(57)【要約】  １以上のレーザ光源（Ｙ）が発した１以上のレーザビーム（Ｒ）を、ビームガイド要素（１）によって溶融スポット（Ｓ）に集光させて、特に溶接、被覆、部品製造などの処理を実施するためにそこに配送する充填剤（Ｌ）をそこで融解させるレーザの使用に関する方法において、充填剤としてワイヤなどの実質的に固形状態の細長い充填材料（Ｌ；Ｌ１）を使用し、充填材料を、溶融スポットに集光する１以上のレーザビームに対して中央に位置するように、配送システムによって送る。１以上のレーザビーム（Ｒ）を、特にその強度分布の対称性を維持するために、マルチセグメントミラーによって発散させ（Ｉ）、その異なるセグメント要素（Ｉａ’）から実質的に発散する方向に反射するビームつまり分割ビーム（Ｒ’）を、ビームガイド要素（１）に含めた集光システム（Ｉｂ）によって、溶融スポット（Ｓ）に集光させる（ＩＩ）。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザの使用に関する方法であって、１以上のレーザ光源（Ｙ）によって発せられる１以上のレーザビーム（Ｒ）が、ビームガイド要素（１）によって溶融スポット（Ｓ）に集光させられ、該溶融スポットにおいては、特に溶接、被覆、部品製造などの処理を実施するために溶融スポットに供給される充填剤（Ｌ）が融解させられ、使用する充填剤がワイヤなどの実質的に固形状態の細長い充填材料（Ｌ；Ｌ１）を含み、充填材料が、溶融スポット（Ｓ）に集光する１以上のレーザビーム（Ｒ）に対して中央に位置するように、配送システム（Ｘ）によって溶融スポット（Ｓ）に送られる、レーザの使用に関する方法において、
１以上のレーザビーム（Ｒ）が、特にその強度分布の対称性を維持するために、マルチセグメントミラー（Ｉａ）によって発散させられ（Ｉ）、
マルチセグメントミラーの異なるセグメント要素（Ｉａ’）から実質的に発散する方向に反射するビームつまり分割ビーム（Ｒ’）が、ビームガイド要素（１）に含まれる集光システム（Ｉｂ）によって、溶融スポット（Ｓ）に集光させられる（ＩＩ）ことを特徴とする方法。
【請求項２】
集光システム（Ｉｂ）がミラーアレイ（Ｉｂ’、Ｉｂ”）、レンズアレイなどを含み、これによって、発散ビームつまり分割ビーム（Ｒ’）が、溶融スポットに供給される充填材（Ｌ；Ｌ１）に関して対称に、１以上の元のレーザビーム（Ｒ）に実質的に等しい強度分布で溶融スポット（Ｓ）に集光させられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１以上のレーザビーム（Ｒ）が、実質的に互いに発散する方向に反射するように研磨されたマルチセグメントミラーのセグメント要素（Ｉａ’）によって発散させられ（Ｉ）、集光システム(Ｉｂ)に含まれる１以上の集光レンズ（ＦＬ）によって、ならびに実質的に平坦なおよび／もしくは順応可能なミラー（Ｉｂ”）によって、または集光放物面ミラー（Ｉｂ’）によって集光させられることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
レーザ光源（Ｙ）が１以上のＣＯ２−、ＮｄＹＡＧ−、ダイオード−、ファイバレーザ光源（Ｙ）などによって提供されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
溶融スポット（Ｓ）での充填ワイヤ（Ｌ；Ｌ１）の融解が、レーザビーム（Ｒ）の最大強度をその中央部と外縁との間の区画に集光させることによって、および、いわゆるドーナツビーム（Ｄ）などを使用することによりレーザビーム強度をその中央部と外縁とにおいて低下させることによって、援助されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
充填材（Ｌ；Ｌ１）が、０．１〜１．５ゲージの金属ワイヤなどの本質的に金属系の材料によって提供され、溶融スポット（Ｓ）の上流において、ほとんどその材料の融点にまで予熱されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
１以上のレーザ光源（Ｙ）によって発せられる１以上のレーザビーム（Ｒ）を溶融スポット（Ｓ）に集光させて、特に溶接、被覆、部品製造などの処理を実施するために溶融スポットに供給される充填剤（Ｌ）を融解させることを目的とするレーザの使用に関する装置であって、
