DE10116720A1 - Laser powder coating device - Google Patents

Laser powder coating device

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DE10116720A1
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Stefan Kasperowski
Goetz Mielsch
Nigel Stothard
Johannes Arnold
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Bayerische Motoren Werke AG
Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
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Abstract

Bei einem Gerät zur Laserbeschichtung von Bauteil-Innenflächen (16) mit einem insbesondere pulverförmigen Zusatzmaterial, bestehend aus einer Laserquelle (1) und einem mit dieser optisch verbundenen Gerätekopf (3) mit einer an diesem über eine Drehführung (5) gelagerten, translatorisch und rotatorisch über die Innenfläche verfahrbaren Beschichtungslanze (4), in welcher der Laserstrahl axial von der Drehführung zur Lanzenspitze und von dort auf die Bauteil-Innenfläche gerichtet wird, wird erfindungsgemäß selbst bei einem großen Schlankheitsgrad (Längen-/Querschnittsverhältnis) der Beschichtungslanze und einem ungünstig hohen Strahlparameterprodukt der Laserstrahlung eine äußerst verlustarme Energieübertragung von der Laserquelle zum Beschichtungsort dadurch erzielt, dass die Beschichtungslanze einen von der Drehführung zur Lanzenspitze verlaufenden, laserstrahlführenden Lichtleiter (2) enthält.In the case of a device for the laser coating of component inner surfaces (16) with an in particular powdery additional material, consisting of a laser source (1) and a device head (3) optically connected to it, with a translationally and rotationally mounted thereon via a rotary guide (5) Coating lance (4), which can be moved over the inner surface and in which the laser beam is directed axially from the rotary guide to the lance tip and from there to the inner surface of the component, is used according to the invention even with a large degree of slenderness (length / cross-section ratio) of the coating lance and an unfavorably high beam parameter product the laser radiation achieves an extremely low-loss energy transfer from the laser source to the coating location in that the coating lance contains a light guide (2) which runs from the rotary guide to the tip of the laser beam.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Laserbeschichtung von Bauteil- Innenflächen mit einem insbesondere pulverförmigen Zusatzmaterial, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for laser coating of component Inner surfaces with a powdery additional material, in particular the preamble of claim 1.

Geräte zur Laser-Pulverbeschichtung von mechanisch hoch belasteten Bau­ teilflächen sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. So werden bei dem aus der DE 19 64 302 A1 bekannten Gerät der eingangs genannten Art mittels einer drehbaren, mit einem Nd:YAG-Festkörperlaser optisch verbundenen Be­ schichtungslanze Zylinderlaufbahnen mit einem hochsiliziumhaltigen Alumini­ umpulver beschichtet, um so eine verschleißbeständige Lauffläche in Alumini­ um-Kurbelgehäusen zu erzeugen. Dabei wird der Laserstrahl in einem Licht­ leiter vom Festkörperlaser zu einer Drehführung geleitet, die eine endlose Dre­ hung der angeflanschten Beschichtungslanze gestattet. An der Drehführung wird der Laserstrahl aus dem Lichtleiter ausgekoppelt, kollimiert und gelangt dann freistrahlend durch die Lanze zur einer Umlenk- und Fokussieroptik, wo der Strahl auf die zu beschichtende Zylinderfläche umgelenkt und fokussiert