(57)【要約】  本発明は、円周パターンに配置された少なくとも３つのファイバ出力またはさもなければ単一の処理ケーブルからの少なくとも４つの別個のレーザ出力を配送する、マルチファイバレーザ出力システムを提供する。本発明は、少なくとも３つのレーザモジュールを制御し、それらのそれぞれの出力を所定の順序で単一の処理ケーブル内で配送することを可能にし、それにより、これまではビームごとに分離した光学系を必要としたワークピースへの複数の処理ステップを提供する。少なくとも３つのレーザ出力は、シーム溶接のために使用されるとき、スポット溶接、シーム溶接、または仮想的ウォブル溶接を作成する際に使用するために最適化される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースに配送される複数のレーザビーム出力を生成するためのマルチビーム出力レーザシステムであって、
円周方向に配置された少なくとも３つの離間した出力ファイバ、またはさもなければ、別個のレーザモジュールに光学的に結合された少なくとも４つの離間した出力ファイバであって、少なくとも３つの別個のレーザ出力が前記ワークピースに配送可能であるように各々が他のものから別々に制御可能である出力ファイバと、
各レーザの前記出力の特性ならびに各出力が前記ワークピースに提供される順序およびタイミングを制御するように構成されたソフトウェアと、
前記出力ファイバの各々が結合され、前記別個のレーザ出力を前記出力ファイバから受け取りかつ前記別個の離間したファイバレーザ出力を出力するように構成された、バルク光学系と、を備えるマルチビーム出力レーザシステム。
【請求項２】
前記出力ファイバの各々は、前記バルク光学系に融合される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記別個のレーザモジュールの少なくとも１つは、ファイバレーザである、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも４つの出力ファイバおよび前記バルク光学系を取り囲む処理ケーブルをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
複数の前記少なくとも４つのファイバは、それらが六角形上の点を表すように離間している、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも４つのファイバの１つは、他の出力ファイバが前記１つのファイバの周りに並置されるように、他の出力ファイバに対して位置決めされる、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記バルク光学系の下流に光学部品をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
６つの出力ファイバが、六角形の点を形成する、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
６つのファイバが六角形の点を形成し、前記六角形の点のすべてが前記１つのファイバを取り囲む、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
六角形の点を形成する前記６つの周りに位置決めされる十二角形の点を形成する追加の１２本の出力ファイバをさらに備える、請求項８または９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記システムは、前記１つのファイバが、前記ファイバのうち出力を前記ワークピースに提供する最初のファイバであるように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記出力ファイバは、別個の内径および／または外径を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記出力ファイバは、単一モードである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記出力ファイバは、マルチモードである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
クラス１レーザ配送システムをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
単一の処理ケーブルから出力される多重ファイバレーザビームから複数のワークピースを溶接する方法であって、前記方法は、