１以上のレーザ光源（Ｙ）、ならびに、レーザ光源によって生成された１以上のレーザビーム（Ｒ）を溶融スポット（Ｓ）に集光させる、光学的に屈折作用を有するおよび／または透明なビームガイド要素（１）を含み、ワイヤなどの固形状態の細長い充填材料（Ｌ；Ｌ１）を、溶融スポット（Ｓ）に集光する１以上のレーザビーム（Ｒ）に対して中央に位置するように、溶融スポット（Ｓ）に送る配送システム（Ｘ）を含む装置において、
ビームガイド要素（１）が、１以上のレーザビーム（Ｒ）を特にその強度分布の対称性を維持するために発散させる（Ｉ）マルチセグメントミラー（Ｉａ）、および、マルチセグメントミラーの異なるセグメント要素（Ｉａ’）から実質的に発散する方向に反射するビームつまり分割ビーム（Ｒ’）を、溶融スポット（Ｓ）に集光させる（ＩＩ）集光システム（Ｉｂ）を含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
集光システム（Ｉｂ）が、１以上の元のレーザビーム（Ｒ）に実質的に等しい強度分布を有する発散ビームつまり分割ビーム（Ｒ’）を、溶融スポット（Ｓ）に供給される充填材料（Ｌ；Ｌ１）に関して対称に、溶融スポット（Ｓ）に集光させるミラーアレイ（Ｉｂ’、Ｉｂ”）、レンズアレイなどを含むことを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
マルチセグメントミラーのセグメント要素が、実質的に互いに発散する方向に反射するように研磨されたミラー表面（Ｉａ；Ｉａ’）で構成され、集光システムが、１以上の集光レンズ（ＦＬ）ならびに実質的に平坦なおよび／もしくは順応可能なミラー（Ｉｂ”）、または集光放物面ミラー（Ｉｂ’）で構成されることを特徴とする請求項７または８に記載の装置。
【請求項１０】
装置に含まれるレーザ光源（Ｙ）が１以上のＣＯ２−、ＮｄＹＡＧ−、ダイオード−、ファイバレーザ光源（Ｙ）などによって提供されること、および／または、装置が、充填材（Ｌ；Ｌ１）として使用される０．１〜１．５ゲージの金属ワイヤなどの本質的に金属系の材料を、溶融スポット（Ｓ）の上流において、ほとんどその材料の融点にまで予熱する加熱アセンブリを含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、１以上のレーザ光源が発した１以上のレーザビームを、ビームガイド要素によって溶融スポットに集光させて、特に溶接、被覆、部品製造などの処理を実施するために、そこへ供給する充填材をそこで融解させるレーザの使用に関連した方法に関する。使用する充填材は、ワイヤなどの実質的に固形状態の細長い充填材料を含み、充填材料を、溶融スポットに集光する１以上のレーザビームに対して中央に位置するように、配送システムによって送る。
【０００２】
たとえば、ＬＥＮＳ（レーザエンジニアドネットシェイピング）高速製造技術（ＲＰ：ラピッドプロトタイピング）は、たとえば図１に示すように、光学的に集中する態様で焦点に集光させた単一のレーザビームを使用して、基体材料上に溶融スポットを生成し、そこに加えるべき粉末を、レーザビームによって加熱しながら、レーザビームの両側から噴霧する。その結果、噴霧粉末は融解して、基体材料の溶融スポットに固着する。しかし、粉末の形態での充填材料の供給はエネルギーの観点から無駄が多く、その効率は典型的には約７０％であり、噴霧粉末がレーザビーム中に全て入り得るようにした条件下でも、その程度である。したがって、通常の場合の効率は、一般に粉末のほとんどが周囲へ吹き飛ばされるため、かなり低くなる。この効率は、レーザ処理の速度に対して、およびその処理によって製造される物品の価格に対して、直接の影響を及ぼすことになる。
【０００３】
一方、レーザが、たとえば溶接または被覆に使用される場合、固形状態で与えられる充填材の供給は、現在の技術では一般に、たとえば、被覆電極金属アーク溶接またはフラックスコアート゛アーク溶接において、移動する燃焼点（burn spot）の前方から充填ワイヤを連続的に供給することによってなされており、その具体的な実施は極めて不便であり、特に処理方向が一定でないときに不便である。実際のところ、このような状況において必要とされているのは、燃焼装置と基体として使用されるｘ−ｙ面との相対的シフトにおける、高度に進歩した自動化および洗練された基本装備である。