wird. Zusätzlich in die Lanze integriert sind Versorgungsleitungen für Kühlme­ dien, Pulverwerkstoff, Schutzgas und ein Spülgas zur Erzeugung eines das Austrittsfenster des Laserstrahls an der Lanzenspitze freiblasenden Cross- Jets. Das Beschichten erfolgt durch Eintauchen der Lanze in die Zylinderboh­ rung, wobei das Pulver über eine Strahldüse zum Beschichtungsort ausgebla­ sen und dort im Laserstrahl aufgeschmolzen wird. Durch das gleichzeitige Dre­ hen und Verschieben der Beschichtungslanze entstehen spiralförmig aneinanderliegende Raupen, die eine zusammenhängende Laufflächen-Beschichtung bilden. Aufgrund des inhärenten Strahlparameterprodukts (Strahldivergenz und Strahltaillierung) des Festkörperlasers sind derartige Geräte jedoch auf ein verhältnismäßig niedriges Längen-/Durchmesserverhältnis der Beschichtungs­ lanze beschränkt, so dass sie zur vollflächigen Beschichtung von schlanken Zylinderbohrungen oder anderen, schwer zugänglichen Bauteil-Hohlräumen ungeeignet sind.Devices for laser powder coating of mechanically highly stressed buildings partial areas are known in numerous embodiments. So with that from DE 19 64 302 A1 known device of the type mentioned a rotating Be optically connected with a Nd: YAG solid-state laser stratification lance Cylinder raceways with a high silicon aluminum powder coated, so a wear-resistant tread in aluminum to produce crankcases. The laser beam is in one light head from the solid-state laser to a rotary guide, which is an endless Dre of the flanged coating lance permitted. On the rotary guide the laser beam is decoupled from the light guide, collimated and passed then beaming freely through the lance to a deflection and focusing optics, where the beam is deflected onto the cylinder surface to be coated and focused becomes. Supply lines for cooling arms are also integrated in the lance dien, powder material, protective gas and a purge gas to produce a Exit window of the laser beam at the tip of the lance Jets. The coating is done by immersing the lance in the cylinder bore tion, the powder being blown out to the coating location via a jet nozzle and melted there in the laser beam. By the simultaneous Dre When the coating lance is moved and moved, it forms spirally adjacent one another  Caterpillars that have a coherent tread coating form. Due to the inherent beam parameter product (beam divergence and However, such devices are based on one beam relatively low length / diameter ratio of the coating lance limited, so that it can be used to coat slim surfaces Cylinder bores or other component cavities that are difficult to access are unsuitable.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Beschichtungsgerät der eingangs genannten Art auf baulich einfache Weise so auszubilden, dass auch schwer zugängliche Bauteil-Innenflächen, und insbesondere die tieferliegenden Flächenabschnitte von Zylinderbohrungen mit relativ kleinem Bohrungsdurchmesser, problemlos und mit hoher Strahlungseffizienz zu beschichten sind.The object of the invention is the coating device of the aforementioned Design in a structurally simple manner so that even those that are difficult to access Component inner surfaces, and in particular the lower surface sections of cylinder bores with a relatively small bore diameter, no problem and to be coated with high radiation efficiency.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 angegebene Beschichtungsgerät gelöst.This object is achieved by what is stated in claim 1 Coating device solved.

Mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsgerät wird selbst bei sehr kleinen Lanzenquerschnitten und praktisch beliebiger Lanzenlänge eine äußerst ver­ lustarme Energieübertragung in der Beschichtungslanze vor allem auch von Laserstrahlen mit hohem Strahlparameterprodukt erzielt, ohne dass es hierzu aufwändiger Linsensysteme im Lanzeninneren oder einer ebenfalls aufwändi­ gen Ausbildung der Beschichtungslanze als optischer Hohlleiter bedarf.With the coating device according to the invention, even with very small Lance cross sections and practically any lance length an extremely ver Low-lust energy transfer in the coating lance, especially from Laser beams with high beam parameter product achieved without this elaborate lens systems inside the lance or one that is also elaborate training of the coating lance as an optical waveguide is required.

Hinzu kommt, dass bei einer ersten Variante der Erfindung, wonach der Laser­ lichtleiter mit der Beschichtungslanze mitrotiert und die Laserstrahlung über eine optische Drehkoppelung, vorzugsweise aber unmittelbar von der am Ge­ rätekopf angeordneten und ebenfalls mitrotierenden Laserquelle, in das gerä­ teseitige Lichtleiterende eingekoppelt wird, das Beschichtungsgerät nicht auf geradlinige Lanzenformen beschränkt ist, sondern ohne weiteres auch andere, je nach Anwendungsfall unterschiedlich gekrümmte Lanzenformen verwendbar sind und sich ein Umlenkspiegel an der Lanzenspitze zur seitlichen Strahlab­ lenkung dadurch auf einfache Weise erübrigt, dass der Lichtleiter am auskop­ pelseitigen Endabschnitt abgebogen ist oder eine zur Lichtleiterachse geneigte Stirnfläche besitzt, während sich bei der zweiten Variante der Erfindung, bei der die Laserlichtführung in der Beschichtungslanze durch einen drehfest an­ geordneten Lichtleiter erfolgt, welcher in einem gleichfalls drehfest mit dem Gerätekopf verbundenen Innenrohr der Beschichtungslanze exakt koaxial zur Drehachse der Beschichtungslanze fixiert ist, auch dann eine weiter verbes­ serte Energietransmission ergibt, wenn die Laserquelle entfernt vom Geräte­ kopf angeordnet ist, da sich in diesem Fall der Lichtleiter in optisch und baulich günstiger Weise von der Lanzenspitze bis zur Laserquelle durchgehend dreh­ kopplungsfrei ausbilden lässt. Der zwischen Lanzenaußen- und -innenrohr vorhandene Ringraum wird dabei vorzugsweise als Kühl- und/oder Arbeitsmit­ tel-, z. B. Schutzgaskanal genutzt.In addition, in a first variant of the invention, the laser light guide co-rotating with the coating lance and the laser radiation over an optical rotary coupling, but preferably directly from the Ge Council head arranged and also co-rotating laser source in the device the optical fiber end is coupled in, the coating device does not open  straight lance shapes is limited, but also others, Depending on the application, differently curved lance shapes can be used and there is a deflecting mirror at the tip of the lance for the lateral beam steering in a simple way that the light guide at the Auskop end portion is bent or an inclined to the light guide axis End face has, while in the second variant of the invention, at which the laser light guide in the coating lance by a non-rotatable ordered light guide takes place, which is also rotatably with the Device head connected inner tube of the coating lance exactly coaxial to the Axis of rotation of the coating lance is fixed, even then a further verbes energy transmission results when the laser source is removed from the device is arranged head, since in this case the light guide is optically and structurally conveniently rotate continuously from the tip of the lance to the laser source training without coupling. The one between the lance outer and inner tube existing annular space is preferably used as a cooling and / or working with tel-, e.g. B. shielding gas channel used.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist als Laserquelle ein Diodenlaser vorgesehen, dessen an sich ungünstig hohes Strahlparameterpro­ dukt wegen der überlegenen Übertragungsqualität des erfindungsgemäßen Beschichtungsgeräts selbst bei einer sehr schlank gestalteten Beschichtungs­ lanze ohne Auswirkung auf die effektiv applizierte Laserleistung bleibt, der im Übrigen aber wesentlich bessere Leistungswerte (Steckdosenwirkungsgrad) als ein herkömmlicher Festkörper-, z. B. Nd:YAG-Laser besitzt. Ferner wird die Prozessüberwachung zweckmäßigerweise dadurch erleichtert, dass im Licht­ leiter von der Lanzenspitze aus gegenläufig zum Laserstrahl optische, z. B. die Schmelztemperatur am jeweiligen Beschichtungsort angebende Infrarotsignale rückgeführt und zur Prozesssteuerung am Gerätekopf ausgekoppelt werden. Um die Abstrahlcharakteristik des Laserstrahls an der Lanzenspitze auf einfache Weise an den jeweiligen Anwendungsfall anpassen zu können, enthält diese zweckmäßigerweise eine auswechselbare Fokussieroptik.In a particularly preferred embodiment of the invention, a is used as the laser source Diode laser provided, the inherently unfavorably high beam parameters per dukt because of the superior transmission quality of the invention Coating device even with a very slim coating lance that has no effect on the effectively applied laser power Other, however, much better performance values (socket efficiency) than a conventional solid state, e.g. B. Nd: YAG laser. Furthermore, the Process monitoring expediently facilitated by the fact that in the light Head from the tip of the lance opposite to the laser beam optical, z. B. the Infrared signals indicating the melting temperature at the respective coating location are fed back and decoupled for process control at the device head. To simplify the radiation characteristics of the laser beam at the tip of the lance  Way to be able to adapt to the respective application contains this expediently a replaceable focusing optics.

Die Erfindung wird nunmehr anhand zweier in der Zeichnung stark schemati­ siert dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Diese zeigt inThe invention will now be very schemati based on two in the drawing Siert illustrated embodiments explained in more detail. This shows in

Fig. 1a, b ein Beschichtungsgerät in einer ersten Ausführungsform der Erfindung im Längs- (a) und im Querschnitt (b); und Fig. 1a, b a coating device in a first embodiment of the invention in the longitudinal (a) and in cross section (b); and

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Fig. 2 is a representation corresponding to Fig. 1 of a second embodiment of the invention.

