CN108778610A - 激光加工装置和激光加工方法 - Google Patents

Abstract

在聚光透镜(3)以贯通方式配置供给喷咀(4)，将多根光纤(1)和多个准直透镜(2)平行配置于供给喷咀(4)的周围，据此，在保持光纤(1)和准直透镜(2)平行配置情况下，对从供给喷咀(4)供给的熔融材料(9)，往自喷咀前端口(4a)至焊接处(基材)(BM)的轴线上(O)照射激光。

Description

激光加工装置和激光加工方法

技术领域

本发明涉及从光纤照射激光的激光加工装置和激光加工方法。

背景技术

从光纤照射激光的激光加工装置和激光加工方法，业已在激光焊接等或激光钎焊等实用化，在堆焊和喷镀，出于提高材料自身耐热、耐腐蚀性和耐磨耗性之目的，进行覆膜化。譬如在激光粉体堆焊装置，对作为激光原料的熔融材料进行激光照射，加热熔融，进行覆膜化，据此，能对基材表面作涂层。故，通过涂譬如较硬的覆膜或难以腐蚀的覆膜，能防止产品磨损或生锈。

以往，激光粉体堆焊装置中，对基材表面垂直照射激光，所照射激光的光轴上从配置于外周的供给喷咀供给熔融材料，据此，将熔融材料熔融，进行堆焊加工(专利文献1：图6及图7；专利文献4：图7)。

已有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平02-147184号公报

专利文献2：特开平09-216083号公报

专利文献3：特开2000-317667号公报

专利文献4：特开2003-251480号公报

专利文献5：特开2004-322183号公报

专利文献6：特开2015-178130号公报

专利文献7：特开2013-139039号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

目前，因消费者需求多样化，对于工业产品的关于三维形状等各种各样要求也越来越高，呈现出对复杂形状基材覆膜化的必要性。譬如，对三维形状等复杂形状的基材覆膜化时，焊接位置的形状也复杂了，藉使激光加工装置的激光加工头部多轴旋转和多轴移动来进行堆焊的技术被采用。然而，在激光外周配置供给喷咀这种已有加工方法中，将熔融材料正确地供给于激光的光轴上是相当困难的(若激光光束的照射位置脱离透镜中心，则透过透镜的光束相对光轴倾斜地行进，故必须对透镜作X轴调整或Y轴调整，以使透镜中心对准激光光束。)，在供给喷咀数量或供给喷咀配置的微调整等方面花费时间，装置也大型化，产生这样诸多问题。另外，还出现在供给喷咀和光纤的配置关系方面激光加工头的移动方向受限制的问题、以及对小孔等微细形状不能焊接的问题。这样，按已有激光加工方法，往多轴旋转和多轴移动的激光加工头的装载、对复杂形状的基材覆膜就相当困难。

另外除上述问题外，覆膜技术中还显现出以下(1)～(3)的问题。即，(1)因对基材热量输入过度，基材成分溶出，熔融材料的成分被基材成分稀释，堆焊之处变质，耐久性降低。(2)基材较薄或基材尺寸较小时，在基材上或基材周边对熔融材料加热熔融时，基材因热变形。(3)对熔点比基材高的熔融材料覆膜时，当把强度足能将熔融材料加热熔融的激光往基材上或基材周边照射时，基材会过度变形。(4)在基材上或基材周边对熔融材料熔融时，花费熔融时间，极难形成薄的覆膜。(5)熔融材料焊接于基材表面之际，堆焊处所若温度急剧变化，则产生热应力，表面裂纹，耐久性差。

为解决上述问题，采取过诸多措施，如事先将熔融材料加热，以防给基材热量输入过度，或为了不让焊接处所有急剧温度变化，实行事先对基材加热的预热工序、不让基材急剧冷却的后热工序等。但这需要多个加热装置，造成装置成大型化。

故，本申请人就上述问题进行了锐意探讨，其结果，作出如下发明：(A)将供给喷咀配置在中心，对从供给喷咀供给的熔融材料从周围照射激光而进行堆焊，据此，作多轴旋转和多轴移动的激光加工头的移动方向没有限制，可正确地将熔融材料堆焊于复杂形状的基材表面；(B)使用用于加热基材表面而确保覆膜密接性的第1激光、不直接照射基材表面而事先将熔融材料熔融的第2激光、对基材表面加热的第3激光等多激光，据此，可防止给基材热量输入过度，能克服急剧温度变化引起的耐久性降低等覆膜技术的问题；(C)通过在聚光透镜中心配置供给喷咀，在供给喷咀周围配置激光，装置小型化，单纯化，即便进行多激光控制时也能简单地进行聚光位置、聚光角度、聚光口径等调整。而且判明：通过将(A)(B)(C)的技术组配于激光加工头等进行多轴旋转和多轴移动的小型化的装置，对三维形状等复杂形状的基材也能进行覆膜，而且不光覆膜，还能实现基材预热或后热、熔融材料事先加热等各种各样的功能。

然而，专利文献1～5、7的激光加工装置中，虽然记载了供给喷咀配置于中心、对从供给喷咀供给的熔融材料从周围照射激光而进行堆焊，但是关于不同于覆膜用激光的、熔融材料预热或熔融为目的的激光的使用却没有记载，也无暗示。

专利文献1～5、7的激光加工装置中，就装置构造而言，不可能做到在自供给喷咀的喷咀前端口至焊接处的高度方向上变更激光的聚光位置。

可见，已有技术中，关于激光加工装置，尚未考虑到通过使用多激光来实现不单是覆膜，而且还包括基材预热或后热、熔融材料事先加热等各种各样功能。

还有，专利文献6的激光堆焊装置中，虽然记载了使用使添加材料熔融的激光和给基材热量输入的激光，但是却根本没有考虑到通过小型化和控制简约化来将装置组配于激光加工头之可能性。

对此，本发明目的就在于提供一种激光加工方法和激光加工装置，将供给喷咀配置于聚光透镜等，将沿此配置的来自光纤的激光的焦点位置驱动控制于供给喷咀的自喷咀前端口朝向焊接处的轴线上或其周围，稳定供给熔融材料且将之熔融于最佳加工温度，实施多样激光加工。

技术方案

本发明特征在于，具备光纤、聚光透镜(condenser lens)、供给熔融材料的供给喷咀，供给喷咀以贯通聚光透镜的方式配置，在聚光透镜的轴线上或其周围、或者在供给喷咀的轴线上或其周围对从供给喷咀供给的熔融材料照射来自光纤的激光。

在此，本发明中所谓“照射激光”，并不限定于将激光聚光照射的情形，也包括譬如散焦照射的情形。还有，“供给喷咀的轴线上”最好与“聚光透镜的轴线上”一致，但没必要一定一致，供给喷咀的轴线偏离聚光透镜的轴线(中心)也可，无论如何，均能通过光纤控制来照射激光。

本发明特征还在于，具备多根光纤、对各个光纤的激光进行聚光的聚光透镜、喷射供给熔融材料的供给喷咀，供给喷咀以贯通聚光透镜的方式配置，在其周围配置光纤，至少在自喷咀前端口朝向焊接处的轴线上或其周围对从供给喷咀供给的熔融材料照射来自光纤的激光。

还有，本发明中所谓“自供给喷咀的喷咀前端口朝向焊接处的轴线上”不只是指自供给喷咀的喷咀前端口至焊接处的轴线上，还意味着通过喷咀前端口和焊接处的轴线上或直线上。故，从喷咀前端口看，还可包括比焊接处还远的位置的轴线上。

根据本发明，能对来自供给喷咀的熔融材料在达到焊接处所的全程照射激光，使之达最佳熔融温度而供给于焊接处所。还有，不光在通过喷咀前端口和焊接处的轴线上或其周围，也能照射于焊接部件的表面或深部，可在焊接部件的厚度方向调节照射深度，通过这些有联系的动作，能以熔融材料的最佳熔融状态进行焊接等加工。

还有，散焦状态照射激光时，也可通过使激光焦点合于从喷咀前端口至焊接处的范围来进行散焦，还可通过使激光焦点合于从喷咀前端口观察的比焊接处还远的领域来进行散焦。通过散焦状态照射激光，能整体上加温照射领域，也能减少热传播。譬如以铜等异质材料作熔融材料对不锈钢等基材进行堆焊时，若以加热熔融铜的温度加热基材，则容易产生基材变形或变色。因此，独立地调整适度加热基材的激光的波长、输出功率或聚光口径等就变得重要了，而通过以散焦适度加热基材则能抑制热传播，抑制变形或变色。另外，即使基材和熔融材料为同种金属、或薄板那种易弯曲形状的基材时，通过散焦也可减少热传播、抑制弯曲。

作为熔融材料可使用金属等的粉末材料或线材(棒状金属材料)等。须指出，金属材料未必仅由金属构成，也可含有譬如陶瓷等非金属。

根据本发明，从多根光纤照射的多激光通过各自对应的准直透镜(collimator lens)的中心，通过了准直透镜的多激光直接地平行于供给喷咀行进而通过聚光透镜。通过了聚光透镜的激光沿自供给喷咀的喷咀前端口朝向焊接处的轴线上照射。

根据本发明，通过从中央的供给喷咀供给熔融材料，能稳定地往焊接对象供给熔融材料。进一步，根据本发明，熔融材料从供给喷咀的喷咀前端口喷射后直到基材的焊接处的轴线上可用激光照射，但与光纤和准直透镜的数量相适应地，在自喷咀前端口朝向焊接处的轴线上照射多点或照射全域，据此，则能进行使熔融材料直到焊接处尚熔融等的激光加工。

本发明特征还在于，供给喷咀所贯通的聚光透镜配置于中央，在其周围配置光纤，对从供给喷咀供给的熔融材料从其周围照射来自光纤的激光。

根据本发明，对来自能稳定供给的中央的供给喷咀的熔融材料，将来自多根光纤的激光朝其中心照射，据此，能够对中央的熔融材料使口径相互对应(重合)，还能够对中央的熔融材料从周围朝中心照射，故能够有效而正确地进行照射熔融。即，对来自中央供给喷咀的熔融材料，从其周围照射的激光藉聚光透镜而朝向其轴线上(即使不放置反射镜等，激光也朝向中央的熔融材料的方向)，故能正确地将熔融材料供给于激光的光轴上。其结果，熔融材料的熔融也能正确地进行。