【０００４】
さらに、レーザ光源との関連において、実質的に固形状態の充填材を使用して、溶融スポットに集光させる１以上のレーザビームに対して中央に位置するように充填材を供給することが、特許文献ＪＰ２００３３１１４５６号、ＥＰ１１７９３８２号およびＵＳ６２６９５４０号から、既に知られている。
【０００５】
上で引用した解決策の最初のものは、半径方向における周に沿って配置されたレーザ光源を装置に備えることに基づいており、光源によって発せられたレーザビームは、光学ガイド要素によって、供給される充填材の周囲から溶融スポットに集光される。そのような解決策の具体的な実施は、レーザ光源のサイズが本質的に、円周状に配設されるレーザ光源の数を制限し、あるいは、その装置の全直径を過度に増大させるので、困難である。一方、最後に引用した解決策に従う実施は、少なくとも当業者の視点からは、それに内在する技術的解決方法では、特に二酸化炭素レーザの使用に対して本質的に適用可能でなく、これがこの特定の解決策の有用性が実際には大きく制限される理由となっている。
【０００６】
さらに、欧州特許出願ＥＰ１１７９３８２号に開示されている解決策における目的は、強度分布がいわゆるガウス曲線であるレーザビームにおいて生じる「影の問題」の是正であった。「影の問題」とは、具体的には、図５に原理を示す技術を実施するときに、中央に供給する充填ワイヤが、溶融スポットに提供される強度分布に影を生じさせることを意味する。よって、この特定の解決策は、充填ワイヤによって影が生じる所ではどこでも、最大強度分布の中央部をレーザビームから切り離し、それを溶融スポットに戻すことであった。
【０００７】
このタイプの実施は、レーザビームの元の強度分布を壊して、溶融スポットの一部が本来の均一な強度分布を受けながら、レーザビームがその最大強度範囲を切り取られることにより、溶融スポットの一部がより強力な強度分布を受け得るようにする。したがって、この解決策は、実際には充分に機能的ではない。なぜならば、処理の質に関する最終結果が、たとえば、処理の方向（均一／不均一強度分布）に依存することになるからである。このため、この解決策は、「影」の問題を解消するという点で決定的な改良を提供することに成功しておらず、問題の性質を変化させたに過ぎない。
【０００８】
本発明に従う方法は、前述の欠点に関して決定的な改良を提供して、利用可能な従来技術を大きく高めることを目的とする。この目的を達成するために、本発明の方法は、基本的に、１以上のレーザビームを、特にその強度分布の対称性を維持するために、マルチセグメントミラーによって発散させて、ミラーの異なるセグメント要素から実質的に発散する方向に反射するビームつまり分割ビームを、ビームガイド要素に含まれる集光システムによって、溶融スポットに集光させることを特徴とする。
【０００９】
本発明の方法によって提供される最重要な利点には、その方法自体の単純性および効率性と、この方法に適用可能な機器の豊富さが含まれ、現在使用されているものよりも著しく高速でより多用途のレーザ処理を可能にする。加えて、本発明の方法は、溶融スポットへの充填ワイヤの百パーセント供給を可能にし、いわゆる影の影響のない全方位において均一なレーザビームによって充填ワイヤを処理するため、材料の浪費を最小にすることができ、このため、本方法では、現在採用されている解決策よりもはるかに制御が容易できれいな処理も可能になる。さらに、精密に集光された均一な溶融のおかげで、本方法は、現在利用可能な方法で得られるものよりも、はるかに良好な表面仕上げを提供する。本発明の方法においては、充填材料を、溶融スポットへの供給に先立って、ほとんどその融点にまで予熱することによって、同時にレーザ光源の電力需要を低減しながら、充填ワイヤの融解を促進することが可能である。
【００１０】
本発明の方法の好ましい応用は、それに向けた従属請求項に記載されている。
本発明は、この方法を適用するための独立請求項で規定する装置にも関連し、基本的にこの装置の特徴は、同請求項の特徴部に示されている。
【００１１】