Das in Fig. 1 gezeigte Beschichtungsgerät enthält als Hauptbestandteile einen Hochleistungs-Diodenlaser 1, einen an diesen über einen Lichtleiter 2 optisch angekoppelten Gerätekopf 3 und eine Beschichtungslanze 4, die an einer Drehführung 5 des Gerätekopfs 3 gelagert und mittels eines Antriebsmotors 6 einschließlich einer Rutschkupplung 7 um eine zentrale Achse A-A endlos ro­ tierbar angetrieben ist. Der Lichtleiter 2 verläuft durch den Gerätekopf 3 hin­ durch in einem mit diesem fest verbundenen, zur Achse A-A koaxialen Stand­ rohr 8 durchgehend bis zur Lanzenspitze und ist am Standrohrende mittels ei­ nes Faserendsteckers 9 und eines zwischen diesem und dem rotierenden Au­ ßenrohr 10 der Beschichtungslanze 4 wirksamen Kugellagers 11 exakt zent­ risch zur Drehachse A-A der Beschichtungslanze 4 befestigt.The coating device shown in FIG. 1 contains as main components a high-power diode laser 1 , a device head 3 optically coupled to it via an optical fiber 2 and a coating lance 4 which is mounted on a rotary guide 5 of the device head 3 and by means of a drive motor 6 including a slip clutch 7 is driven endlessly rotatably about a central axis AA. The light guide 2 runs through the device head 3 through in a firmly connected to this, to the axis AA coaxial stand pipe 8 continuously to the lance tip and is at the end of the standpipe by means of egg nes fiber connector 9 and one between this and the rotating outer tube 10 of the coating lance 4th effective ball bearing 11 is centered exactly on the axis of rotation AA of the coating lance 4 .

Im Bereich der Lanzenspitze ist am Lanzenrohr 10 ein mit diesem mitrotieren­ des, auswechselbares Einsatzstück 12 mit einer Kollimationsoptik 13 und ei­ nem Umlenk- und Fokussierspiegel 14 angebracht. Der vom Lichtleiterende divergent austretende Laserstrahl wird durch die um die Lichtleiterachse rotie­ rende Kollimationsoptik 13 in ein achsparalleles Lichtbündel umgewandelt und vom Umlenkspiegel 14 durch ein Schutzglasfenster 15 hindurch auf die zu be­ schichtende Bauteil-Innenfläche 16, etwa die Zylinderlauffläche eines Motor­ blocks, umgelenkt und fokussiert.In the region of the lance tip, a co-rotate with this of, replaceable insert 12 with a collimation lens 13 and ei nem deflecting and focusing mirror 14 is mounted on the lance tube 10 degrees. The diverging laser beam emerging from the light guide end is converted by the collimating optics 13 rotating about the light guide axis into an axially parallel light beam and deflected and focused by the deflecting mirror 14 through a protective glass window 15 through to the component inner surface 16 to be coated, for example the cylinder running surface of an engine block ,

Komplettiert wird das Beschichtungsgerät durch außen am Lanzenrohr 10 be­ festigte Pulver- und Gaszuleitungen 17, 18, über die das Beschichtungspulver, etwa ein hochsiliziumhaltiges Aluminiumpulver, und ein Schutzgas auf die Fo­ kusregion des Laserstrahls ausgeblasen werden, sowie einen im Außenrohr 10 vom Gerätekopf 3 zur Lanzenspitze verlaufenden Druckluftkanal 18 zur Erzeu­ gung eines das Schutzglasfenster 15 freiblasenden Cross-Jets und einen Kühlwasserkreislauf zur Kühlung des distalen Lichtleiterendes, welcher einen kühlmitteldurchströmten, im Bereich des Faserendsteckers im Ringraum zwi­ schen Stand- und Lanzenrohr 8, 10 angeordneten Kühlwassermantel 20 und zugeordnete Vor- und Rücklaufkanäle 21, 22 im Lanzenrohr 10 (Fig. 1b) ent­ hält.The coating device is completed by outside on the lance tube 10 be fixed powder and gas supply lines 17 , 18 , via which the coating powder, such as a high-silicon aluminum powder, and a protective gas are blown onto the focal region of the laser beam, and one in the outer tube 10 from the device head 3 Lance tip-running compressed air channel 18 for the generation of a cross-jet blowing free the protective glass window 15 and a cooling water circuit for cooling the distal end of the light guide, which has a coolant flow, in the area of the fiber connector in the annular space between the stand and lance tube 8 , 10 arranged cooling water jacket 20 and associated preliminary and return channels 21 , 22 in the lance tube 10 ( Fig. 1b) holds ent.