もし円周配置で配送されるならば少なくとも３つのファイバレーザモジュールを、またはさもなければ、少なくとも４つのファイバレーザモジュールであって、各々が他のものから独立して動作し、別個のファイバレーザ出力を提供するように構成されたファイバレーザモジュールを含むレーザシステムを提供するステップと、
前記少なくとも３つのファイバレーザのすべてが前記ワークピースと光学的に結合するように構成された、前記少なくとも３つのファイバレーザの各々からの一連の別個のファイバレーザ出力を開始するステップとを含み、
別個の各ファイバレーザ出力は、材料相互作用のパターンに寄与するのに十分な量のエネルギーを配送するように構成され、各レーザ出力の組み合わせは、十分な強度の所定の溶接に寄与する、複数のワークピースを溶接する方法。
【請求項１７】
別個の各ファイバレーザ出力を活性化する前記順序は、スポット溶接を提供するように構成される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
別個の各ファイバレーザ出力を活性化する前記順序は、前記複数のワークピースにシーム溶接を提供するように構成される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記ワークピースおよび別個の各ファイバレーザ出力を活性化する前記順序は、ウォブル溶接として特徴付けることができるシーム溶接を提供するように構成される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ワークピースに配送される複数のレーザビーム出力を生成するためのマルチビーム出力レーザシステムであって、
別個のレーザモジュールに光学的に結合された、円周方向に配置された少なくとも３つの離間した出力ファイバであって、少なくとも３つの別個のレーザ出力が前記ワークピースに配送可能であるように、各々が他のものから別々に制御可能である、出力ファイバと、
各レーザの出力の特性ならびに各出力が前記ワークピースに提供される順序およびタイミングを制御するように構成されたソフトウェアと、
前記出力ファイバの各々が結合され、前記別個のレーザ出力を前記出力ファイバから受け取りかつ前記別個の離間したファイバレーザ出力を出力するように構成された、バルク光学系と、を備えるマルチビーム出力レーザシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、少なくとも４つのファイバ出力からのレーザ光を単一の光学部品内に結合すること、および４つ以上の別個のファイバレーザ出力が下流に配送され得るように前記ファイバ出力内に結合されるそれぞれのレーザ光源からの出力を制御することに関する。本開示はまた、円周パターンに配置された少なくとも３つのファイバ出力からのレーザ光を単一の光学部品内に結合すること、および３つ以上の別個のレーザ出力が下流に配送され得るように前記ファイバ出力内に結合されたそれぞれのレーザ光源からの出力を制御することにも関する。さらに、本開示は、複数のワークピースを溶接するためにファイバレーザ出力を使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
材料処理のために複数個のビームデバイスを使用することは、ごく一般的である。例えば、単一のレーザ出力を配送する単一の光ファイバは、非特許文献１に見られるように、複数のスポットに向けてインコヒーレント出力を提供することができる回折光学素子と光学的に連通することができる。不都合点として、この構成は、ワークピース上の場所の各々が、波長、パワーおよびパルス幅を含み互いに同一であるレーザビームを受けることを必要とする応用例の場合に限り機能する。複数のビームがインコヒーレントであり、それらの特性に関して異なる場合に、複数のビームをワークピースに配送することができるレーザシステムが必要とされている。
【０００３】
ファイバレーザは、幅広いパワー、パルス幅、および反復率で利用可能な波長が複数あるというところまで発展している。実際、利用可能なさまざまなレーザ光を利用する多数の応用例が発展してきた。例えば、特許文献１において、発明者らは、組み合わせたビームだけを用いて、ステンレススチールの被覆物を除去し、次いでスチールを切断するためのマルチレーザシステムを考察した。最終的に、このマルチレーザシステムを不必要にする単一レーザシステムが見いだされた。しかしながら、その商業化に関連する障害は、組み合わせたプロセスビームを配送するためのレーザヘッド内の精巧な光学系の必要性であった。さらに、レーザは分離したシステムであったので、システムを制御するためにＣＰＵを使用することは、応用例の要件を満たすようにレーザの処理パラメータを変更するのに十分に動的な制御環境ではないことが分かった。