本発明の装置によって提供される最重要な利点には、装置に適用可能な機器の単純性および効率性が含まれ、また、装置によって得られる表面仕上げが最良であることが含まれる。本発明の装置によって提供される効率は、現在利用可能な、たとえば粉末充填材料の使用に基づいた解決策で得られるものよりも著しく高い。なぜなら、固形状態のワイヤを連続供給して、全体的に均一なレーザビームによって処理することによって、元のレーザビームの強度分布を溶融スポットに百パーセント集光することが保証され、これによって処理方向を完全に任意にすることができるからである。本発明の装置は、溶接、被覆、部品製造などの個々の用途のために容易に変更することが可能であり、このため、レーザ装置に関連したｘｙ−平面を利用することができる。一方、この平面およびレーザ装置のヘッドは、さらにｚ方向において互いに対して相対的に動き得ることが好ましく、これは、たとえば、垂直方向に連続する材料の層を基板材料に加えることによる３次元の物品の製造を可能にする。本発明の装置においては、当然、充填材料として、金属系材料のみならず、たとえばプラスチック、樹脂、ガラスなどの他の材料を使用することも可能である。さらに、本発明の装置は、たとえば、部分的に不活性材料から物品を組み立て、後の処理においてその材料を除去して、たとえば、凹のつまり負に湾曲した表面を有する物品を生産することも可能にする。このような表面を、前述したＬＥＮＳ型のラピッドプロトタイピング法で実現することは、全く不可能ではないにしても非常に困難である。さらにまた、本発明の装置は、製造処理の間に供給するワイヤおよび／またはある時期に処理に関与するノズルヘッドを切換えることによって、相互に溶融して一体化する様々な性質の物質の層を利用する物品の製造を可能にする。
【００１２】
本発明の装置に向けられている従属請求項は、本発明の装置の好ましい実施形態を示す。
【００１３】
本発明を、添付の図面を参照しながら、以下の明細書において詳細に説明する。
本発明はレーザ使用に関連する方法に関し、この方法では、１以上のレーザ光源Ｙが発した１以上のレーザビームＲを、ガイド要素１によって溶融スポットＳに集光させ、溶融スポットＳにおいて、特に溶接、被覆、部品製造などの処理を実施するためにそこに搬送した充填材Ｌを、融解させる。用いる充填材は、ワイヤなどの実質的に固形状態で細長い充填材料Ｌ;Ｌ１を含み、図３ａに示すように溶融スポットＳに集光する単一のレーザビームＲとの関係において、または図３ｂに示すように溶融スポットＳに集光するいくつかのレーザビームＲとの関係において、中央に位置するように、充填材料を配送システムＸによって運ぶ。１以上のレーザビームＲを、特にその強度分布の対称性を維持するために、マルチセグメントミラーＩａによって発散させ（Ｉ）、続いて、種々のセグメント要素Ｉａ’から実質的に発散する方向に反射するビームつまり分割ビームＲ’を、ビームガイド要素１に含まれる集光システムＩｂによって、溶融スポットＳに集光させる（ＩＩ）。
【００１４】
たとえば図５に示したタイプの解決策において、上述の処理は、特に従来のガウス曲線Ｇを用いるレーザビーム強度分布を使用する場合に、充填ワイヤＬ；Ｌ１によって溶融スポットＳに生じる影を防止することができる。
【００１５】
図２ａ〜２ｃおよび図３ａ〜３ｅに示した配置を参照すると、好ましい実施形態における集光システムＩｂは、ミラーアレイＩｂ’、Ｉｂ”、レンズアレイなどを含み、これによって、発散ビームつまり分割ビームＲ’を、図４ａおよび４ｂに示すように、溶融スポットＳに供給する充填材Ｌ；Ｌ１に関して対称に、１以上の元のレーザビームＲに実質的に等しい強度分布で溶融スポットＳに集光させる。
【００１６】
他の好ましい実施形態においては、１以上のレーザビームＲを、実質的に互いに発散する方向に反射するように研磨したマルチセグメントミラーのセグメント要素Ｉａ’によって発散させ（Ｉ）、集光システムに含めた集光レンズＦＬならびに実質的に平坦なおよび／または順応可能なミラーＩｂ，Ｉｂ”によって集光させる。このタイプの解決策は、特にいわゆる対称配置で実施可能である。上述のものに随意的な解決策において、いわゆる非対称配置によって本方法を実行することも可能であり、この配置は、必ずしも別個の集光レンズを含まず、そのかわり、集光放物面ミラーＩｂ；Ｉｂ’を使用する。
【００１７】