Beim Beschichten der Zylinderlauffläche 16 wird das über die Pulverzuleitung 17 zur Fokusregion zuströmende Beschichtungspulver durch den Laserstrahl aufgeschmolzen, und durch Drehung der Beschichtungslanze 4 und gleichzei­ tige Verschiebung des Gerätekopfes 3 in Pfeilrichtung P entstehen spiralförmig aneinanderliegende Beschichtungsraupen, durch die sich eine großflächige Laufflächenbeschichtung erzeugen lässt. Aufgrund des praktisch beliebig gro­ ßen Längen-/Querschnittsverhältnisses der Beschichtungslanze 4 können auf diese Weise Zylinderlaufflächen 16 hohen Schlankheitsgrades oder auch an­ dere, schlecht zugängliche Bauteil-Innenflächen mit geringen Laser- Leistungsverlusten beschichtet werden. Weiterhin lassen sich Signale zur Pro­ zessüberwachung z. B. temperaturanzeigende Infrarotsignale vom Beschich­ tungsort gegenläufig zum Laserstrahl im Lichtleiter 2 zum Gerätekopf 3 zu­ rückführen, wo sie über ein halbdurchlässiges Spiegelelement zu einer Prozesssteuereinheit (nicht gezeigt), etwa zur thermischen Prozessregulierung des Beschichtungsvorgangs, ausgekoppelt werden.When coating the cylinder running surface 16 , the coating powder flowing in via the powder feed line 17 to the focus region is melted by the laser beam, and by rotating the coating lance 4 and at the same time shifting the device head 3 in the direction of the arrow P, spiral-shaped coating beads are formed, through which a large-area tread coating can be produced. Because of the practically arbitrarily large length / cross-section ratio of the coating lance 4 , cylinder running surfaces 16 with a high degree of slenderness or else other, inaccessible component inner surfaces can be coated with low laser power losses in this way. Furthermore, signals for process monitoring, for. B. return temperature-indicating infrared signals from the coating site in the opposite direction to the laser beam in the light guide 2 to the device head 3 , where they are coupled out via a semi-transparent mirror element to a process control unit (not shown), for example for thermal process regulation of the coating process.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel, wo die der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechenden Komponenten durch ein um 100 erhöhtes Bezugszeichen gekennzeichnet sind, unterscheidet sich von dieser in erster Linie dadurch, dass der in der Beschichtungslanze 104 angeordnete Lichtleiter 102 nicht in einem feststehenden Standrohr angeordnet ist, sondern mit der Beschichtungslanze 104 mitrotiert. Der Laserstrahl des Diodenlasers 101 wird an den Gerätkopf 103 über einen mit diesem fest verbundenen, weiteren Lichtleiter 102' übertragen und gelangt über eine optische Drehkoppelung 23 in den rotierenden Lichtleiter 102. Im Bereich der Lanzenspitze sind das Lanzen­ rohr 110 und der Lichtleiter 102 abgebogen, so dass der Laserstrahl am Licht­ leiterende schräg zur Drehachse A-A der Beschichtungslanze 104 emittiert und durch eine nachgeschaltete, wiederum auswechselbare Kollimations- und Fo­ kussieroptik 24 auf die Zylinderlauffläche 116 gebündelt wird, ohne dass es hierzu eines Umlenkspiegels bedarf. Dabei kann das Lanzenrohr 110 in Biege­ richtung verstellbar ausgebildet sein, um so den Umlenkwinkel des Laser­ strahls verändern zu können. 1 m Übrigen ist die Bau- und Betriebsweise dieses Ausführungsbeispiels die gleiche wie bei dem Beschichtungsgerät nach Fig. 1. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich, den Diodenlaser unmittelbar am Gerätekopf anzuordnen, wobei der Laserlichtleiter einstrahlseitig bis zum Dio­ denlaser verlängert ist und dieser in der Ausführungsform nach Fig. 2 entweder mit der Beschichtungslanze 104 mitrotiert oder feststehend mit dem Gerätekopf 103 verbunden und der Laserlichtleiter 102 dann über eine Drehkoppelung an den Laser 101 angeschlossen ist.The exemplary embodiment shown in FIG. 2, where the components corresponding to the embodiment described above are identified by a reference symbol increased by 100, differs from this primarily in that the light guide 102 arranged in the coating lance 104 is not arranged in a fixed standpipe , but also rotated with the coating lance 104 . The laser beam from the diode laser 101 is transmitted to the device head 103 via a further light guide 102 ′ which is firmly connected to the latter and reaches the rotating light guide 102 via an optical rotary coupling 23 . In the area of the lance tip, the lance tube 110 and the light guide 102 are bent, so that the laser beam at the end of the light guide emits obliquely to the axis of rotation AA of the coating lance 104 and is focused onto the cylinder running surface 116 by a downstream, again interchangeable collimation and focusing optics 24 , without the need for a deflecting mirror. The lance tube 110 can be designed to be adjustable in the bending direction, so as to be able to change the deflection angle of the laser beam. 1 m Incidentally, the construction and operation of this embodiment is the same as in the coating device according to Fig. 1. Within the scope of the invention, it is also possible to arrange the diode laser directly on the device head, the laser light guide on the beam side is extended to the diode laser and this in the embodiment according to FIG. 2 either co-rotates with the coating lance 104 or is fixedly connected to the device head 103 and the laser light guide 102 is then connected to the laser 101 via a rotary coupling.