还有，根据本发明，从多根光纤照射的多激光相对供给喷咀平行行进，通过各自对应的准直透镜中心，通过了准直透镜的多激光照样平行供给喷咀行进而通过聚光透镜。通过了聚光透镜的激光，照射自供给喷咀的喷咀前端口至焊接处之间的轴线上，据此，能使之保持平行配置不变地照射。故，能保持多根光纤沿供给喷咀平行配置不变地进行照射，能实现装置小型化。

本发明优选，多根光纤具备对上述供给喷咀平行地作驱动控制的控制部件，或者具备对聚光透镜径向作驱动控制的控制部件。

根据本发明，通过光纤与准直透镜同步地沿聚光透镜径向移动，能调节聚光角度。由于准直透镜和光纤局限在聚光透镜直径范围，所以装置不会大型化到超过聚光透镜尺寸，能一边按时间调节聚光角度一边焊接。譬如，在旋转驱动的加工头装设本发明时，可形成如是结构：即使粉末状熔融材料改变其下落方向，也容易通过在聚光透镜的轴线上配置供给喷咀，藉聚光透镜从其周围照射激光，而设定为激光追随熔融材料供给方向。

本发明特征还在于，通过上述多根光纤的激光的照射，在往上述轴线上照射同时照射焊接处周围，或者往上述轴线上照射之前照射焊接处周围。

已有装置中，存在着难以对熔点比焊接对象基材高的熔融材料作涂层(堆焊)的问题、和慢冷却不顺利等问题。根据本发明，即使焊接对象基材较薄，也能自供给喷咀的喷咀前端口至焊接处以高精度使熔融材料熔融，可对熔点比焊接对象基材高的熔融材料作涂层(堆焊)。即，在自喷咀前端口到基材表面的中途部分，以比基材表面高的温度照射，据此，能做到焊接时不使焊接处为高温。反之，在自喷咀前端口到基材表面的中途部分，以比基材表面高的温度照射，据此，能做到焊接时不使焊接处为高温。另外，硬化堆焊或厚部件焊接中，存在慢冷却不顺利的问题，而通过往上述轴线上照射之前照射焊接处周围，则能做到一边有效地慢冷却一边进行焊接加工。

在此，本发明优选，具备多根光纤、有供来自上述多根光纤的激光分别通过的多个准直透镜、对通过了上述多个准直透镜的各激光聚光的聚光透镜、和喷射供给熔融材料的供给喷咀，上述供给喷咀配置成贯通聚光透镜；或者，供给喷咀配置成可以贯通聚光透镜的状态驱动控制，多根光纤沿供给喷咀平行配置。

根据本发明，能在保持多根光纤沿供给喷咀平行配置的情况下照射，可实现装置小型化。另外，熔融材料从供给喷咀的喷咀前端口喷射，直到基材的焊接处的全域都能用激光照射。能对应于光纤和准直透镜的数量，在自喷咀前端口至焊接处之间进行多点照射。

本发明还优选，将供给喷咀贯通的聚光透镜配置于中央，在其周围配置光纤，对从供给喷咀供给的熔融材料从其周围照射来自光纤的激光。

根据本发明，通过对中央的供给喷咀的熔融材料朝其中心照射来自多根光纤的激光，能做到对中央的熔融材料使相互口径对应一致地照射，或者对中央的熔融材料从周围朝中心照射，故能有效而正确地进行照射熔融。

本发明还优选，上述准直透镜具备对上述供给喷咀平行地作驱动控制的控制部件；或者具备对聚光透镜在径向作驱动控制的控制部件。

本发明还优选，上述多个准直透镜配置于供给喷咀的周围，在供给喷咀的周围平行地或沿聚光透镜径向被驱动控制。

根据本发明，通过使准直透镜在供给喷咀的周围平行移动，能在维持光纤对供给喷咀平行配置的情况下，对光纤和准直透镜的距离作调节，能在中心轴向调整聚光位置。故，不会使装置大型化，能按时地对自供给喷咀至焊接处之间作激光照射。须指出，本发明还优选，多个准直透镜可自由装拆。根据本发明，通过更换成焦点距离不同的准直透镜，即可调整基材表面上激光聚光口径。

本发明特征还在于，具备使上述供给喷咀贯通的聚光透镜移动的控制部件，或者，具备使供给喷咀在聚光透镜贯通状态下移动的控制部件。本发明还优选，供给喷咀能相对聚光透镜径向作铅直驱动控制。

根据本发明，由于能使供给喷咀的喷咀前端口在聚光透镜方向或基材表面的照射点方向移动，所以能在不改变聚光透镜到照射点之距离的情况下使喷咀前端口接近照射点。故能与激光焦点距离无关地将熔融材料往基材表面喷射的范围或喷射量设为恒定。

本发明还优选，供给喷咀具备驱动机构，能对沿1个聚光透镜的中心轴部分或中心轴附近贯通的位置作调节。

根据本发明，通过在中心轴附近配置，能对焊接行进方向上比激光照射领域靠后方投入熔融材料，故能有效地照射熔融材料或基材表面。

本发明的激光加工装置特征还在于，具备光纤、聚光透镜、和供给熔融材料的供给喷咀；供给喷咀以贯通聚光透镜的方式配置，在聚光透镜的轴线上或其周围、或者在供给喷咀的轴线上或其周围，对从供给喷咀供给的熔融材料照射激光。

在此，本发明优选，具备使各光纤相对供给喷咀平行移动和/或在聚光透镜径向被驱动控制的单元、便于更换不同波长激光的光纤装拆单元、使准直透镜对供给喷咀平行且相对聚光透镜径向移动的单元、使供给喷咀相对聚光透镜径向铅直移动且在聚光透镜中心或中心附近调节贯通位置的移动单元；于是，通过具备上述各单元，能进行聚光角度调整、激光波长调节、聚光口径调整、自喷射供给喷咀的喷咀前端口至焊接处的喷射距离的调整、喷射供给位置调。而且，本发明还优选，焊接的对象在下方配置，在其上方配置上述激光加工装置，在其中心轴上配置供给喷咀，使从供给喷咀的喷咀前端口作为粉末材料的熔融材料下垂地供给焊接对象。

根据本发明，即使供给的材料为粉末材料，也能以下垂方向而且是从中央稳定地供给熔融材料。

本发明特征还在于，上述聚光透镜，是1个聚光透镜分割成多个而构成，而且，在其中央设有上述供给喷咀可移动的可移动领域。

根据本发明，虽然是由分割的聚光透镜组装而成，但是供给喷咀可在其中央移动，供给喷咀实际上不贯通聚光透镜也照样能移动。须指出，本发明聚光透镜并非仅限于1个。

本发明特征还在于，供给喷咀由激光透过性材料构成，对于熔融材料或汇聚气体，使激光透过。

根据本发明，供给喷咀的材料采用使激光透过的透光性材料，据此，即使激光在聚光透镜轴线上和其周围附近从侧方照射时，激光也会透过，而不会在供给喷咀或喷咀前端口被遮住，故能用激光照射供给喷咀的喷咀前端口附近。而且，即使自喷咀前端口至焊接处所的距离较短时，也能在从喷咀前端口喷射之前即用激光照射而使之熔融。

本发明特征还在于，供给喷咀具备汇聚气体供给单元，通过藉汇聚气体供给单元从供给喷咀的侧方喷射汇聚气体，使熔融材料至少汇聚在自喷咀前端口至焊接处的轴线上。

这里所谓“汇聚气体”，在本说明书中与“载气(carrier gas)”有明确区别的。所谓“载气”是用于搬运粉末材料或熔融材料的气体，指喷咀中央喷出的喷流。而“汇聚气体”则指为使该喷流汇聚而从侧方喷射出的气体。故，为了搬运熔融材料而喷射载气，为了将载气喷射而产生的喷流汇聚而喷射汇聚气体。须指出，汇聚气体带有作为载气的作用、即搬运熔融材料的作用也可。

另外，本说明书中的所谓“汇聚”是指将欲散开行进的喷流汇集于中心。这里的“汇聚”，只要无特别强调，即指使熔融材料沿轴线上直线汇集的状态，也包括以轴线上至少一点为中心汇集的状态，譬如熔融材料在基材平面上汇集于一点的状态等。

本发明特征还在于，在由供给熔融材料用的内管喷咀和在内管喷咀的外周配设的外管喷咀构成的供给喷咀，且于内管喷咀与外管喷咀之间，设有汇聚气体的流路。

根据本发明，在自供给喷咀的喷射口至焊接处的聚光透镜的轴线上和其周围附近，熔融材料的汇聚区域为直线形，细长，适于激光照射、熔融材料的喷射压力高的领域(芯长)被维持得较长，容易对聚光透镜的轴线上用激光照射。本发明激光加工装置，能在自供给喷咀的喷射口至焊接处的聚光透镜的轴线上和其附近照射激光，故可以说是具有适合于本发明效果的配置结构。

本发明特征还在于，供给喷咀具备汇聚气体供给单元，具备用于控制熔融材料的喷射量、喷射速度、喷射范围之中至少其一的供给喷咀喷射控制单元，汇聚气体供给单元具备用于控制汇聚气体的喷射量、喷射速度、喷射范围之中至少其一的汇聚气体喷射控制单元。

根据本发明，能调整熔融材料汇聚区域。另外，通过使汇聚气体喷射控制单元的汇聚气体的喷射压高于基于供给喷咀喷射控制单元的熔融材料的喷射压，能获得使熔融材料的喷流汇聚之效果(喷流汇聚效果)。于是，能对应激光的聚光位置、聚光角度或聚光口径的调整等来进行控制。