【０００４】
それにもかかわらず、複数のレーザ出力を組み合わせる概念は、別個のレーザ出力を単一の光ファイバケーブル内に組み合わせることを含み、十分に開発されている。特許文献２は、並列出力を作成するためにミラーの使用を提供し、その出力は次いでその後、並列出力を配送することになる単一の光ファイバケーブル内に集束される。しかしながら、そのようなシステムは、複雑さを導入する複数の光学系を必要とし、さらに出力の劣化の可能性は、言うまでもなくそれらのコストを増加させる。
【０００５】
特許文献３は、カスケード手法で組み合わされるインコヒーレントレーザ光出力を生成するために複数のカプラおよびレンズの使用を必要とする。さらに、単一のモード光だけへのその制限は、マルチモード光が望ましくないにしろ容認可能である多種多様な応用例を反映しない。
【０００６】
従来技術は、位置合わせされた光ファイバ配置を提供するが、それらの光ファイバ配置は、コスト感受性および堅牢性の必要性がそのような従来技術の解決策を支持できなくする産業環境のニーズと矛盾する。実際、特許文献４は、ビームをコリメートするためにファイバおよび下流の光学系を位置合わせするための位置決めガイドを必要とした。
【０００７】
さらに、特許文献５などにおいて、光学系に対するファイバのボンディングが教示されているが、それらは、コリメート効果を補償するためにレンズと組み合わされ、その場合光学系はレンズであるか、またはファイバのアレイおよび各ファイバの出力が組み合わされる。
【０００８】
本出願者は以前に、各々の内容が参照により全体として組み込まれる、２０１４年８月１３日に出願された特許文献６および２０１５年４月２２日に出願された特許文献７に見られるようなマルチビームレーザシステムの開発に従事していた。残念ながら、これらの先行出願において開示される３ビーム構成は、スポット溶接のための厳しい要求を解決するために最適化されない。その上、その構成は、ウォブルを必要とする困難なシーム溶接の課題を解決することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０１９２０４号
【特許文献２】米国特許第５０４８９１１号明細書
【特許文献３】米国特許第６２２９９４０号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００４／００８１３９６号明細書
【特許文献５】米国特許第７１３０１１３号明細書
【特許文献６】米国特許出願第６２／０３６７４０号明細書
【特許文献７】ＤＥ１０２０１５２０７２７９．７号明細書
【特許文献８】国際特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１４／０１８６８８号
【特許文献９】国際公開第２０１４／０６３１５３号
【特許文献１０】国際公開第２０１４／０６３１５１号
【特許文献１１】米国特許第８７６６１３６号明細書
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔａｉｌｏｒｗｅｌｄ．ｅｕ／ｏｖｅｒｖｉｅｗ／ｃｏｎｃｅｐｔ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、レーザスポット溶接のための高価なスキャナの必要性によってもたらされる問題に対処する。従来のレーザスポット溶接機は、極めて小さいスペース内に渦巻き状またはネジ状の溶接を作成するためにワークピースとの初期接触部の周りで回転されなければならない単一のビームを使用する。そのようなレーザ溶接は、そのような渦巻き状またはネジ状の溶接の完全性を確実にするために高価なスキャナを必要とする。
【００１２】
本構成は、出力のパラメータが制御可能である所定の構成においてインコヒーレントレーザビームを提供することができる、低コストでかつ堅固な光学系を提供するマルチビームレーザシステム構成を用いて正確なスポットおよびウォブル溶接要件の必要性を解決する。その上、同じシーム溶接−ウォブル構成について、現在利用できる機械的なウォブルシステムよりも信頼性のある結果を提供することができる非機械的な解決策が提供される。
【００１３】