Claims (9)

1. Gerät zur Laserbeschichtung von Bauteil-Innenflächen mit einem insbe­ sondere pulverförmigen Zusatzmaterial, bestehend aus einer Laser­ quelle und einem mit dieser optisch verbundenen Gerätekopf mit einer an diesem über eine Drehführung gelagerten, translatorisch und rotato­ risch über die Innenfläche verfahrbaren Beschichtungslanze, in welcher der Laserstrahl axial von der Drehführung zur Lanzenspitze und von dort auf die Bauteil-Innenfläche gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslanze (4; 104) einen von der Drehführung (5; 105) zur Lanzenspitze verlaufenden, laserstrahlführenden Lichtleiter (2; 102) ent­ hält.1.Device for laser coating of inner surfaces of components with a special powdery additional material, consisting of a laser source and an optically connected device head with a coating lance mounted on it via a rotating guide, which can be moved translationally and rotatably over the inner surface, in which the Laser beam is directed axially from the rotary guide to the lance tip and from there onto the inner surface of the component, characterized in that the coating lance ( 4 ; 104 ) entrains a light guide ( 2 ; 102 ) which runs from the rotary guide ( 5 ; 105 ) to the lance tip holds. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserlichtleiter (102) gemeinsam mit der Beschichtungslanze (104) drehbar angetrieben und im Bereich des gerätekopfseitigen Lichtleiter­ endes eine optische Drehkoppelung (23) zur Einkoppelung des Laser­ strahls vorgesehen ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the laser light guide ( 102 ) is rotatably driven together with the coating lance ( 104 ) and an optical rotary coupling ( 23 ) is provided for coupling the laser beam in the region of the device head-side light guide. 3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle am Gerätekopf angeordnet ist und der von der Laser­ quelle emittierte Laserstrahl unmittelbar in den sich mit der Beschich­ tungslanze mitdrehenden Laserlichtleiter eingekoppelt wird. 3. Device according to claim 2, characterized in that the laser source is arranged on the device head and that of the laser source emitted laser beam directly into the one with the coating lance is coupled with rotating laser light guide.   4. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslanze (4) ein drehbar angetriebenes Außen- (10) und ein in diesem angeordnetes, drehfest mit dem Gerätekopf (3) verbunde­ nes Innenrohr (8) enthält und der Laserlichtleiter (2) im drehfesten In­ nenrohr koaxial zur Drehachse (A-A) des Außenrohrs (10) fixiert ist.4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the coating lance ( 4 ) contains a rotatably driven outer tube ( 10 ) and an inner tube ( 8 ) which is arranged in the latter and is non-rotatably connected to the device head ( 3 ) and the laser light guide ( 2 ) in the non-rotatable inner tube coaxial to the axis of rotation (AA) of the outer tube ( 10 ) is fixed. 5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle (1) entfernt vom Gerätekopf (3) angeordnet und der La­ serlichtleiter (2) über die Drehführung (5) hinaus durchgehend bis zur Laserquelle verlängert ist.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the laser source ( 1 ) is arranged away from the device head ( 3 ) and the laser light guide ( 2 ) on the rotary guide ( 5 ) is continuously extended to the laser source. 6. Gerät nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch das Innenrohr (8) umgebende Kühl- und/oder Arbeitsmittelkanäle (19, 21, 22).6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized by the inner tube ( 8 ) surrounding cooling and / or working medium channels ( 19 , 21 , 22 ). 7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Laserquelle (1; 101) ein Diodenlaser ist.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the laser source ( 1 ; 101 ) is a diode laser. 8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass im Laserlichtleiter (2; 102) vom distalen Lichtleiterende aus gegenläufig zum Laserstrahl optische Signale zur Prozessüberwachung rückgeführt sind.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the laser light guide ( 2 ; 102 ) from the distal end of the light guide opposite to the laser beam, optical signals for process monitoring are returned. 9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Lanzenspitze eine auswechselbare Fokussieroptik (13, 14; 24) ent­ hält.9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the lance tip contains an exchangeable focusing optics ( 13 , 14 ; 24 ) ent.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009024957B3 (en) * 2009-06-11 2010-09-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Modular system for build-up welding on internal surfaces of workpieces with a laser beam
WO2013135416A1 (en) 2012-03-15 2013-09-19 Robert Bosch Gmbh Powder-coating apparatus and powder-coating method
CN113510249A (en) * 2021-07-02 2021-10-19 西安交通大学 Multi-runner high-speed rotary sealing device capable of conveying hard powder
DE102021211371A1 (en) 2021-10-08 2023-04-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Device and method for forming a coating on an inner wall of a hollow cylindrical element