发明的效果

根据本发明，能够对成为中心的熔融材料和基材成分通过分别照射、同时照射激光来调节熔融状态，还能够通过照射来预先加温调节加工位置(基材位置)，故能克服已有粉末连续供给型装置或粉末供给一体型装置所产生的问题。譬如，已有装置中，因覆膜成分被基材成分所稀释而变质，有时在接合部脆弱的熔融材料之间生成化合物，而本发明能够对此加以抑制。另外，极薄覆膜的形成也变得容易。还有，即使基材较薄或微细时，也能抑制热引起的变形，也能涂布熔点高于基材的熔融材料。

还有，根据本发明，能在一个聚光透镜、供给喷咀的轴线上或其周围移动焦点位置，故无须将光纤倾斜配置或配置多个聚光透镜，即使进行激光的聚光位置调整、聚光角度调整、聚光口径调整等时也不会出现大于准直透镜口径的情况，故能实现装置小型化，激光调节也迅速化。另外，激光能在自供给喷咀的喷咀前端口至焊接处的轴线上或轴线上附近移动焦点位置，故同采用对激光加工装置倾斜供给熔融材料的结构的装置或方法比较，熔融材料照射点和激光聚光点的调节变得容易，对熔融材料施加热熔融变得容易。因此，进行复杂形状加工或微细加工变得容易。继而，可形成如是结构：在聚光透镜轴线上配置供给喷咀，从其周围介于聚光透镜照射激光，据此，即使装设在旋转驱动的加工头上，也容易设置成激光追随熔融材料供给方向。

进一步，根据本发明，聚光透镜和供给喷咀一体化，故同聚光透镜和粉末供给功能各自独立的装置比较，装置小型化。同尚未一体化的装置比较，能连续向激光照射位置供给熔融材料，故覆膜形成效率高。

附图说明

图1是表示适用了本发明的第1实施方式的激光加工装置的立体图。

图2是表示上述实施方式的激光加工系统的侧视图。

图3是基于上述实施方式的激光加工装置的堆焊例的说明图。

图4是基于上述实施方式的激光加工装置的其它堆焊例的说明图。

图5是表示适用了本发明的第2实施方式的激光加工装置的侧视图。

图6是说明上述实施方式中聚光透镜分割例的剖视图。

图7是说明上述实施方式中供给喷咀和汇聚气体的剖视图。

图8是表示上述实施方式中使用1根光纤沿铅直方向照射激光之例的侧视图。

图9是表示上述实施方式中箱体的侧视图和俯视图。

图10是表示上述实施方式中光纤和聚光透镜配置结构例的俯视图。

图11是说明上述实施方式中在中心轴向作聚光位置调整的侧视图。

图12是说明上述实施方式中在中心轴向作聚光位置调整的侧视图。

图13是说明上述实施方式中聚光角度调整的侧视图。

图14是说明上述实施方式中聚光口径调整的侧视图。

图15是上述实施方式中不同波长激光组合使用时的侧视图。

图16是说明上述实施方式中供给喷咀配置调整的侧视图。

图17是说明上述实施方式中熔融材料供给位置的侧视图。

图18是表示上述实施方式中使用多根光纤的堆焊例的侧视图和俯视图。

图19是表示上述实施方式中使用多根光纤的其它堆焊例的侧视图和俯视图。

图20是表示上述实施方式中使用多根光纤的其它堆焊例的侧视图和俯视图。

图21是表示上述实施方式中使用多根光纤的其它堆焊例的侧视图和俯视图。

图22是表示上述实施方式中使用多根光纤的其它堆焊例的侧视图和俯视图。

图23是表示适用了本发明的第3实施方式的激光加工装置的立体图。

图24是表示上述实施方式中光纤的装拆部件和控制部件的侧视图和俯视图。

图25是表示上述实施方式中准直透镜的装拆部件和控制部件的侧视图和俯视图。

图26是表示上述实施方式中供给喷咀的装拆部件和控制部件的侧视图和俯视图。

图27是表示上述实施方式中光纤、准直透镜、供给喷咀以被控制部件沿X-Y方向驱动控制的方式配置之结构的俯视图。

图28是表示上述实施方式中光纤、准直透镜、供给喷咀以被控制部件按放射状方向驱动控制的方式配置之结构的俯视图。

图29是表示上述实施方式中光纤、准直透镜、供给喷咀以被控制部件沿周向驱动控制的方式配置之结构的俯视图。

图30是表示上述实施方式中光纤、准直透镜、供给喷咀以被控制部件沿X-Y方向、放射状方向、周向驱动控制的方式配置之结构的俯视图。

图31是说明上述实施方式中基材例的立体图。

图32是说明上述实施方式中其它基材例的立体图。

图33是适用了本发明的第4实施方式的激光加工装置的局部放大图。

图34是表示上述实施方式中内管喷咀前端口配设在比外管喷咀前端口靠内部时的局部放大图。

图35是表示从供给喷咀喷射的熔融材料的喷流情形的剖视图。

图36是基于双重喷咀的喷流汇聚效果的模拟解析图。

图37是基于双重喷咀的喷流汇聚效果的实验验证照片。

图38是表示适用了本发明的第5实施方式的复合加工机的立体图。

附图标记

1-光纤，2-准直透镜，3-聚光透镜，3a-分割的聚光透镜，3b-中央，4-供给喷咀，4a-前端口，d5-可移动领域，7-装拆部件，8-控制部件，9-熔融材料，9r-汇聚区域，10-汇聚气体供给单元，11-汇聚气体(密封气体)，g-流路，13-基台，14-架体，15-支臂，16-基材保持装置，17-切削加工装置，18-基材保持部，19-工具保持部，41-内管喷咀，41a-内管喷咀前端口，42-外管喷咀，42a-外管喷咀前端口，100-激光加工装置，L-激光，101-多轴多关节机械手，101a-激光加工头部，102-激光振荡装置，103-熔融材料供给装置，104-加工台，200-三维激光加工系统，300-复合加工机，R-熔融材料供给领域(喷咀前端口至焊接处的距离)，BM-焊接对象(焊接处、进行堆焊的基材)，O-自喷咀前端口朝向焊接处的轴线上。

具体实施方式

参照附图详细描述适用了本发明的具体实施方式。

(第1实施方式的基本构造)

图1给出本发明的本实施方式激光加工装置，图2是上述实施方式的激光加工系统的侧视图，图3是表示上述实施方式的激光加工装置的焊接例的侧视图，图4是表示上述实施方式的激光加工装置的其它焊接例的立体图。本实施方式激光加工装置100具备多根光纤1、用于将从多根光纤1射出的激光聚光的准直透镜2、用于将通过了多个准直透镜2的激光聚光为1束的聚光透镜3、用于喷射供给熔融材料9的供给喷咀4；多根光纤1在供给喷咀4的周围平行配置(图1)。

本实施方式激光加工装置100，如图2所示，在三维激光加工系统200，安装于多轴多关节机械手101的激光加工头部101a。三维激光加工系统200由安装了激光加工装置100的多轴多关节机械手101、激光振荡装置102、熔融材料供给装置103和加工台104构成，激光加工头部101a具有可多轴旋转结构(图2)。在多轴多关节机械手101、激光振荡装置102、熔融材料供给装置103具备电源，加工台104具有可多轴旋转结构。

从激光振荡装置102输出的激光通过光纤1传送给激光加工装置100，据此，从图1所示激光加工装置100的光纤1射出激光L。另外，熔融材料供给装置103与图1所示激光加工装置100的供给喷咀4连接，向供给喷咀4供给熔融材料9(图1、图2)。

本实施方式是本发明适用于堆焊的方式。堆焊和喷镀是一种表面改性技术，是以耐磨耗、耐蚀、耐热、绝缘等为目的，通过焊接或熔融的金属(熔融材料)等的喷涂，用异种金属、陶瓷、合金陶瓷等覆膜覆盖金属表面的技术。也适用于修补已遭腐蚀或磨耗而无法使用的零件。通过焊接，把具有与目的符合的给定成分和尺寸(尤其是厚度)的金属熔敷在基材(被焊接金属材料或被切断金属材料)的表面。因为是熔敷，所以基材和焊接材料合金化，能获得牢固的密接力，堆焊层厚度没有限制，能形成厚覆膜，因具有这些特征，故其是适于承受大载荷或冲击的部位的表面改性技术。

多个准直透镜2平行配置于供给喷咀4的周围，以使得来自各光纤1的激光通过准直透镜2的中心，保持平行姿态驱动。准直透镜2口径大小在聚光透镜3的半径以下，相对供给喷咀4，与聚光透镜3一样垂直配置。

因准直透镜2口径大小为聚光透镜3一半以下，多个准直透镜2的外周部均局限在聚光透镜3直径范围，多根光纤1可在维持与供给喷咀4平行而配置的情况下平行移动。因此，无论怎样驱动光纤1或准直透镜2，都不会大过聚光透镜3的直径。最好是，光纤1、准直透镜2分别安装于装拆部件，而装拆部件安装于控制部件。通过具备这些部件，形成如是结构：在供给喷咀4的周围平行或相对聚光透镜3平行驱动控制。聚光透镜3，在其中央的光轴上具备喷射供给熔融材料9的供给喷咀4(图1)。

供给喷咀4以贯通聚光透镜3的方式配置。供给喷咀4也可以贯通聚光透镜3的状态驱动控制。这样，供给喷咀4以基本上从中心垂直贯通聚光透镜3的方式配置，准直透镜2相对聚光透镜3平行地配置在供给喷咀4的周围(图1)。在供给喷咀4的周围，光纤1按均等间隔平行配置。光纤1和准直透镜2以局限在聚光透镜3口径范围的方式配置。作为熔融材料9，可使用金属等的粉末材料，但也可将线材等用作熔融材料。

本实施方式中，从光纤1照射的激光L，通过准直透镜2后，在聚光透镜3被聚光，激光L照射到距离给定位置的基材BM和熔融材料9。藉准直透镜2和聚光透镜3，通过了准直透镜2的激光L照射到自供给喷咀4的喷咀前端口4a至基材表面上的轴线上O。图3是基于第1实施方式的装置100的堆焊例的说明图。在基材BM之上置放的焊接部件Ma的前端侧，熔融材料9以垂直姿态落下(喷射落下)，在直到其焊接处的范围，受激光La照射。激光从多根光纤1照射，但不只照射在轴线上O，也能照射其周围(参见图1中的粗线示意的激光La)。须指出，标号Mb为托板。图4是其它堆焊例说明图。在熔融材料9供给于基材BM与基材BM之间沟缝同时，激光La照射直到焊接处的轴上O的范围。本例中，激光从多根光纤1照射，但不只照射在轴线上O，也能照射其周围(参见图1中的粗线示意的激光La)。