最後に、本発明は、レーザスポット溶接のためのスキャナの必要性をなくし、実際、スポット溶接の全幅は、直径２．５ｍｍから５ｍｍとすることができるので、製造業者が、より大きい単一レーザスポット溶接機または抵抗スポット溶接機のために現在必要なタブを排除しないとしても、小型化することを可能にすることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、もし円周配置で配送されるならば少なくとも３つの独立して制御される複数のインコヒーレントレーザ出力を、またはさもなければ、それぞれの光ファイバ内に配送される少なくとも４つの独立して制御される複数のインコヒーレントレーザビーム出力を提供するためのレーザシステムを提供する。本発明の好ましい実施形態では、レーザビーム出力は、ファイバレーザから生成される。なお別の好ましい実施形態では、複数のビーム出力のためのそれぞれのファイバは、処理ファイバの末端部に隣接するバルク光学系に融合される。
【００１５】
本発明は、６つの、より好ましくは７つのレーザ出力が、スポット溶接を作成するために結合する、スポット溶接のための複数のレーザ出力の好ましい実施形態を提供する。より好ましい実施形態では、レーザ出力は、同時にではなく連続して動作しつつも、好ましくはすべてが完全な溶接１回につき１秒未満の時間枠内で動作する。
【００１６】
六角形をなす６つのファイバの構成はまた、ワークピースまたはレーザがそのような継ぎ目に沿って互いに対して移動する間に、もし順序通りに活性化されるならば、シーム溶接のための仮想ウォブル機能を提供することもできる。
【００１７】
好ましい実施形態では、本発明のレーザシステムは、レーザ作業セルの制約なくスポットまたはウォブルシーム溶接を生成することができるように、クラス１レーザシステム内に提供される。
【００１８】
本発明のレーザシステムは特に、溶接のために適合される。それに応じて、本発明は、本明細書で開示されるマルチレーザファイバ出力構成を利用する溶接の方法を提供する。
【００１９】
より具体的には、本発明は、単一の処理ケーブルから出力される多重ファイバレーザビームから複数のワークピースを溶接する方法を提供し、本方法は、もしファイバ出力が円周方向に配置されるならば少なくとも３つのファイバレーザモジュール、またはさもなければ、少なくとも４つのファイバレーザモジュールであって、各々が他のものから独立して動作し、別個のファイバレーザ出力を提供するように構成されたファイバレーザモジュール、を含むレーザシステムを提供するステップと、もしファイバ出力が円周方向に配置されるならば少なくとも３つのファイバレーザモジュールの、またはさもなければ、そのすべてがワークピースと光学的に結合するように構成される、少なくとも４つのファイバレーザの各々からの一連の別個のファイバレーザ出力を開始するステップとを含み、別個の各ファイバレーザ出力は、材料相互作用のパターンに寄与するのに十分な量のエネルギーを配送するように構成され、各レーザ出力の組み合わせは、十分な強度の所定の溶接に寄与する。
【００２０】
好ましい実施形態では、別個の各ファイバレーザ出力を活性化する順序は、スポット溶接を提供するように構成される。別の実施形態では、別個の各ファイバレーザ出力を活性化する順序は、複数のワークピースにシーム溶接を提供するように構成される。より好ましくは、シーム溶接は、ウォブル溶接として特徴付けられてもよい。
【００２１】
本開示の上記の態様、特徴および利点、ならびに他の態様、特徴および利点は、下記の図面の助けを借りてより容易に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のマルチビームレーザシステムの部分断面図である。
【図２】図１のシステムのバルク光学系および配送ファイバの近接部分断面図である。
【図３ａ】スポット溶接実施形態のレーザモジュールからの個々の配送ファイバの例示的横断面図である。
【図３ｂ】ワークピースと接するときの図３ａの配送ファイバの出力の相対位置および絶対位置を提供する図である。
【図４】本発明のシステムのためのアナログ／デジタル制御方式を提供する図である。
【図５ａ】図３ａに見られる本発明の実施形態のビームの集束画像の強度分布を提供する図である。
【図５ｂ】図３ａに見られる本発明の実施形態のビームの非集束画像の強度分布を提供する図である。
【図６ａ】ビームが集束されたままであるときの完全に近いスポット溶接の写真である。
【図６ｂ】ファイバに関する好ましい実施形態の出力の順序ならびに互いに対する出力の持続時間および図６ａにおけるスポット溶接のための全サイクルを提供する図である。
【図６ｃ】図６ｂの順序プログラムのためのレーザプログラムを提供する図である。