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2909298B1 (en) * 2006-12-02 2009-07-10 Technogenia Soc Par Actions Si LASER RECHARGEABLE CONCAVE PIECE, METHOD AND DEVICE FOR REALIZING SAME
US9168613B2 (en) * 2010-10-22 2015-10-27 Paul T. Colby Vertical laser cladding system
CN105665934A (en) * 2012-02-10 2016-06-15 Limo专利管理有限及两合公司 Device for laser processing of surface of workpiece or for post-treatment of coating on outside or inside of workpiece
US20170145554A1 (en) 2014-06-26 2017-05-25 Shell Oil Company Coating method and coated substrate
CN113663828B (en) * 2020-04-30 2023-05-23 上海飞机制造有限公司 Electrostatic spray gun

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE856712C (en) * 1951-04-29 1952-11-24 Kuehnle Ag Process for coating fusible, in particular metallic, surfaces with wear and corrosion-resistant protective material layers
DE1295960B (en) * 1965-02-22 1969-05-22 Gewerk Eisenhuette Westfalia Method and device for applying metallic coating materials to the surfaces of workpieces
DE2145921C2 (en) * 1971-09-14 1982-05-06 Günther Dr. 8022 Grünwald Nath Device for material processing by means of a laser beam with a flexible light guide
DE3935009A1 (en) * 1989-10-20 1991-04-25 Inst Nat Sciences Appliq DEVICE FOR THE LASER PLASMA COATING
DE4017286A1 (en) * 1990-05-29 1991-12-05 Cooper Ind Inc (De)soldering device for small precision soldering - has laser beam directed through tapered cap and focussed at end of cap onto solder area
DE4115561A1 (en) * 1990-08-17 1992-02-20 Siemens Ag DEVICE AND METHOD FOR LASER WELDING A TUBE
DE4212393A1 (en) * 1991-06-07 1992-12-10 Morita Mfg Light conductor laser treatment unit with low energy laser oscillator - has flexible laser fibre for conducting laser beams from oscillator and protection system with removable flexible protection tube matching front end of laser fibre
US5359172A (en) * 1992-12-30 1994-10-25 Westinghouse Electric Corporation Direct tube repair by laser welding
US5426278A (en) * 1992-07-15 1995-06-20 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Laser irradiating torch
DE19606555A1 (en) * 1996-02-22 1997-08-28 Laser Medizin Zentrum Ggmbh Laser light conductor amplifier apparatus for materials processing
DE19809367A1 (en) * 1998-03-05 1999-09-09 Nagel Masch Werkzeug Precision machining method for i.c. engine piston sleeve
DE19812892A1 (en) * 1998-03-24 1999-09-30 Hans Rosner & Sohn Gmbh Highly durable outlet orifice for laser radiation
EP0950461A2 (en) * 1998-04-17 1999-10-20 VAW motor GmbH Process and device for laser machining of an internal surface
DE19834877A1 (en) * 1998-08-01 2000-02-10 Martin Walter Procedure for removing combustion products which can be deposited on combustion plant by means of pulsed laser radiation of laser source, has pulsed laser beam guided over surface