(第2实施方式)

图5是表示本实施方式激光加工装置100的侧视图。激光加工装置100具备多根光纤1、用于将从多根光纤1射出的激光L聚光的多个准直透镜2、用于将通过了准直透镜2的激光L聚光为一的聚光透镜3、基本上从中心贯通聚光透镜3的供给喷咀4；光纤1在供给喷咀4的周围平行配置(图5)。

本实施方式激光加工装置100，在保持光纤1与准直透镜2相对供给喷咀4平行配置，即保持光纤1与准直透镜2的轴线O1和聚光透镜的轴线O平行的情况下，激光L从光纤1射出，聚光在从喷咀前端口4a至焊接处的聚光透镜3的轴线上O和其周围(图5)。

图5是用2根光纤1往侧方照射激光L而进行堆焊时的侧视图，因激光L从光纤1边扩展边射出，故通常必须要有某种聚光系，而本发明中是使用透镜来聚光。通过组合聚光透镜3和准直透镜2，能将激光L的聚光口径压缩得更小，聚光性提高。从光纤1照射的激光L，通过准直透镜2后，在聚光透镜3被聚光，照射到从供给喷咀4的喷射口至焊接处的聚光透镜的轴线上O和其附近(图1、图5)。

准直透镜2平行配置于供给喷咀4的周围，使来自光纤1的激光L通过准直透镜2的中心。准直透镜2口径大小在聚光透镜3的半径以下，相对供给喷咀4，与聚光透镜3一样垂直配置。因准直透镜2口径大小为聚光透镜3一半以下，准直透镜2的外周部均局限在聚光透镜3直径范围(图5)。

即使不使用准直透镜2，从光纤1射出的激光L也会通过聚光透镜3照射到从供给喷咀4的喷射口至焊接处之间的轴线上O。此时，与使用了准直透镜2时比较，照射的激光L的聚光口径变大。

在聚光透镜3的中心轴或中心轴附近具备喷射供给熔融材料9的供给喷咀4(图5)。图6是说明本实施方式中聚光透镜3分割例的剖视图。图5给出的是使用1个聚光透镜3的情形，但把1个聚光透镜3分割后作聚光透镜3a使用也同使用1个聚光透镜3时一样能聚光(图6)。

供给喷咀4以基本上从中心垂直贯通聚光透镜3的方式配置，准直透镜2相对聚光透镜3平行地配置在供给喷咀4的周围。另外，在供给喷咀4的周围，光纤1平行配置(图5)。此时，通过缩小供给喷咀4的口径而将喷咀前端口4a设成锐角，将一激光L照射到供给喷咀4的前端口9a。这样，通过改变供给喷咀4的前端口4a的形状、不让从聚光透镜3的供给喷咀4的前端突出，能照射到供给喷咀4的前端口4a。

图7(a)是说明本实施方式中从供给喷咀4的周围供给汇聚气体情形的剖视图。供给喷咀4具备供给喷咀喷射控制单元(省略图示)，以控制熔融材料9的喷射量、喷射速度、喷射范围。在供给喷咀4的周围，汇聚气体供给单元10一体配置，据此，汇聚气体11从供给喷咀4的喷咀前端口4a的周围喷射。汇聚气体供给单元10具备汇聚气体喷射控制单元，以控制汇聚气体11的喷射量、喷射速度、喷射范围。汇聚气体11照样做密封气体使用。为提高密封性，也可在外侧安装其他喷咀，由此供给气体。另外，供给喷咀4也可具备用于回收熔融材料9的回收用喷咀。须指出，就含义而言，供给喷咀4也包括具备汇聚气体供给单元10的双重供给喷咀或具备其它功能的多重供给喷咀，并不仅限于一重供给喷咀。还须指出，关于很适合如本激光加工装置100那样从侧方将激光L往轴线上O和其附近照射的双重供给喷咀的结构例，将在实施例4详述。图7(b)是聚光透镜3倾斜配置之例的剖视图。因为供给喷咀4贯通聚光透镜3、聚光透镜3倾斜配置之缘故，能做到容易将光纤1的激光L照射到供给喷咀4的前端口4a。

供给喷咀4有多个也可，而且，采用在供给喷咀4的内部带有多条熔融材料供给管的结构也可。此时，对熔融材料供给管分别控制，1个供给喷咀4可调节供给不同熔融材料9。

图8是表示本实施方式中使用1根光纤沿铅直方向照射激光之例的侧视图。本实施方式的激光粉体堆焊装置100，不仅限于侧方照射激光L，可从所有方向对基材BM进行堆焊。为有效照射激光，最好对基材表面的法线从垂直方向照射，通过对图2所示加工台104作旋转控制或用机械手把持基材BM而将基材BM上下倒转，来从基材BM的上方进行堆焊。须指出，图8的激光L照射例中，在从基材BM的表面的位置P偏离的轴线上O的位置P1使激光L聚光，据此，使激光L照射熔融材料9的周围。

图9～图22是表示本实施方式激光加工装置100的侧视图和俯视图。图9～图22的例子中，熔融材料9、基材BM、托板Mb处在聚光透镜的轴线上O(省略图示)，沿聚光透镜的轴线上O，一边供给熔融材料9一边照射激光L。

图9(a)是说明本实施方式中箱体的侧视图，图9(b)是其俯视图。光纤1的激光射出口、准直透镜2、聚光透镜3和供给喷咀4均收纳于圆筒形上箱体6内部为佳(图9)。若以供给喷咀4的喷咀前端口侧作箱体6的前端侧，其相反侧即光纤1所在侧作箱体6的后端侧6b，则在箱体6的后端侧6b配设多根光纤1，光纤1的缆线配置成朝箱体6外部延长。多根光纤1分别与多个准直透镜2对应地配置，使从光纤1射出的激光L通过准直透镜2(图9(a))。

多个准直透镜2在箱体6的内部处于光纤1与聚光透镜3的中间，按从光纤1射出的激光L通过准直透镜2后由聚光透镜3聚光的方式配置(图9(a))，且准直透镜2配置在供给喷咀4的周围(图9(b))。聚光透镜3配置在配箱体6的前端侧，供给喷咀4以基本从中心贯通聚光透镜3的方式配置(图9)。须指出，即使不使用箱体6时，至少也是使得准直透镜2的轴线O1通过聚光透镜3的大小。

没有必要将光纤1、供给喷咀4和聚光透镜3全体不一定都收纳于箱体6的内部，而且，箱体6不是圆筒形也可。虽说箱体6做成圆筒形的有利于激光粉体堆焊装置100的小型化，但也可以是圆筒形以外的形状，最好是对应激光加工装置100以及其它构件适当作变更，以图小型化或轻量化。

图10是表示本实施方式中光纤1和准直透镜2配置结构例的俯视图。图10(a)是多根光纤1和多个准直透镜2配置成圆状的例子。图10(b)是多根光纤1和多个准直透镜2随机地在聚光透镜3半径内配置的例子。

本实施方式中，无论是配置1根光纤和1个准直透镜2的场合(图8)、多根光纤1和多个准直透镜2直线形配置的场合(图9)、多根光纤1和多个准直透镜2等间隔地配置成圆状的场合(图10(a))、或者是多根光纤1和多个准直透镜2随机地在聚光透镜3半径内配置的场合(图10(b))，都能照射到自供给喷咀4的供给口至焊接处之间的轴线上O。

图11和12是说明本实施方式中在中心轴向作聚光位置调整的侧视图。图11和图12说明的是：光纤1与准直透镜2的相对距离越大，激光的聚光位置在聚光透镜的轴线上越接近供给喷咀4的前端口4a；光纤与准直透镜的相对距离越小，激光的聚光位置离供给喷咀4的前端口4a越远。

当从准直透镜2到聚光透镜3的距离和从准直透镜2a到聚光透镜3的距离相同，而从光纤1到准直透镜2的距离和从光纤1a到准直透镜2a的距离不同时，图11给出了此时的聚光位置的差异。设从光纤1照射的激光L的聚光位置为P1，从光纤1a照射的激光L1a的聚光位置为P1a。

与光纤1比较，处在后方的光纤1a离准直透镜的距离较远，故从光纤1a出射的激光L1a的聚光位置P1a，比从激光L射出的L1的聚光位置P1更接近供给喷咀4的喷咀前端口4a(图11)。

当从光纤1到聚光透镜3的距离和从光纤1a到聚光透镜3的距离相同，而从光纤1到准直透镜2的距离和从光纤1a到准直透镜2a的距离不同时，图12给出了此时的聚光位置的差异。通过了准直透镜2的激光L的聚光位置用P1表示，通过了准直透镜2a的激光L2a的聚光位置用P2a表示，与准直透镜2比较，处在前方的准直透镜2a离光纤1的距离较远，故与通过了准直透镜2的激光L所聚光的位置P1比较，通过了准直透镜2a的激光L2a所聚光的位置P2a更接近供给喷咀4的喷咀前端口4a(图12)。

图13是说明本实施方式中聚光角度调整的侧视图。图13是表示将光纤1和准直透镜接近于聚光透镜的轴线上O而配置时激光的聚光角度变小情形的图。

与光纤1和准直透镜2的轴线O1比较，光纤1a和准直透镜2a的轴线O1a配置位置更接近聚光透镜3的轴线上O(图13)。此时，从光纤1a射出的激光L1a的聚光角度θL1a与从光纤1射出的激光L的聚光角度θL比较，前者聚光角度变小(图13)。以激光粉体堆焊焊接狭小空间时，若激光的聚光角度大则有时激光不能达到焊接处，通过将聚光角度调小，则可以焊接。另外，若设小聚光角度，则激光接近轴线上O，故能以较广范围加温从供给喷咀4供给而通过轴线上O的熔融材料9，还能在不使装置大型化到超过聚光透镜3直径尺寸的情况下调节聚光角度。