【図６ｄ】図６ａ〜図６ｃに提示されるプロセス内で作成されるスポット溶接の上面図である。
【図６ｅ】図６ａ〜図６ｃに提示されるプロセス内で作成されるスポット溶接部の下面図である。
【図７ａ】ビームが非集束であるときの完全に近いスポット溶接の写真である。
【図７ｂ】ファイバに関する好ましい実施形態の出力の順序ならびに互いに関する出力の持続時間および図７ａにおける単一スポット溶接のための全サイクルを焦点位置と一緒に提供する図である。
【図７ｃ】図７ｂの順序プログラムのためのレーザプログラムを提供する図である。
【図７ｄ】図７ａ〜図７ｃに提示されるプロセス内で作成されるスポット溶接の上面図である。
【図７ｅ】図７ａ〜図７ｃに提示されるプロセス内で作成されるスポット溶接の下面図である。
【図８ａ】本発明のスポット溶接の断面図である。
【図８ｂ】本発明によって作成される別のスポット溶接の断面図である。
【図９ａ】本発明によって作成される２つのスポット溶接の上面図である。
【図９ｂ】本発明によって作成される２つのスポット溶接の下面図である。
【図１０ａ】３ファイバ出力が円周方向に配置される場合の、本発明の実施形態の横断面図である。
【図１０ｂ】図１０ａに説明される構成によって作成された溶接の写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次いで本発明の実施形態を詳細に参照する。可能な限り、同じまたは同様の参照番号が、同じまたは類似の部分またはステップを言及するために、図面および説明において使用される。図面は簡略化された形であり、正確な縮尺比ではない。簡便さおよび明瞭さだけのために、方向（上／下、その他）または動き（前方／後方、その他）に関する用語が、図面に関して使用されることもある。用語「結合する（ｃｏｕｐｌｅ）」および同様の用語は、必ずしも直接かつじかの接続を表すとは限らず、中間要素またはデバイスを通じての接続も含む。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態を説明し、それによってレーザシステム１０は、バルク光学系３４に結合される配送光ファイバ２９ａ〜２９ｇを通じて３つの異なる出力を配送する。好ましくは、配送光ファイバ２９ａ〜２９ｇは、バルク光学系３４に融合されることによってバルク光学系３４に結合される。好ましくは、配送光ファイバおよびバルク光学系３４は、同一の屈折率を有するように、石英などの同一の材料から作られる。より好ましくは、バルク光学系３４および配送光ファイバの各々の屈折率は、１．４５である。
【００２５】
レーザシステム１０の筐体１１は、レーザモジュール１２、１４、１６、１８、２０、２２、および２４を含有する。本発明では、レーザモジュール１２、１４、１６、１８、および２０は、同一の出力を配送光ファイバ２９ａ〜２９ｇ内に提供する。各モジュールは、１２００Ｗのイッテルビウムファイバレーザモジュールであった。
【００２６】
構成を容易にするために、コンバイナ２７ａ〜２７ｇが、使用された。これらのコンバイナは、出願人によって所有され、参照により全体として本明細書に組み込まれる、特許文献８においてより完全に述べられる。コンバイナ２１は、ファイバカプラ２８と光学的に連通した出力ファイバ２６を有する。
【００２７】
この実施形態では、レーザモジュールは、それらのアクティブファイバが、Ｙｂであるので、１０７０ｎｍの出力を提供するが、スポットまたはウォブル溶接構成が、それらによって生成される波長を必要とすると仮定すれば、非線形光学結晶、ラマン（Ｒａｍａｎ）ファイバおよび類似のもののために出力が周波数シフトされるファイバレーザは言うまでもなく、Ｅｒ、Ｔｈ、Ｈｏ、ドープされたファイバ、またはそれらのある組み合わせが企図されるなど、任意のさまざまな波長が企図される。
【００２８】
本発明において生成される光は、応用例が要求したものであるためマルチモードであるが、特定の応用例の要求に応じて単一モード光が提供されることもあり得る。好ましくは構成の中心にある、順序において最初に使用されるファイバなどの、モジュールの１つは、好ましくは単一モードであってもよく、一方六角形の輪郭を形成する外側のレーザは、マルチモードである。
【００２９】
本発明のレーザモジュールは、すべて順序通りに動作するＣＷモジュールであるが、溶接応用例の要求に応じて、準連続波レーザが代わりに使用されてもよい。実際、企図される別の構成は、周辺へのレーザ出力のためにＱＣＷモジュールを利用しながら、中心スポットのためにＣＷモジュールを使用することを含む。
