턴 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 금속 접합기.
  18. 제16항에 있어서, 상기 금속 접합기는 이동 경로를 따라 이동가능하고, 상기 접합 헤더는 상기 제2 레이저 빔이 상기 이동 경로에 적용되기 전에 상기 제1 레이저 빔이 상기 이동 경로 상에 적용되도록 상기 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기.
  19. 제16항에 있어서, 상기 접합 영역은 제1 금속 기판 및 제2 금속 기판을 포함하고, 상기 접합 헤드는 상기 제1 금속 기판의 두께 미만이고 상기 제2 금속 기판의 두께 미만인 두께를 갖는 접합부를 형성하도록 구성되는 것인, 금속 접합기.
  20. 제16항에 있어서, 상기 금속 접합기는 클리닝 헤더 및 접합부 마무리기를 더 포함하되, 상기 접합부 마무리기는 상기 접합 영역으로부터 상기 접합부의 일부를 제거하도록 구성되는 것인, 금속 접합기.
  21. 제20항에 있어서, 상기 접합 헤더는 상기 접합 헤더가 상기 절단 헤더와 동시에 또는 별도로 이동하도록 상기 절단 헤더에 연결되는 것인, 금속 접합기.
  22. 금속 접합기 시스템으로서,
    제16항의 금속 접합기;
    상기 금속 접합기에 통신가능하게 결합된 제어기; 및
    상기 절단 헤더 및 상기 접합 헤드에 통신가능하게 결합된 전원을 포함하는, 금속 접합기 시스템.
  23. 방법으로서,
    제1 금속 기판의 단부 에지의 에지면이 제2 금속 기판의 시작 에지의 에지면에 접하도록 상기 단부 에지를 상기 시작 에지와 정렬시키는 단계 ― 상기 정렬된 단부 에지와 시작 에지가 접합 영역을 규정함 ―;
    금속 접합기의 절단 헤더로 제1 레이저 빔을 상기 접합 영역 상으로 유도함으로써 접합을 위한 상기 접합 영역을 준비하는 단계; 및
    금속 접합기의 접합 헤더로 제2 레이저 빔을 상기 접합 영역 상으로 유도하여 용접부를 형성하는 단계 ― 상기 용접부를 형성하는 단계는 상기 제1 금속 기판을 상기 제2 금속 기판과 접합함 ― 를 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 접합 영역을 준비하는 단계는 상기 제1 레이저 빔으로 상기 제1 금속 기판과 상기 제2 금속 기판 사이의 상기 접합 영역에 간극을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 간극은 상기 제1 금속 기판의 두께와 상기 제2 금속 기판의 두께를 통해 연장되며, 상기 간극의 폭은 0.5 mm 미만인 것인, 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 접합 영역을 준비하는 단계는 클리닝 헤더로 상기 접합 영역으로부터 오염물을 제거하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 접합 영역을 준비하는 단계는 상기 제1 레이저 빔으로 상기 접합 영역으로부터 오염물을 제거하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제2 레이저 빔을 유도하는 단계는 상기 제1 레이저 빔과 상이한 적어도 하나의 특성을 포함하는 상기 제2 레이저 빔을 유도하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  28. 제23항에 있어서, 상기 접합 영역을 준비하는 단계는 상기 제1 레이저 빔을 상기 제1 금속 기판의 상면, 상기 제1 금속 기판의 저면, 상기 제2 금속 기판의 상면, 상기 제2 금속 기판의 저면, 상기 단부 에지의 에지면, 및 상기 시작 에지의 에지면 상으로 유도하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  29. 제23항에 있어서, 상기 용접부를 형성하는 단계는 상기 제1 금속 기판의 두께 미만이고 상기 제2 금속 기판의 두께 미만인 용접 두께를 갖는 용접부를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  30. 제23항에 있어서, 상기 용접부를 형성하는 단계는 상기 제1 금속 기판과 상기 제2 금속 기판 둘 모두의 두께의 10% 또는 0.2 mm 미만만큼 상기 제1 금속 기판의 상면을 넘어서 그리고 상기 제2 금속 기판의 상면을 넘어서 연장되는 용접부 두께를 갖는 용접부를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  31. 제23항에 있어서, 상기 용접부를 형성하는 단계는 상기 제1 금속 기판 및 상기 제2 금속 기판의 상면들에 대해 리세싱되는 상부 용접면, 및 상기 제1 금속 기판 및 상기 제2 금속 기판의 저면들에 대해 리세싱되는 하부 용접면을 갖는 용접부를 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  32. 제23항에 있어서, 상기 접합 영역을 준비하는 단계는 상기 금속 기판들의 저부 상의 상기 절단 헤더 앞에 상기 접합 영역 상으로 클리닝 헤더를 유도하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
  33. 제23항에 있어서, 용접부 시작, 용접부 크레이터, 또는 용접부 결함들 중 하나 이상에서의 상기 용접부의 일부를 제거하도록 접합부 마무리기를 유도하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  34. 제1 금속 기판을 제2 금속 기판과 접합하는 용접부로서, 상기 용접부는 상부 용접면 및 하부 용접면을 포함하고, 상기 상부 용접면은 상기 제1 금속 기판의 상면 또는 상기 제2 금속 기판의 상면 중 적어도 하나에 대해 리세싱되며, 상기 하부 용접면은 제1 금속 기판의 저면 또는 제2 금속 기판의 저면 중 하나 이상에 대해 리세싱되는 것인, 용접부.