图14是说明本实施方式中聚光口径调整的侧视图。图14给出了从光纤1到聚光透镜3的距离相同而使用了焦点距离不同的准直透镜2时激光聚光口径的差异，该图显示出：使用焦点距离短的准直透镜时聚光口径变大。

与使用短焦点准直透镜2S时激光L2S形成的聚光口径PS比较，使用长焦点准直透镜2L时激光L2L形成的聚光口径PL变小(图14)。激光加工中欲对微细立体构造照射激光时选择长焦点准直透镜2L，而欲对平面上广泛照射、短时间加工时则使用短焦点准直透镜2S，缩小激光照射点口径，据此进行加工。激光加工作业中，有时伴随骤冷，因此而会造成堆焊部分裂开。为防止这种情况，堆焊部慢冷却就显得必要了。只要将加热基材的激光的聚光口径扩大，更广范围的加热周边，就能实现期望的慢冷却。这样，通过进行聚光口径调整，就能进行堆焊部慢冷却。

图15是本实施方式中不同波长激光组合使用时的侧视图。图15是说明是从光纤1照射的波长不同时的加工例之图。

通过改变从激光振荡装置102振荡产生的激光来照射不同波长的激光(图2、图15)。使从光纤1照射的激光L和从光纤1a射出的激光L1a的波长不同，据此，可相应于基材BM的材质或形状进行调整。如以热交換器N为基材BM的激光加工(图31(d))，基材BM和熔融材料9在材料特性上不同时，分别地调节激光的照射能量而进行加工。热交換装置N，为尽量扩大表面积，往往多呈现复杂形状，堆焊时要频繁地改变装置的姿态或位置，装置的轻量化、小型化就变得重要了。本发明激光加工装置中，激光能在长波长激光和短波长激光间切换。铜，容易反射长波长激光，难吸收能量，就需要短波长激光。而基材侧的不锈钢，即使用长波长激光也容易吸收，故使用容易做到高输出功率的长波长激光则较合理。

图16和17是说明本实施方式中供给喷咀4的位置调整的侧视图。

图16给出的是供给喷咀基本从中心贯通聚光透镜、供给喷咀的配置在聚光透镜的轴线上不同时的加工例。同如供给喷咀4B那样处在后方侧时相比，供给喷咀4设为可移动的，喷咀前端口4a一接近基材BM，则无须改变激光的聚光角度即能使熔融材料9喷射接近激光照射域。相应于熔融材料9的特性，稳定地使熔融材料9熔融，一边缩窄或扩大熔融材料喷射领域一边进行堆焊。

图17给出的是将聚光透镜3的轴线O和供给喷咀4的轴线C错开配置时的加工例。使供给喷咀4的轴线C从聚光透镜3的轴线O(激光加工装置的中心轴)错开，在激光加工装置100的与行进方向D相反的位置配置供给喷咀4，喷射熔融材料9时，因激光直下U和熔融材料投入位置G错开，激光堆焊中熔融材料9喷射到基材预先被照射加热处，故能短时间进行激光加工処理(图17)。

图18～图22是表示本实施方式中使用多根光纤的堆焊例的侧视图和俯视图。图18(a)是表示本实施方式中2根光纤1和2个准直透镜2等距离配置于聚光透镜3中心而进行加工之例的侧视图，图18(b)是其俯视图。图19(a)是表示图18所示配置结构中1根光纤1a和与其对应的1个准直透镜镜2a配置于准直透镜2a的轴线上O1的不同位置之例的侧视图，图19(b)是其俯视图。与图11所示情形一样，因光纤1a到准直透镜2a的距离远，仅从光纤1a射出的激光L1a接近供给喷咀的喷咀前端口4a方向(图18(a)、图19(a))。

图20(a)是表示本实施方式中将2根光纤1和2个准直透镜2沿聚光透镜3的径向直线配置的加工例的侧视图，图20(b)是其俯视图。图21(a)是表示图20所示配置结构中1根光纤1和与其对应的1个准直透镜镜2配置于准直透镜2的轴线上O1的不同位置之例的侧视图。图20(b)、图21(b)中，光纤1、光纤1a、准直透镜1、准直透镜1a的平面上的配置结构与图18(b)、图19(b)所示的配置结构不同，但此时也同图11所示情形一样，光纤1a到准直透镜2a的距离远，据此，仅从光纤1a射出的激光L1a接近供给喷咀的喷咀前端口方向(图20(a)、图21(a))。图22(a)是6根光纤1和6个准直透镜以供给喷咀4为中心而配置于其周围时的侧视图，图22(b)是其俯视图。

轴线上O1的光纤1到准直透镜2的距离和轴线上O1C的光纤1c到准直透镜2C的距离相同，轴线上O1a的光纤1a到准直透镜2a的距离和轴线上O1d的光纤1d到准直透镜2d的距离相同，轴线上O1b的光纤1b到准直透镜2b的距离和轴线上O1e的光纤1e到准直透镜2e的距离相同(图22(a))。但此时也同图11所示情形一样，若光纤到准直透镜的相对距离远，则从光纤射出的激光，聚光位置接近供给喷咀的喷咀前端口方向而照射(参见图22的聚光位置P1～P1e)。

根据本实施方式，光纤1和准直透镜2对供给喷咀4保持平行配置下，即光纤1及准直透镜2的轴线与聚光透镜3的轴线O保持平行下，从光纤1射出的激光L能聚光于自喷咀前端口至焊接处的轴线上O和其周围(图5～图22)。另外，根据光纤1、准直透镜2、供给喷咀4的配置结构，从光纤1射出的激光L，其在自喷咀前端口至焊接处的轴线上O和其周围的照射域有变化(图5～图22)。故，即使不通过控制部件驱动光纤1或准直透镜2，只要从多根光纤1和多个准直透镜2当中选择所使用的光纤1和准直透镜2，也可改变轴线上O的激光照射领域。

(第3实施方式)

图23(a)和(b)是表示根据本发明第3实施方式的激光加工装置100的立体图。图24～图27是说明本实施方式激光加工装置100的控制部件8和装拆部件7的侧视图和俯视图。

本实施方式激光加工装置100具备多根光纤1、有来自多根光纤的激光L分别通过的多个准直透镜2、将通过了多个准直透镜2的各个激光L聚光的聚光透镜3、和喷射供给熔融材料9的供给喷咀4。还有，供给喷咀4以贯通聚光透镜3方式配置，或者是供给喷咀4以贯通聚光透镜3的状态可被驱动控制地配置，多根光纤1沿供给喷咀4平行配置(图23)。光纤4和准直透镜2具备相对供给喷咀4平行驱动控制的控制部件，或者是具备相对聚光透镜3作径向驱动控制的控制部件(图24～图27)。

这里以辊轮圆筒面堆焊例来描述(图23(b))，一边使辊轮旋转一边使激光L螺旋状行进时，因为激光L的移动方向一定，所以通过对准激光照射部的后方供给粉末状熔融材料9，就会在激光L的照射部后方形成较大高温部，能高效高速地进行处理。另外，即使因辊轮圆筒面BW有倾斜角度，熔融材料9的放出方向因倾斜角度而有偏差时，也能确实地对准激光L的光轴，而且容易设定成追随而行。另外，能一边预先照射加温追随的前方侧或后方侧一边供给熔融的熔融材料。

另外，图32(a)和(b)给出的是在偏离于聚光透镜3的中心的光轴的位置配置供给喷咀4之例，此时为熔融材料9以倾斜状态从该供给喷咀4喷射至焊接处所的状态。这样，即使是在偏离于聚光透镜3的中心的位置的供给喷咀4的熔融材料9，也能经过来自供给喷咀4的周围配设的光纤1的激光L的光轴，而且，容易设定成追随而行，或者在这些焊接处所的周围照射。

图24(a)是表示本实施方式中光纤1的装拆部件7和控制部件7的侧视图，图24(b)是其俯视图。光纤1安装于装拆部件7，装拆部件7安装于控制部件8。控制部件8具备轨道、马达等，通过驱动装拆部件7来相对供给喷咀4平行或垂直方向移动光纤1。故，光纤1相对供给喷咀4平行地被驱动控制，或者相对聚光透镜3平行地被驱动控制，换言之，可相对聚光透镜3的轴线上O平行移动或垂直移动。激光L被控制在自供给喷咀4至焊接处的聚光透镜3的轴线上O照射(图24(a)、(b))。须指出，图24(a)给出的是光纤的激光L以给定宽度L a照射到熔融材料9之例。

图25(a)是表示本实施方式中准直透镜的装拆部件7和控制部件8的侧视图，图25(b)是其俯视图。准直透镜2安装于装拆部件7，装拆部件7安装于控制部件8，据此，准直透镜2被控制部件8相对聚光透镜3的轴线O平行或垂直驱动。换言之，控制部件8相对供给喷咀4平行或垂直地驱动准直透镜2。激光L被控制在自供给喷咀4至焊接处的聚光透镜3的轴线上O照射(图25(a)、(b))。须指出，最好是这样的结构：在实现装置的小型化或轻量化基础上，准直透镜2被装拆部件7B和控制部件8B驱动控制而局限在聚光透镜3的半径内。譬如聚光透镜3收纳于箱体内时，准直透镜2被驱动控制而局限在聚光透镜3的直径内。不使用箱体时，准直透镜2的驱动范围没有限制，准直透镜2的驱动范围未必局限于聚光透镜3的直径内。

聚光透镜3，其位置固定而配置，但也可藉装拆部件自由装拆或也可由控制部件控制。另外，也可将1个聚光透镜3分割成多个(图6)，每个分别装设装拆部件和控制部件，据此，对分割后的各聚光透镜3a可以分别进行聚光控制、透镜更换等。

图26(a)是表示本实施方式中供给喷咀4的装拆部件7和控制部件8的侧视图，图26(b)是其俯视图。供给喷咀4安装于装拆部件，装拆部件安装于控制部件，据此，控制部件8C可使供给喷咀4相对聚光透镜3的轴线上O平行移动或垂直移动。即，供给喷咀4设成基本从中心通过聚光透镜3，与聚光透镜3的径向垂直或平行移动。熔融材料9被供给到自供给喷咀4至焊接处的聚光透镜3的轴线上O和其周围(图26)。