【００３０】
図２は、バルク光学系３４への配送光ファイバ２９ａ〜２９ｄ（２９ｅ〜２９ｇは背後にある）の接続の分解断面図を提供する。この実施形態では、バルク光学系３４および配送光ファイバ２９ａ〜２９ｇは、処理ケーブルを形成するために外部被覆３３によって取り囲まれる。それぞれのファイバは、バルク光学系３４に結合される。より好ましくは、それぞれのファイバは、表面３６においてバルク光学系３４に融合される。
【００３１】
図３ａは、バルク光学系３４上のそれらの融合場所３６に近接した配送光ファイバ２９ａ〜２９ｇの横断面を提供する。当業者なら認識することができるように、７つのファイバは、所定の配置において互いに対して離間している。本発明の実施形態では、７つのファイバはすべて、２００μｍの外径を有する。中間のファイバは、５０μｍのより小さいコア径を有し、一方周辺の配送ファイバは、１００μｍの同等のコア径を有する。本発明は、この実施形態に限定されないが、この実施形態は、最良のスポット溶接を生成することが見いだされた。本発明のこの特定の実施形態は、アルミニウムおよびさまざまなアルミニウム合金ならびにＵｓｉｂｏｒ（登録商標）１５００および２２ＭｎＢ５（Ｕｓｉｂｏｒ（登録商標）は、ＡｒｃｅｌｏｒＭｉｔｔａｌの登録商標である）などの熱間成形スチールの良質のスポット溶接を生成することが見いだされた。
【００３２】
配送光ファイバは、現在では多数の形状のものが製造されるので、異なる形状のファイバおよび直径が使用されてもよいことが企図されるが、本構成は、満足のいく溶接を生成するように思われる。その上、本発明は、配送ファイバの追加のリングと、６つの円周の外側にあることになるそれぞれのレーザモジュールとを企図する。好ましくは、配送ファイバの追加のリングは、それらのそれぞれのレーザ光源と光学的に連通した１９本の配送ファイバを備えることになる。
【００３３】
図３ａは、図３ａの配送ファイバ構成からの集束出力によって処理されたワークピースの写真を提供する。個々の各スポットは、直径が１ｍｍ未満であり、溶接の全直径は、５ｍｍ未満である。
【００３４】
本発明のレーザモジュールは、好ましくは互いに独立して動作可能であってもよいが、それにもかかわらず、好ましくはそれからの出力に対する動的調整を可能にするために、統合的制御方式下にあってもよい。図４は、独立して動作するレーザモジュールがさらに、デジタル／アナログコントローラの使用を通じて制御される、標準的な制御形式を提供する。これは、独立して動作するレーザモジュールの並列での制御を可能にすることになる。当業者は、さまざまな制御方式が、本発明のこの好ましい実施形態を動作させることができることを認識するであろう。例えば、本発明では、ＩＰＧ  Ｌａｓｅｒ  ＧｍｂＨから出荷されるレーザを用いる標準的ソフトウェア制御パッケージとして提供されるＬａｓｅｒＮｅｔソフトウェアが、モジュールからの出力のパワーおよび幅をプログラムするために使用された。モジュールの各々の活性化の時間を決めるために、順序エディタが利用された。以下でさらに述べられるように、図６ａ〜図６ｂおよび図７ａ〜図７ｂは、約７００ｍｓ内での本発明のスポット溶接の作成を説明する。本発明が、好ましい実施形態での７つのファイバ出力すべての活性化を含む、完全なスポット溶接を提供することができる範囲は、３００ｍｓから１秒の間である。より遅い溶接時間が企図されるが、それらは、既存の技術との競合力がないということになる。
【００３５】
図５ａおよび図５ｂは、本発明についての２つの動作変形の強度分布を提供する。図５ａは、本発明の集束動作の使用に関係し、一方、図５ｂは、ビーム配送への特に焦点のぼけた手法の画像を提示する。両方のシナリオで、ビームは連続して動作するが、出力の焦点をぼかすことによって、スポット溶接は、集束バージョンを用いるよりも均質になる。
【００３６】
本発明のレーザを統合するための最適な機器に関して、レーザセルの必要性を除外するクラス１レーザシステム内に同じものを組み込むことが、好ましいことになる。実際、本発明が工場の現場で抵抗溶接機を置き換えることができる唯一の方法は、それらが、より良い安全記録とはいかないまでも、同じ安全記録を有する場合である。それに応じて、本発明のレーザシステムは、そのすべての内容が、参照により全体として本明細書に組み込まれる、２０１４年４月２４日に公開された特許文献９、２０１４年４月２４日に公開された特許文献１０、２０１４年７月に許諾された特許文献１１において開示されるようなクラス１レーザシステム内で最もよく構成されるということになる。