したがって、本発明の方法は、図２ａ〜２ｃに示したように、対称マルチセグメントミラーＩａ、および、溶融スポットに対して同心に配置された集光システムＩｂによって実施することが可能である。このように、集光システムを、まず第１に、実質的に平坦なミラー表面Ｉｂ”および１以上の集光レンズＦＬを使用することによって、構築することができる。このような解決策においては、圧力流体の作用を通じてミラー表面を凸／凹にすることによって調節することが可能な焦点距離を有する、いわゆる順応可能ミラーを用いることも可能である。このように実現される対称配置は、まず第１に、その配置を構成する装置のサイズが半径方向において最小になるという意味で、有益である。
【００１８】
上述のものに随意的な解決策においては、図３ａ〜３ｅに示したように、溶融スポットＳに対して非同心のマルチセグメントミラーＩａ、および、集光放物面ミラーＩｂ’で構成される非対称集光システムを使用することも可能である。
【００１９】
本方法の他の好ましい実施形態において、レーザ光源Ｙは、１以上の、ＣＯ２−、ＮｄＹＡＧ−、ダイオード−、ファイバレーザ光源Ｙなどによって提供される。
【００２０】
他の好ましい実施形態においては、溶融スポットＳでの充填ワイヤＬ；Ｌ１の融解は、レーザビームＲの最大強度をその中央部と外縁との間の区画に集光させることによって、および、特に図４に示したように、いわゆるドーナツビームＤなどを使用することによりレーザビーム強度をその中央部と外縁とにおいて低下させることによって、援助される。この問題の３次元的研究に基づいて、ドーナツビームの使用のみによっては前述の影作用を完全には排除できないことを、ここで注意しておく。
【００２１】
好ましい実施形態において、充填材Ｌ；Ｌ１は、０．１〜１．５ゲージの金属ワイヤなどの本質的に金属系の材料によって提供され、充填材は、他の好ましい実施形態においては、溶融スポットＳの上流において、ほとんどその材料の融点にまで予熱される。このようにすると、鋼、アルミニウムまたは好適なあらゆる金属もしくは金属合金を使用することで、有用な充填材料を提供することができるようになる。
【００２２】
したがって、たとえば図２ａ〜２ｃおよび図３ａ〜３ｅに示した構成のビームガイド要素１、および、上述の方法の使用は、特に強度分布の対称性を維持するために、１本（図３ａ）または数本（図３ｂ）のレーザビームＲを発散させる（Ｉ）ためのマルチセグメントミラーＩａ、および、マルチセグメントミラーの異なるセグメント要素Ｉａ’から実質的に発散する方向に反射するビームつまり分割ビームＲ’を、溶融スポットＳに集光させる（ＩＩ）ための集光システムＩｂを含む。
【００２３】
好ましい実施形態において、集光システムＩｂは、発散ビームつまり分割ビームＲ’を、特に図４ａおよび４ｂに示したように、溶融スポットＳに供給する充填材Ｌ；Ｌ１に関して対称に、１以上の元のレーザビームＲに実質的に等しい強度分布で溶融スポットＳに集光させるミラーアレイＩｂ’、Ｉｂ”、レンズアレイなどを含む。
【００２４】
好ましい実施形態において、マルチセグメントミラーのセグメント要素は、実質的に互いに発散する方向に反射するように研磨されたミラー表面Ｉａ；Ｉａ’で構成され、集光システムは、たとえば、図２ａ〜２ｃに示した対称配置では、集光レンズ（ＦＬ）および実質的に平坦なおよび／または順応可能なミラーＩｂ、Ｉｂ”で構成され、図３ａ〜３ｅに示した非対称配置では、集光放物面ミラーＩｂ、Ｉｂ’で構成される。
【００２５】
他の好ましい実施形態において、本装置に含まれるレーザ光源Ｙは、１以上のＣＯ２−、ＮｄＹＡＧ−、ダイオード−、ファイバレーザ光源Ｙなどを含む。さらに、装置は、０．１〜１．５ゲージの金属ワイヤなどの、充填材Ｌ；Ｌ１として使用される本質的に金属系の材料を、溶融スポットＳの上流にて、ほとんどその材料の融点にまで予熱するための、加熱アセンブリ２０を備えることができる。
【００２６】
たとえば、ファイバレーザを使用することで、たとえば約１００ワットのレーザ光源を使用することが可能になる。それぞれ、ファイバ中のレーザビームの波長は、たとえば、約１００９０ｎｍであり、その標準は０．３ｎｍ．ｍｒａｄである。
【００２７】