作为光纤1、准直透镜2和供给喷咀4的具体的控制部件，譬如可选用在相机自动对焦功能等方面采用的音圈马达(Voice Coil Motor)或线性马达(L inear Mmotor)等。另外，关于光纤1、准直透镜2和供给喷咀4的装拆方法，譬如可置放于滑动式支撑件，通过插拔来进行装拆、更换等。光纤1、准直透镜2、聚光透镜3、供给喷咀4，通过同样的机构来驱动控制、同步驱动或个别驱动。

图27～图30是表示本实施方式中光纤1、准直透镜2或聚光透镜3或供给喷咀4与控制部件和装拆部件的配置结构例的俯视图。图27给出的是以被控制部件8和装拆部件7沿X-Y方向驱动控制的方式构成的配置例。图28给出的是按放射状驱动控制的方式构成的配置例。图29给出的是以沿周向驱动控制的方式构成的配置例。图30给出的是沿X-Y方向、放射状方向乃至周向自由驱动控制的方式构成的配置例。

本实施方式中，光纤1、准直透镜2、供给喷咀4沿聚光透镜3的轴线O平行移动(图24～图26)，故通过采用图27～图30所示配置结构，相对聚光透镜的半径轴作上下左右方向、斜向上下左右、圆周移动。控制部件7利用激光加工装置的控制部作同步驱动或个别驱动。图24(a)给出的是以散焦对熔融材料9照射而使熔融之例。另外，也可这样：激光先结成焦点后又扩展，以散焦对熔融材料9照射而使熔融(图24(a))。

根据第3实施方式的聚光控制方法，利用了第2实施方式的图11～图17所示透镜的性質，通过由控制部件驱动控制光纤1、准直透镜2和供给喷咀4，改变配置，来将从光纤1射出的激光L照射到自喷咀前端口4a至焊接处的轴线上O和其周围。

关于中心轴(轴线)上的聚光控制，可这样进行：藉控制部件8拉大光纤1与准直透镜2的相对距离，据此，激光L的聚光位置P能朝供给喷咀4的喷咀前端口方向接近(图11)；藉控制部件8使光纤1与准直透镜2的相对距离拉近，据此，激光L的聚光位置P则从供给喷咀4的喷咀前端口方向远离(图12)。故，通过光纤1或准直透镜2相对轴线O平行移动，光纤1与准直透镜2的相对距离改变，据此，在保持光纤1和准直透镜2相对供给喷咀4平行配置不变的情况下，在自供给喷咀4至焊接处之间的材料供给领域R(轴线上O)进行激光L的照射控制。

关于激光L的聚光角度的控制，通过使光纤1和准直透镜2的控制部件8同步驱动，控制从光纤1和准直透镜2的轴线O1到聚光透镜3的轴线O的相对距离，来调节激光L1的聚光角度θL1(图13)。须指出，不进行聚光角度调整时，光纤1和准直透镜2相对粉末供给喷咀4平行配置，只作平行移动，无论怎样驱动光纤1或准直透镜2，都不会大过聚光透镜3的直径。

激光L的聚光口径的控制是这样进行的：因准直透镜2具备装拆部件7，通过将准直透镜2更换成焦点距离不同的透镜来进行控制(图14)。

进行不同波长激光照射控制时，通过自由装拆光纤1的机构即装拆部件7来进行(图15)。

供给喷咀4具备控制部件时，通过控制部件7使之基本从中心贯通聚光透镜3，使之垂直于聚光透镜3移动，据此，从供给喷咀4的喷咀前端口4a到基材BM的距离缩短，无须改变激光聚光角度即能使熔融材料喷射接近激光照射域，可相应于熔融材料9的特性来稳定地使熔融材料9熔融。也可一边缩窄或扩宽熔融材料喷射领域一边进行堆焊(图16)。另外，藉控制部件7使供给喷咀4朝箱体后端的方向移动，改变激光的聚光角度，据此，还能将聚光位置调节到接近于聚光透镜3的位置。还有，也可收纳于箱体6的内部，故箱体和激光加工装置的小型化也变成可能(省略图示)。

控制部件7使供给喷咀4相对聚光透镜3的直径方向平行移动，将聚光透镜3的轴线O和供给喷咀4的轴线C错开配置，据此，使供给喷咀4的轴线C偏离聚光透镜3的轴线O(激光加工装置的中心轴)，将供给喷咀4配置在与激光加工装置100的行进方向D相反的位置，喷射熔融材料9时，由于激光直下U和熔融材料投入位置G错开，通过在相对焊接行进方向上比激光照射领域还靠后方作熔融材料投入，能更有效地作熔融材料投入，能短时间进行激光加工処理(图17)。

通过在供给喷咀4装设装拆部件7，能做到相应于熔融材料9的种类而区别使用供给喷咀4。另外，通过分别装设装拆部件，光纤1、准直透镜2乃至供给喷咀4故障时更换也变得容易。

通过光纤1、准直透镜2、供给喷咀4的分别驱动，能在供给喷咀4的喷射口到基材表面上之间的轴线上O对从供给喷咀4喷射的熔融材料9随人所愿地作激光照射，故能做到将熔融材料9直接熔融或以熔融状态供给于基材表面。

图23是根据本实施例的激光加工装置100的立体图，该图说明的是：使用多根光纤1和多个准直透镜2进行激光加工処理时，通过一边保持多根光纤1、多个准直透镜2以及供给喷咀4异步或同步一边对它们作驱动调节，能进行多种多样的激光加工処理。

通过改变光纤1的出射口到准直透镜2的距离d1，或者改变准直透镜2到聚光透镜3的距离d2，来与其它激光照射独立地进行在自供给喷咀4的喷射口至焊接处的轴线上O或其附近的照射控制。据此，在自聚光透镜至基材表面的焊接处P的领域R，可相应于光纤1的根数或准直透镜2的个数进行照射(图11、图12、图23)。

还有，通过同步驱动光纤1与准直透镜2，改变光纤1或准直透镜2到供给喷咀4的距离d3，来相应于光纤1的根数或准直透镜2的个数进行聚光角度的控制(图13、图23)。

还有，通过各准直透镜2具备装拆部件、更换焦点距离不同的准直透镜2，来相应光纤1的个数或准直透镜2的个数进行聚光口径控制(图14)；通过各个光纤1藉装拆部件作个别更换，来相应光纤根数照射相应数量的不同波长的激光(图15)。本激光加工装置100，由于具备多根光纤1和多个准直透镜2，所以只要在其数量范围内，进行激光加工処理期间无须装拆更换即可进行聚光口径调节或不同波长激光照射(图23)。

还有，因供给喷咀4具备控制部件7C，可一边进行激光加工処理一边进行熔融材料投入位置调节(图16)，使用多根光纤1和多个准直透镜2时，通过改变图23所示供给喷咀4的位置(可移动领域)d5，可变更熔融材料9的喷射位置R2。

进一步，因具备多根光纤1和多个准直透镜2，无须更换光纤1即可瞬间变更照射用的激光L而改变照射量或改变照射范围。另外，通过变更所使用激光L，无须用控制部件驱动供给喷咀即可瞬间变更从激光直下到熔融材料9投入位置的距离R。

本实施方式中，光纤1和准直透镜2可安装多个，只要数量可容纳于聚光透镜3的范围内即可，可对自供给喷咀4的喷射开口部至基材表面的焊接处之间，在保持平行配置的情况下多点照射(图23)。

故，无论如下哪种场合皆能实施，而不至装置大型化而超聚光透镜3口径。

1.通过调节多个准直透镜2的位置来按时间移动各照射点；

2.通过使准直透镜2和光纤1同步移动来按时间变更各照射角度；

3.通过变更光纤1来变更激光波长；

4.通过变更成焦点距离不同的准直透镜2来调整聚光口径；

5.增多光纤1或准直透镜2。

本实施例中，准直透镜1、聚光透镜3均图示为正圆，但只要能将来自光纤1的激光聚光，非正圆也可，可适当变更为三角形、梯形、扇形、菱形等各种形状。譬如将聚光透镜3和箱体6设为Reuleau多边形，光纤1缆线设成可自由改变控制的，据此，甚至可将激光加工装置置入到微细立体构造的角落里来实施加工処理。使用正圆的聚光透镜时，做成沿其正圆无间隙且尽可能多地收纳光纤1和准直透镜2的形状，据此，可实现小型化、轻量化、低成本化。最好是，适应于激光加工装置100的构件形状、外观设计来适当变更其形状。

以往，有使用所谓准直透镜和聚光透镜的聚光透镜来将激光汇聚于焦点的方法，除了该方法以外，也有激光加工装置用三棱镜等偏光元件来变更激光的光路，但使用三棱镜时，三棱镜只有使光朝单向折射的功能，为聚光还必须用透镜。故，若使用三棱镜，必须额外配设三棱镜本身、固定三棱镜用的装设部件等，同只使用准直透镜和聚光透镜比较，增多了多余部件。象这样，使用偏光元件时，必须要与光纤数量对应地配设多个偏光元件，而且，还必须在激光粉体堆焊装置与多个偏光元件数量对应地安装各种装设部件，故装置变得大型化、重量化。另外，激光通过三棱镜时扭曲，聚光性差。故，从激光加工装置尺寸的观点或聚光性的观点看，也以仅使用透镜作聚光元件为佳。但本发明中，因供给喷咀配置成贯通聚光透镜，需要在1个聚光透镜穿孔，或将1个聚光透镜分割配置。为避免这样的事情，也可并用三棱镜、准直透镜和聚光透镜。

如上述，本实施例中，通过采用所述结构，如图23所示，能做到：供给喷咀4通过聚光透镜3的中心部分，而且，在多根光纤1对供给喷咀4保持平行配置下对熔融材料9、基材BM进行照射。进而，使激光加工装置100工作，进行各种控制之际，多根光纤1、多个准直透镜2和供给喷咀4被控制在不超聚光透镜3的直径。故激光加工堆焊装置所使用的箱体的截面积与聚光透镜3的直径相等即可。