【００３７】
上で説明されたレーザシステムに加えて、本発明はさらに、いったんロボットによってある場所に向けられたなら、またはもし事前に位置決めされたならば動かす必要がない複数のファイバ出力の使用により、強く、信頼性があり、高速の溶接を作成するために必要とされる機器からスキャナを除去することを可能にするレーザスポット溶接を作成する改善された方法を提供する。
【００３８】
好ましい実施形態では、レーザは、順次方式で活性化される。この方法は、亜鉛被覆スチール、高強度スチールならびにアルミニウムおよびアルミニウム合金が、蒸発させかつ発散させなければならない被覆物または酸化物を有するので、そのような材料内に溶接を作成するために有利であることが見いだされている。実際、すべてのファイバレーザ出力の同時活性化を用いた出願者の実験は、所望されるよりも小さい溶融溜りをもたらす実質的なスパッタをもたらした。
【００３９】
図６ａ〜図６ｃおよび図７ａ〜図７ｃについて説明されたパラメータに加えて、出願者は、交差噴流の使用が、優れたスポット溶接を生成することを見いだした。図８ａ〜図９ｂは、そのような溶接を表している。
【００４０】
図１０ａは、３つの出力が円周方向に配置される本発明の実施形態を提供する。この実施形態では、ファイバは連続して作動されるが、このことは本発明の必要条件ではない。この構成は、電気亜鉛メッキスチール（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｇａｌｖａｎｉｚｅｄ  ｓｔｅｅｌ）、溶融亜鉛メッキスチール（ｈｏｔ−ｄｉｐｐｅｄ  ｇａｌｖａｎｉｚｅｄ  ｓｔｅｅｌ）ならびにアルミニウムおよびさまざまなアルミニウム合金ならびにＵｓｉｂｏｒ（登録商標）１５００および２２ＭｎＢ５（Ｕｓｉｂｏｒ（登録商標）は、ＡｒｃｅｌｏｒＭｉｔｔａｌの登録商標である）などの熱間成形スチールの優れた溶接を生成することが見いだされた。
【００４１】
図１０ｂは、図１０ａで説明された方式で配置された好ましい実施形態によって生成された溶接の写真である。
【００４２】
当業者は、本明細書で述べられる本発明の具体的実施形態と等価の多くのものを単に慣例的な実験を使用して認識するかまたは確かめることができる。開示される概略図は、任意の光結像系とともに使用されてもよいが、ここに開示される構造および溶接方法の動機は、開示されるマルチビームレーザファイバ配送システムにある。
【００４３】
したがって、前述の実施形態は、単なる一例として提示されており、添付のクレームおよびそれの等価物の範囲内であるならば、本発明は、具体的に述べられた以外の方法で実施されてもよいことを理解すべきである。本開示は、本明細書で述べられる個々の特徴、システム、材料および／または方法を対象にする。さらに、２つ以上のそのような特徴、システム、材料および／または方法の任意の組み合わせは、もしそのような特徴、システム、材料および／または方法が、相互に矛盾しないならば、本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  レーザシステム
１１  筐体
１２  レーザモジュール
１４  レーザモジュール
１６  レーザモジュール
１８  レーザモジュール
２０  レーザモジュール
２１  コンバイナ
２２  レーザモジュール
２４  レーザモジュール
２６  出力ファイバ
２７ａ〜２７ｇ  コンバイナ
２８  ファイバカプラ
２９ａ〜２９ｇ  配送光ファイバ
【図１】
2018515347.tif 000003
【図２】
2018515347.tif 000004
【図３ａ】
2018515347.tif 000005
【図３ｂ】
2018515347.tif 000006
【図４】
2018515347.tif 000007
【図５ａ】
2018515347.tif 000008
【図５ｂ】
2018515347.tif 000009
【図６ａ】
2018515347.tif 000010
【図６ｂ】
2018515347.tif 000011
【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図７ｄ】
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【図７ｅ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【国際調査報告】
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