本発明が上に記載しまたは具体的に示した実施形態に限られるものではないことは明瞭であり、本発明は、付記する特許請求の範囲において定義する範囲内で、本来の発明概念に従って変更することが可能である。したがって、たとえば、レーザ処理において形成される流れを雰囲気から、たとえば空気から、特に空気中に存在し融解の後固化する金属に対して脆化作用を有する可能性のある窒素および酸素から、保護することが望ましいときには、たとえば溶接技術などにおいて公知の、たとえばレーザ処理を実施する間シュラウドガスを使用する技術を利用することができる。このようなシュラウドガスは、たとえばアルゴン、ヘリウムおよび二酸化炭素、またはこれらの組合せを含むことができる。一方、合金充填ワイヤを利用して、レーザ溶融において分離するスラグによってシュラウドを提供することも可能である。本発明の方法および装置におけるもう１つの可能性は、中空の充填ワイヤを使用して、その内部を通して、シュラウドガスおよび／もしくは遮蔽剤または他の望ましい合金化要素を、融解物に供給し得るようにすることである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来技術を表すＬＥＮＳ製造方法の一般的な動作原理を示す図である。
【図２ａ】対称原理に基づく本発明の方法に従って動作する好ましい装置を示す斜視図である。
【図２ｂ】対称原理に基づく本発明の方法に従って動作する好ましい装置を示す上面図である。
【図２ｃ】対称原理に基づく本発明の方法に従って動作する好ましい装置を示す断面図である。
【図２ｄ】対称原理に基づく本発明の方法に従って動作する好ましい装置に含まれるマルチセグメントミラーを示す斜視図である。
【図３ａ】非対称原理に基づく本発明の方法に従って動作する好ましい装置を示す斜視図である。
【図３ｂ】非対称原理に基づく本発明の方法に従って動作する好ましい装置を示す、図３ａとは異なる方向からの斜視図である。
【図３ｃ】非対称原理に基づく本発明の方法に従って動作する好ましい装置を示す、図３ａ〜図３ｂとは異なる方向からの斜視図である。
【図３ｄ】非対称原理に基づく本発明の方法に従って動作する好ましい装置を示す、図３ａ〜図３ｃとは異なる方向からの斜視図である。
【図３ｅ】非対称原理に基づく本発明の方法に従って動作する好ましい装置を示す、図３ａ〜図３ｄとは異なる方向からの斜視図である。
【図４ａ】図２ｃおよび図３ｃの部分拡大図である。
【図４ｂ】図２ｃおよび図３ｃの部分拡大図である。
【図４ｃ】図３ｂの部分拡大図である。
【図４ｄ】図３ｅの部分拡大図である。
【図５】中央ワイヤ供給に基づくレーザ使用におけるいわゆる影作用の問題を示す図である。
【図１】
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【図２ａ】
2009515709.tif 000004
【図２ｂ】
2009515709.tif 000005
【図２ｃ】
2009515709.tif 000006
【図２ｄ】
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【図３ａ】
2009515709.tif 000008
【図３ｂ】
2009515709.tif 000009
【図３ｃ】
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【図３ｄ】
2009515709.tif 000011
【図３ｅ】
2009515709.tif 000012
【図４ａ】
2009515709.tif 000013
【図４ｂ】
2009515709.tif 000014
【図４ｃ】
2009515709.tif 000015
【図４ｄ】
2009515709.tif 000016
【図５】
2009515709.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成19年7月12日(2007.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザの使用に関する方法であって、１以上のレーザ光源（Ｙ）によって発せられる１以上のレーザビーム（Ｒ）が、ビームガイド要素（１）によって溶融スポット（Ｓ）に集光させられ、該溶融スポットにおいては、特に溶接、被覆、部品製造などの処理を実施するために溶融スポットに供給される充填剤（Ｌ）が融解させられ、使用する充填剤がワイヤなどの実質的に固形状態の細長い充填材料（Ｌ；Ｌ１）を含み、充填材料が、溶融スポット（Ｓ）に集光する１以上のレーザビーム（Ｒ）に対して中央に位置するように、配送システム（Ｘ）によって溶融スポット（Ｓ）に送られ、