使用准直透镜和聚光透镜来对激光聚光的激光粉体堆焊装置从前就有，但对激光聚光的聚光透镜不是1个，而必须要相应准直透镜数量来确定数量。另外，以往的装置中，必须要相应于聚光透镜数量在激光粉体堆焊装置安装各种装设部件。

同以往就有的激光加热装置和供给喷咀不是一体的装置、在激光加热装置侧面配设供给喷咀的装置、以及多根光纤不对供给喷咀平行配置的装置等比较，根据本发明，可做到装置小型化。还有，同以往的激光粉体堆焊装置比较，只要有1个聚光透镜3和与其对应的各种装设部件即可，故可做到装置小型化、轻量化和低成本化。

关于本实施方式激光加工装置100的适用对象，可使用于对钻具D的刀刃Da作粉体堆焊(图31(a)(b))、对涡轮叶片(Turbine Blade)T的刀刃Ta作粉体堆焊(图31(c))。图31(c)是以热交換器N为基材进行激光粉体堆焊时热交換器N的模式图。关于这种外周带凹凸的热交換器N，必须要在不锈钢等基材表面堆焊铜等不同材料，此时，对熔融材料9加热熔融的激光L和对基材BM加热的激光必须设定不同温度。原因在于，若以对熔融材料加热熔融的温度加热基材，基材会产生变形或变色，故基材的加热温度必须调节到比熔融材料加热温度低的适宜温度。本发明激光加工装置100，独立地调节对熔融材料9加热熔融的激光L和对基材加热熔融的激光L的波长、输出功率、聚光口径，据此可分别调节各加热温度。

熔融材料的材质，不仅限于铜，可以选用各种各样的材料，譬如可例举反射强的材料、熔点高的材料等。对由这些材质构成的熔融材料堆焊时，与使用铜材时一样，与基材不同地照射激光尤为重要，但本发明，能改变激光的聚光口径、照射能量，且能改变熔融材料的喷射量、喷射速度、喷射范围，故能迅速地进行堆焊加工。须指出，本实施例中，可相应于光纤数量而对自供给喷咀4的喷咀前端口4a至焊接处的轴线上O照射不同激光。另外，各个激光L，可以通过装拆部件或控制部件来进行激光照射控制。

(第4实施方式)

图33是表示本发明第4实施方式的激光加工装置100的剖视图。

图33为局部放大图，显示出：与图7(a)一样具有双重供给喷咀，但内管喷咀41的喷咀前端口(内管喷咀前端口)41a配设(突出而设、突出)在比外管喷咀42的喷咀前端口(外管喷咀前端口)42a靠外部(前方)。图34也是局部放大图，但显示出的情况与图33相反，内管喷咀前端口41a配设(突出而设、突出)在比外管喷咀前端口42a靠内部。

图7(a)简单地给出了供给喷咀4在其周围具备汇聚气体供给单元10的双重供给喷咀之例，但本实施方式中给出的是最适合于本发明激光加工装置100那样的激光L从侧方照射到聚光透镜3的轴线上O和其附近的情形的双重供给喷咀之例。本实施方式中，供给喷咀4由供给熔融材料9用的内管喷咀41和配设在内管喷咀41的外周的外管喷咀42构成。即，内管喷咀41与外管喷咀42之间的空间为汇聚气体(密封气体)11的流路g，汇聚气体(密封气体)供给单元10由内管喷咀41、外管喷咀42和流路g构成(图33)。

内管喷咀41的喷咀前端口(内管喷咀前端口)41a配设(突出而设、突出)在比外管喷咀42的喷咀前端口(外管喷咀前端口)42a靠外部(前方)(图33)。本发明中，由于激光L可照射到自供给喷咀4的喷射口至焊接处的聚光透镜3的轴线上O和其附近，所以最好是，喷射的熔融材料9也同样是等量、等压且稳定地供给到自供给喷咀4的喷射口至焊接处的聚光透镜3的轴线上O和其附近。如图33所示，因内管喷咀前端口41a配设(突出而设、突出)在比外管喷咀前端口42a靠外部，故同内管喷咀前端口41a配设在比外管喷咀前端口42a靠内部时(图34)相比，汇聚气体11容易在朝外的方向11out(从轴线上O离开的方向)扩展。因此，熔融材料9不会过度汇聚在内管喷咀前端口41a附近，直线状细长地喷射。故自供给喷咀4的喷射口至焊接处的聚光透镜的轴线上O和其附近，熔融材料的汇聚区域9r直线状细长地展开，照射激光L变得容易，即使对从内管喷咀前端口41a离开某种程度距离的轴线上O也容易进行激光L照射(图33)。

图34给出的是局部放大图，但情况与图33相反，内管喷咀前端口41a配设(突出而设、突出)在比外管喷咀前端口42a靠内部，是同图33作比较之例。在内管喷咀前端口41a的前方，由内管喷咀前端口41a和外管喷咀前端口42a形成内部空间41f。如图34所示，若将内管喷咀前端口41a配置在比外管喷咀前端口42a靠内部，则外管喷咀前端口42a抑制汇聚气体11朝外方向11out(侧方、从轴线上O离开的方向)喷射，汇聚气体11朝外方向扩展变得困难。在内部空间41f，汇聚气体11向朝内方向11in(朝向轴线上O的方向)喷射，但因朝内方向11in的喷射流相互冲突，粉末状的熔融材料9变得容易扩散。图34中，汇聚气体11的喷流的汇聚区域9r局限在内管喷咀前端口41a、外管喷咀前端口42a附近的较短领域。同图33相比，喷流汇聚在供给喷咀4的喷射口附近，汇聚区域也短，粉末状的熔融材料9容易向四方扩散，故变成缩短供给喷咀4的喷射口(内管喷咀前端口41a或外管喷咀前端口42a的附近)与基材BM的距离而堆焊，但因与基材BM的距离缩短，产生对抗喷流，故粉末状熔融材料9变得更容易朝四方扩散。若如本发明激光加工装置100那样，在自供给喷咀4的喷射口至焊接处的聚光透镜的轴线上O和其附近照射激光L，从而灵活运用这种优点的话，最好是象显示出熔融材料的汇聚区域9r直线细长扩展的图33那样，将内管喷咀前端口41a配设(突出而设、突出)在比外管喷咀前端口42a靠外部(前方)。

另外，图33所示本实施例的供给喷咀4中，内管喷咀41具备供给喷咀喷射控制单元(省略图示)，控制熔融材料9的喷射量、喷射速度、喷射范围。还有，本实施例的供给喷咀4中，由内管喷咀41、外管喷咀42和流路9构成的汇聚气体供给单元10具备汇聚气体喷射控制单元(省略图示)，控制汇聚气体11的喷射量、喷射速度、喷射范围。图35(a)是显示从一重供给喷咀喷射的熔融材料9喷流的情形之图。图35(b)是显示从双重供给喷咀喷射的熔融材料9喷流的情形之图。如图35(a)所示，通常，用不具备汇聚气体供给单元10的供给喷咀4(一重喷咀或仅有内管喷咀41的喷咀)，熔融材料9的喷流扩散，对此，用具备汇聚气体供给单元10的供给喷咀4(双重喷咀或由内管喷咀41和外管喷咀42构成的喷咀)时，对混入了来自内管喷咀41的熔融材料的喷流，能用来自汇聚气体供给单元10的汇聚气体9(气流)汇聚。

图36是通过模拟解析对基于双重喷咀的喷流汇聚效果进行验证的模拟解析图。图37是对双重喷咀的喷流汇聚效果实验验证的验证照片。图36(a)是关于从不具备汇聚气体供给单元10的通常供给喷咀4(一重喷咀或仅有内管喷咀41的喷咀)的，给出了从供给喷咀4喷射的熔融材料9的喷射压。图37(a)是关于与图36(a)相同的喷咀的实验验证照片。图36(b)是关于具备汇聚气体供给单元10的供给喷咀4(双重喷咀或由内管喷咀41和外管喷咀42构成的喷咀)的，给出了从供给喷咀4喷射的熔融材料9的喷射压。图37(b)是关于与图36(b)相同的喷咀的实验验证照片。

图36(a)中，熔融材料9不汇聚而扩散，在自供给喷咀4的前端口4a的4mm的轴线上，喷射压急剧减少。这种情况，从对使用同一喷咀的喷流汇聚效果作实验验证的照片也可一目了然(图37(a))。另一方面，图36(b)中，汇聚气体供给单元10使从内管喷咀41喷射的熔融材料9汇聚，而且，汇聚气体的喷射流助力于熔融材料9的喷射流的流速，故喷射压力较高的领域(芯长)得到维持。从使用同一喷咀对喷流汇聚效果作实验验证的照片也能确认到喷射压力较高的领域(芯长)得到维持(图37(b))。即，图36(b)、图37(b)中，自供给喷咀4的前端口4a的4mm的轴线上，喷射压几乎没有变化，很适于照射激光L的领域被较长地维持。

须指出，通过使汇聚气体喷射控制单元的汇聚气体11的喷射压高于基于供给喷咀喷射控制单元的熔融材料9的喷射压，能获得使熔融材料9的喷流汇聚的效果(喷流汇聚效果)(图36(b))。基于供给喷咀喷射控制单元的熔融材料9的喷射压α和汇聚气体喷射控制单元的汇聚气体11的喷射压β之比最好为：熔融材料9的喷射压α：汇聚气体的喷射压β＝1：3～1：4左右，尽可能地做到以熔融材料9的喷射压α是低压为佳(图36(b))。喷射压α为低压时，单位时间内熔融材料9的供给量降低，故能削减成本；而喷射压α为高压时，熔融材料9汇聚效果变弱。采用双重喷咀时，最好是能调节内管喷咀前端口41a到激光L的聚光位置的距离。另外，最好是，具备可调节内管喷咀41和外管喷咀42的相对位置的机构，从而通过使其中一方平行移动即可调节喷射流的汇聚位置。