  35. 제34항에 있어서, 상기 용접부는 상기 접합된 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 가공 방향에 실질적으로 수직으로 연장되는 것인, 용접부.
  36. 제34항에 있어서, 상기 용접부는 상기 접합된 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 가공 방향에 수직이 아닌 것인, 용접부.
  37. 제34항에 있어서, 상기 상부 용접면은 상기 제1 금속 기판의 상면과 상기 제2 금속 기판의 상면 둘 모두에 대해 리세싱되고, 상기 하부 용접면은 상기 제1 금속 기판의 저면과 상기 제2 금속 기판의 저면 둘 모두에 대해 리세싱되는 것인, 용접부.
  38. 제1 금속 기판을 제2 금속 기판과 접합하는 용접부로서, 상기 용접부는 용접부 두께를 포함하고, 상기 용접부 두께는 상기 제1 금속 기판의 두께 또는 상기 제2 금속 기판의 두께 중 적어도 하나 미만인 것인, 용접부.
  39. 제38항에 있어서, 상기 용접부는 상기 접합된 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 가공 방향에 실질적으로 수직으로 연장되는 것인, 용접부.
  40. 제38항에 있어서, 상기 용접부는 상기 접합된 제1 금속 기판과 제2 금속 기판의 가공 방향에 수직이 아닌 것인, 용접부.
  41. 제38항에 있어서, 상기 용접부 두께는 상기 제1 금속 기판의 두께와 상기 제2 금속 기판의 두께 둘 모두보다 작은 것인, 용접부.
  42. 제38항에 있어서, 상기 용접부 시작 및 용접부 크레이터 영역들에서의 용접부 금속들이 상기 제1 금속 기판 및 상기 제2 금속 기판으로부터 제거되는 것인, 용접부.
  43. 방법으로서,
    제1 금속 기판의 제1 단부 에지 상에 제1 페잉면을 생성하기 위해 상기 제1 금속 기판을 클램핑하고 금속 접합기로부터 상기 제1 금속 기판의 제1 측 상에 제1 레이저 빔을 유도함으로써 상기 제1 단부 에지를 포함하는 상기 제1 금속 기판을 준비하는 단계;
    제2 금속 기판의 제2 단부 에지 상에 제2 페잉면을 생성하기 위해 상기 제2 금속 기판을 클램핑하고 상기 금속 접합기로부터 상기 제2 금속 기판의 제2 측 상에 제2 레이저 빔을 유도함으로써 상기 제2 단부 에지를 포함하는 상기 제2 금속 기판을 준비하는 단계;
    상기 제1 페잉면을 상기 제2 페잉면과 접함으로써 상기 제1 금속 기판과 상기 제2 금속 기판에 대한 접합 영역을 형성하는 단계; 및
    상기 금속 접합기로 제3 레이저 빔을 상기 접합 영역 상으로 유도하여 용접부를 형성하는 단계 ― 상기 용접부를 형성하는 단계는 상기 제1 금속 기판을 상기 제2 금속 기판과 접합함 ― 를 포함하는, 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 제1 금속 기판을 준비하는 단계는 상기 제1 레이저 빔을 유도하는 동안 상기 제1 측과 반대인 상기 제1 금속 기판의 제2 측 상에 클리닝력을 적용하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 금속 기판을 준비하는 단계는 상기 제2 레이저 빔을 유도하는 동안 상기 제1 측과 반대인 상기 제2 금속 기판의 제2 측 상에 클리닝력을 적용하는 단계를 더 포함하는 것인, 방법.
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