１以上のレーザビーム（Ｒ）が、特にその強度分布の対称性を維持するために、マルチセグメントミラー（Ｉａ）によって発散させられ（Ｉ）、
マルチセグメントミラーの異なるセグメント要素（Ｉａ’）から実質的に発散する方向に反射するビームつまり分割ビーム（Ｒ’）が、ビームガイド要素（１）に含まれる集光システム（Ｉｂ）によって、溶融スポット（Ｓ）に集光させられる（ＩＩ）レーザの使用に関する方法であって、
充填材（Ｌ；Ｌ１）が、０．１〜１．５ゲージの金属ワイヤなどの本質的に金属系の材料によって提供され、溶融スポット（Ｓ）の上流において、ほとんどその材料の融点にまで予熱されることを特徴とする方法。
【請求項２】
流れを雰囲気から保護するために、レーザ処理を実施する間シュラウドガスが使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
レーザ処理において形成される流れが、合金充填ワイヤを使用することによって、雰囲気から保護されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
中空の充填ワイヤが使用され、その内部を通してシュラウドガスおよび／もしくは遮蔽剤または他の望ましい合金化要素が融解物に供給されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
溶融スポット（Ｓ）での充填ワイヤ（Ｌ；Ｌ１）の融解が、レーザビーム（Ｒ）の最大強度をその中央部と外縁との間の区画に集光させることによって、および、いわゆるドーナツビームＤなどを使用することによりレーザビーム強度をその中央部と外縁とにおいて低下させることによって、援助されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
１以上のレーザ光源（Ｙ）によって発せられる１以上のレーザビーム（Ｒ）を溶融スポット（Ｓ）に集光させて、特に溶接、被覆、部品製造などの処理を実施するために溶融スポットに供給される充填剤（Ｌ）を融解させることを目的とするレーザの使用に関する装置であって、
１以上のレーザ光源（Ｙ）、ならびに、レーザ光源によって生成された１以上のレーザビーム（Ｒ）を溶融スポット（Ｓ）に集光させる、光学的に屈折作用を有するおよび／または透明なビームガイド要素（１）を含み、ワイヤなどの固形状態の細長い充填材料（Ｌ；Ｌ１）を、溶融スポット（Ｓ）に集光する１以上のレーザビーム（Ｒ）に対して中央に位置するように、溶融スポット（Ｓ）に送る配送システム（Ｘ）を含み、
ビームガイド要素（１）が、１以上のレーザビーム（Ｒ）を特にその強度分布の対称性を維持するために発散させる（Ｉ）マルチセグメントミラー（Ｉａ）、および、マルチセグメントミラーの異なるセグメント要素（Ｉａ’）から実質的に発散する方向に反射するビームつまり分割ビーム（Ｒ’）を、溶融スポット（Ｓ）に集光させる（ＩＩ）集光システム（Ｉｂ）を含む装置において、
充填材（Ｌ；Ｌ１）として使用される０．１〜１．５ゲージの金属ワイヤなどの本質的に金属系の材料を、溶融スポット（Ｓ）の上流において、ほとんどその材料の融点にまで予熱する加熱アセンブリを含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
流れを雰囲気から保護するために、レーザ処理を実施する間シュラウドガスを供給する手段を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
レーザ処理において形成される流れを雰囲気から保護するために、合金充填ワイヤを供給する手段を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
シュラウドガスおよび／もしくは遮蔽剤または他の望ましい合金化要素を充填ワイヤの内部を通して融解物に供給するために、中空の充填ワイヤを供給する手段を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【国際調査報告】
2009515709.tif 000018
2009515709.tif 000019
2009515709.tif 000020