供给喷咀4的材料，可采用一般金属性材料，此外也可采用能使激光L透过的透光性材料。激光透过性材料可选择玻璃、塑料等，也可采用聚光透镜或准直透镜所使用的材料。关于玻璃，可选择硼硅酸玻璃、石英玻璃、钠钙玻璃、铅玻璃等，以施加了耐热加工或强化処理的光学材料为佳。使用与透镜用玻璃材料相同之物时，根据波长分散(阿贝数：Abbe's number)特性不同能分类出钡冕玻璃(crown glass)和火石玻璃(flint glass)，用哪种都可，譬如作为钡冕玻璃类的硼硅酸玻璃之一种，可选择一般俗称作BK7的玻璃，它自古以来就使用于透镜、三棱镜。作为石英玻璃，可以使天然石英玻璃，也可使用由不含其它成分而仅用纯二氧化硅制造的合成石英构成的光学玻璃、准分子激光器(excimer laser)用合成石英、无水合成石英等。作为塑料，可使用具有与玻璃同等的透明性、屈折率等的塑料，譬如可选择ADC(Allyl Diglycol Carbonate：烯丙基二甘醇碳酸酯)等。

通过采用能使激光L透过的透光性材料作供给喷咀4的材料，就能用激光L照射供给喷咀4的喷咀前端口41a(或42a)附近。象本发明激光加工装置100那样从侧方将激光L往聚光透镜3的轴线上O和其附近照射时，会有喷咀前端口遮住激光L的可能性，则会变成激光L照射从喷咀前端口适度离开的轴线上O和其附近，很难照射喷咀前端口41a(或42a)附近(图33、图34)。通过采用透光性材料作供给喷咀4的材料，即使从轴线上O的侧方照射激光L，激光L也会透过供给喷咀4或喷咀前端口41a(42a)，就能够用激光L照射喷咀前端口41a(或42a)附近了。须指出，图33显示出：内管喷咀前端口41a配设在比外管喷咀前端口42a靠外部，汇聚区域9r(或芯长)局限在从喷咀前端口适度离开的轴线上O(图33)。通过这样配置，同将内管喷咀前端口41a配置在比外管喷咀前端口42a靠内部的情形(图34)比较，具有汇聚区域9r广的优点，但在喷咀前端口41a(42a)附近熔融材料9汇聚度降低。故，采用能使激光L透过的透光性材料作供给喷咀4的材料，用激光L照射喷咀前端口41a(或42a)附近时，最好是，具备可调节内管喷咀41和外管喷咀42的相对位置的机构，据此，使其中一方平行移动，如图34所示，将内管喷咀前端口41a配置在比外管喷咀前端口42a靠内部，将喷射流的汇聚位置调节到喷咀前端口41a(或42a)附近(图34)。

(第5实施方式)

图38是表示根据本发明第5实施方式的复合加工机300的立体图。本实施方式复合加工机300具备在基台13上配置的架体14、联接于架体14的支臂15、被支臂15支撑的激光加工装置100、在复合加工机300中独立于激光加工装置100而分别配置的基材保持装置16和切削加工装置17，激光加工装置100、基材保持装置16和切削加工装置17分别可独立地作相对移动地构成。激光加工装置100具备喷射供给熔融材料9用的供给喷咀4，基材保持装置16具备用于保持基材BM的基材保持单元(夹头)18，切削加工装置17具备用于保持切削加工用的工具的工具保持单元19(图38)。另外，激光加工装置100与激光振荡装置(省略图示)和熔融材料供给装置(省略图示)连接。最好是，复合加工机300有如是结构：通过支臂15沿在架体14配設的轨道(省略图示)上行走，激光加工装置100可自由移动。另外，激光加工装置100最好是，譬如能摆头等，可绕给定轴自由变更供给喷咀4朝向(图38)。即，本实施方式激光加工装置100，作为激光粉体堆焊加工头，装载于将切削技术和激光粉体堆焊技术融为一体的复合加工机300。通过将切削技术和激光堆焊加工技术融为一体，能实现从材料准备到加工的工序集约化，能达到高效批量生産、缩短出货周期和消减库存等。

这里，已有激光粉体堆焊加工头装载于复合加工机300时，使加工头旋转而以5轴自由曲面进行激光粉体堆焊加工中，因熔融材料的自重，出现过以下的问题。即，已有加工头，从中心部通过中心轴，来照射激光，从其周围供给熔融材料，故，由于熔融材料的自重，所以因激光是从何处照射熔融材料的而产生对熔融材料的照射量的差异。譬如，对基材从横向作堆焊加工时，从激光的上方供给的熔融材料受到的激光照射量变多，而从激光的下方供给的熔融材料受到的照射量减少，甚至出现熔融材料不熔融的情况，产生浪费。另外，已有加工头，从头前端到基材的距离较远，有时因其距离远和熔融材料的自重，熔融材料的供给量或喷射域变得不稳定，微细加工出现障碍。

而本发明的作为激光粉体堆焊加工头发挥作用的激光加工装置100，从中心部噴出的熔融材料9(金属粉末或线材等)的周围照射多束激光L，即使从横向对基材BM进行激光加工时，由于熔融材料9从中心部集中噴出，也能均匀地照射激光。另外，由于能比以往让激光加工装置100更接近基材BM来进行加工，所以即使激光加工装置100旋转，重力引起的粉末供给间歇小，也能实现微细积层造型。

这样，本实施方式复合加工机300中，使用激光加工装置100，利用运用了本发明特征的激光粉体堆焊技术，从激光加工装置前端照射多束激光L，能高效地将中心部噴出的金属粉末熔融而进行堆焊。与已有技术相比，适于微细激光粉体堆焊加工或热影响等均构成问题的对薄板基材的激光粉体堆焊加工，乃至适于激光加工装置100作旋转的在5轴自由曲面的激光粉体堆焊加工。使飞机零件或化学设备等的阀门的强度或耐久性提高的金属涂膜加工、磨具或涡轮叶片等的局部修补或微细造形等实践性加工部件的制造的工序集约化成为可能。

以上通过多种多样的例子描述了实施方式，但对本发明激光加工装置100，通过自动化也可期待实现调整功能的迅速化。若组合机械手或机床等，程序运作也是可能的，无论何种形状或处所，都能以最佳条件自动地进行堆焊。反过来说，就基于这种机械手或机床的自动控制而言，激光加工装置100的轻量化、小型化是至关重要的，本发明使得其实现成为可能。

Claims (16)

1.一种激光加工方法，其特征在于，具备光纤、聚光透镜、供给熔融材料的供给喷咀，供给喷咀以贯通聚光透镜的方式配置，在聚光透镜的轴线上或其周围、或者在供给喷咀的轴线上或其周围对从供给喷咀供给的熔融材料照射来自光纤的激光。

2.一种激光加工方法，其特征在于，具备多根光纤、对各个光纤的激光进行聚光的聚光透镜、喷射供给熔融材料的供给喷咀，供给喷咀以贯通聚光透镜的方式配置，在其周围配置光纤，至少在自喷咀前端口朝向焊接处的轴线上或其周围对从供给喷咀供给的熔融材料照射来自光纤的激光。

3.按权利要求1或2所述的激光加工方法，其特征在于，供给喷咀所贯通的聚光透镜配置于中央，在其周围配置光纤，对从供给喷咀供给的熔融材料从其周围照射来自光纤的激光。

4.按权利要求1至3中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，藉上述多根光纤的激光的照射，在往上述轴线上照射同时照射焊接处周围，或者往上述轴线上照射之前照射焊接处周围。

5.按权利要求1至4中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，使供给喷咀所贯通的聚光透镜移动，或者，使供给喷咀在聚光透镜贯通状态下移动，据此变更从供给喷咀的前端口放出的熔融材料的自喷咀前端口至焊接处的距离。

6.按权利要求1至5中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，对上述激光的波长、聚光角度、聚光口径、对熔融材料的照射量或者对焊接处的照射量中至少其一进行调节。

7.按权利要求1至6中任一项所述的激光加工方法，其特征在于，上述供给喷咀具备汇聚气体供给单元，通过藉上述汇聚气体供给单元从供给喷咀的侧方喷射汇聚气体，使熔融材料汇聚。

8.一种激光加工装置，其特征在于，具备光纤、聚光透镜和供给熔融材料的供给喷咀；供给喷咀以贯通聚光透镜的方式配置，在聚光透镜的轴线上或其周围、或者在供给喷咀的轴线上或其周围，对从供给喷咀供给的熔融材料照射激光。

9.按权利要求8所述的激光加工装置，其特征在于，供给喷咀所贯通的聚光透镜配置于中央，在其周围配置光纤，对从供给喷咀供给的熔融材料从其周围照射来自光纤的激光。

10.按权利要求8或9所述的激光加工装置，其特征在于，上述多根光纤具备相对上述供给喷咀平行驱动控制的控制部件，或者具备相对聚光透镜径向驱动控制的控制部件。

11.按权利要求8至10中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，具备来自上述光纤的激光通过的准直透镜，上述准直透镜具备相对上述供给喷咀平行驱动控制的控制部件，或者具备相对聚光透镜径驱动控制的控制部件。

12.按权利要求8至11中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，具备使上述供给喷咀贯通的聚光透镜移动的控制部，或者，具备使供给喷咀在聚光透镜贯通状态下移动的控制部件。

13.按权利要求8至12中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，上述聚光透镜，是1个聚光透镜分割成多个而构成，而且，在其中央设有上述供给喷咀可移动的可移动领域。

14.按权利要求8至13中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，在由供给熔融材料用的内管喷咀和在上述内管喷咀的外周配设的外管喷咀构成的供给喷咀，且于上述内管喷咀与上述外管喷咀之间，设有汇聚气体的流路。

15.按权利要求15所述的激光加工装置，其特征在于，上述供给喷咀具备汇聚气体供给单元，具备用于控制熔融材料的喷射量、喷射速度、喷射范围之中至少其一的供给喷咀喷射控制单元，上述汇聚气体供给单元具备用于控制汇聚气体的喷射量、喷射速度、喷射范围之中至少其一的汇聚气体喷射控制单元。

16.按权利要求8至15中任一项所述的激光加工装置，其特征在于，上述供给喷咀由激光透过性材料构成，对于熔融材料或汇聚气体，使激光透过。