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5645293A (en) * 1979-09-19 1981-04-24 Hitachi Ltd Laser welding device
JPS6032555B2 (en) * 1979-09-28 1985-07-29 株式会社日立製作所 Laser beam welding rotating head
US4827098A (en) * 1987-07-06 1989-05-02 Westinghouse Electric Corp. Flexible laser welding head for sleeve-to-tube welding
DE3866985D1 (en) * 1987-07-21 1992-01-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd LASER BEAM WELDING METHOD FOR AN INNER EXTERNAL SURFACE OF A TUBE.
JP2659809B2 (en) * 1989-08-07 1997-09-30 三菱重工業株式会社 Laser reflection mirror
JPH03128183A (en) * 1989-10-13 1991-05-31 Toshiba Corp Laser beam machine
JPH07292481A (en) * 1994-04-25 1995-11-07 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Coating film cladding apparatus
DE19643029A1 (en) * 1996-10-18 1998-04-23 Bayerische Motoren Werke Ag Method for coating an internal combustion engine component made of an aluminum alloy with silicon
DE19915038A1 (en) * 1999-04-01 2000-10-26 Vaw Ver Aluminium Werke Ag Light metal cylinder block, method for its production and device for carrying out the method

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE856712C (en) * 1951-04-29 1952-11-24 Kuehnle Ag Process for coating fusible, in particular metallic, surfaces with wear and corrosion-resistant protective material layers
DE1295960B (en) * 1965-02-22 1969-05-22 Gewerk Eisenhuette Westfalia Method and device for applying metallic coating materials to the surfaces of workpieces
DE2145921C2 (en) * 1971-09-14 1982-05-06 Günther Dr. 8022 Grünwald Nath Device for material processing by means of a laser beam with a flexible light guide
DE3935009A1 (en) * 1989-10-20 1991-04-25 Inst Nat Sciences Appliq DEVICE FOR THE LASER PLASMA COATING
DE4017286A1 (en) * 1990-05-29 1991-12-05 Cooper Ind Inc (De)soldering device for small precision soldering - has laser beam directed through tapered cap and focussed at end of cap onto solder area
DE4115561A1 (en) * 1990-08-17 1992-02-20 Siemens Ag DEVICE AND METHOD FOR LASER WELDING A TUBE
DE4212393A1 (en) * 1991-06-07 1992-12-10 Morita Mfg Light conductor laser treatment unit with low energy laser oscillator - has flexible laser fibre for conducting laser beams from oscillator and protection system with removable flexible protection tube matching front end of laser fibre
US5426278A (en) * 1992-07-15 1995-06-20 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Laser irradiating torch
US5359172A (en) * 1992-12-30 1994-10-25 Westinghouse Electric Corporation Direct tube repair by laser welding
DE19606555A1 (en) * 1996-02-22 1997-08-28 Laser Medizin Zentrum Ggmbh Laser light conductor amplifier apparatus for materials processing
DE19809367A1 (en) * 1998-03-05 1999-09-09 Nagel Masch Werkzeug Precision machining method for i.c. engine piston sleeve
DE19812892A1 (en) * 1998-03-24 1999-09-30 Hans Rosner & Sohn Gmbh Highly durable outlet orifice for laser radiation
EP0950461A2 (en) * 1998-04-17 1999-10-20 VAW motor GmbH Process and device for laser machining of an internal surface
DE19834877A1 (en) * 1998-08-01 2000-02-10 Martin Walter Procedure for removing combustion products which can be deposited on combustion plant by means of pulsed laser radiation of laser source, has pulsed laser beam guided over surface

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009024957B3 (en) * 2009-06-11 2010-09-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Modular system for build-up welding on internal surfaces of workpieces with a laser beam
WO2010142283A1 (en) * 2009-06-11 2010-12-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Modular system for surface welding inner surfaces of workpieces, comprising a laser beam and multiple modules
US8809730B2 (en) 2009-06-11 2014-08-19 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. Modular system for surface welding inner surfaces of workpieces, comprising a laser beam and multiple modules
WO2013135416A1 (en) 2012-03-15 2013-09-19 Robert Bosch Gmbh Powder-coating apparatus and powder-coating method
DE102012204091A1 (en) 2012-03-15 2013-09-19 Robert Bosch Gmbh Powder coating apparatus and powder coating method
CN113510249A (en) * 2021-07-02 2021-10-19 西安交通大学 Multi-runner high-speed rotary sealing device capable of conveying hard powder
DE102021211371A1 (en) 2021-10-08 2023-04-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Device and method for forming a coating on an inner wall of a hollow cylindrical element

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ES2233723T3 (en) 2005-06-16

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