发明创造名称：用于切割不同厚度的工件的激光切割机和方法
外观设计名称：
决定号：190760
决定日：2019-09-24
委内编号：1F241390
优先权日：2012-10-19
申请（专利）号：201380059732.1
申请日：2013-10-15
复审请求人：通快机床两合公司
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：安丽娜
合议组组长：俞翰政
参审员：刘巾娜
国际分类号：B23K26/06(2014.01);B23K26/08(2014.01);B23K26/38(2014.01)
外观设计分类号：
法律依据：中国专利法第22条第3款
决定要点
：如果权利要求请求保护的技术方案与最接近现有技术所公开的技术方案之间存在区别技术特征，其中一部分区别技术特征被另外的现有技术公开，且其在该现有技术中所起到的作用与其在本申请中起到的作用相同；而其余部分区别技术特征是本领域技术人员在现有技术公开的技术内容的基础上，为解决相应技术问题而作出的常规选择，则该权利要求要求保护的技术方案对于本领域技术人员是显而易见的，不具备创造性。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201380059732.1，名称为“用于切割不同厚度的工件的激光切割机和方法”的PCT申请（下称“本申请”）。本申请的申请人为通快机床两合公司，申请日为2013年10月15日，优先权日为2012年10月19日，进入中国国家阶段日为2015年05月15日，公开日为2015年07月15日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2017年09月11日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：本申请权利要求1-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为2015年05月15日进入中国国家阶段提交的中文译文的说明书第1-30段（即第1-8页）、说明书附图图1a-4（即第1页）、说明书摘要及摘要附图；2017年08月16日提交的权利要求第1-4项。
驳回决定引用如下对比文件：
对比文件1：JP2012-24782A，公开日为2012年02月09日；
对比文件2：DE102010003750A1，公开日为2011年10月13日。
驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 激光切割机(1)，其用于借助于带有第一激光束特征(DFK1)的第一加工激光束(3a)切割具有第一厚度(D1，D2)的工件(2a，2b)和借助于至少一个带有另外的第二激光束特征(DFK2)的第二加工激光束(3b)切割具有另外的第二厚度(D2)的工件(2b)，该激光切割机具有：用于产生原始激光束(5)的激光源(4)；加工头(6)和装置(18)，所述装置由所述原始激光束(5)形成具有第一激光束特征和具有第二激光束特征(DFK1，DFK2)的加工激光束(3a，3b)；和根据要切割的工件(2a，2b)的厚度(D1，D2)来控制所述装置(18)的控制器(8)，其特征在于，所述原始激光束(5)具有小于4μm的激光波长，所述装置(18)由能调整的偏转光学装置(16)和具有多个平行的、彼此不包围的单纤维(24；26，27)的多纤维(23；25)构成，所述多个单纤维(24；26，27)具有不同大小的横截面面积和/或不同的横截面形状，其中，所述原始激光束(5)在所述多纤维(23；25)的一个纤维端部(21)上能通过所述偏转光学装置(16)选择性地耦入一个或多个单纤维(24；26，27)中，并且在另一纤维端部(22)上能作为具有不同的激光束特征(DFK1，DFK2)的加工激光束(3a，3b)耦出。
2. 根据权利要求1所述的激光切割机，具有切割气体喷嘴(12)，该切割气体喷嘴具有至少3mm的喷嘴直径(13)。
3. 根据权利要求1或2所述的激光切割机，其特征在于，所述多纤维(25)具有至少四个单纤维(26a，26b，27a，27b)，这至少四个单纤维中具有同样大小的横截面面积的两个第一单纤维(26a，26b)分别具有不同的横截面形状，并且这至少四个单纤维中具有另外的同样大小的横截面面积的另外的两个第二单纤维(27a，27b)分别具有不同的横截面形状。
4. 根据权利要求1或2所述的激光切割机，其特征在于，所述激光源(4)是固体激光器。”
驳回决定认为：独立权利要求1的技术方案与对比文件1所公开的内容相比，区别在于：（1）装置由能调整的偏转光学装置和具有多个平行的、彼此不包围的单纤维的多纤维构成，多个单纤维具有不同大小的横截面面积和/或不同的横截面形状，其中，原始激光束在多纤维的一个纤维端部上能通过偏转光学装置选择性地耦入一个或多个单纤维中，并且在另一纤维端部上能作为具有不同的激光束特征的加工激光束耦出；（2）固体激光器产生的原始激光束是具有小于4μm的原始激光束。对于区别技术特征（1），对比文件2给出了通过由单纤维组成的多纤维实现输出不同激光束特性以进行不同激光加工的技术启示，在此基础上，本领域技术人员采用常规技术手段即可获得区别技术特征（1）；区别技术特征（2）是本领域技术人员的常规技术手段；因此，独立权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2-3的附加技术特征属于本领域技术人员的常规技术手段，从属权利要求4的附加技术特征已被对比文件1公开，因此，从属权利要求2-4均不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
申请人（下称“复审请求人”）对上述驳回决定不服，于2017年12月26日向国家知识产权局提出了复审请求，未修改申请文件。复审请求人认为：同轴纤维与平行纤维以不同的工作方式工作，如果在同轴纤维的内部芯纤维和外部外罩纤维之间没有设置中间层，则耦入到外部外罩纤维中的激光束会传播通过内部芯纤维和外部芯纤维。而且，外部外罩纤维形成内部芯纤维的包层，以便全反射地在内部芯纤维内引导激光束。如果激光束要彼此单独地在内部芯纤维和外部外罩纤维中被引导，则具有较低的折射系数的中间包层必须设置在内部芯纤维和外部外罩纤维之间。相反，平行的纤维始终彼此单独地引导激光束，且在布置方面更加灵活。因此，本申请具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年01月15日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为，首先，对比文件2已经公开了原始激光束2能在多纤维1的一个纤维端部上能通过可实现激光束偏转的楔形棱镜31选择性地耦入内纤维芯4和/或外纤维芯6中（即本申请的一个纤维或多个单纤维中），并且在另一纤维端部上能作为具有不同的轮廓特性的（即本申请的不同的激光束征的）加工激光束（如5a-5c所示）耦出；其次，本领域技术人员熟知，具有特征“具有多个平行的、彼此不包围的单纤维的多纤维构成，多个单纤维具有不同大小的横截面面积和/或不同的横截面形状”的多纤维已经是现有技术中存在的多纤维，且多纤维的不同截面和/或不同形状的芯能单独进行激光传输，同时，相同的激光在不同形状、不同大小的纤维芯中传导之后可以发射出不同特性的激光束也是本领域技术人员根据芯纤维的光束传导特性而熟知的常识，那么，本领域技术人员容易想到尝试将现有技术中的上述多纤维替换对比文件2中的多纤维以耦合出不同特征激光束。因此，复审请求人的意见陈述不具备说服力。因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2018年12月04日向复审请求人发出复审通知书，指出：本申请权利要求1-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。权利要求1的技术方案与对比文件1相比区别是：（1）装置由能调整的偏转光学装置和具有多个单纤维的多纤维构成，多个单纤维具有不同大小的横截面面积和/或不同的横截面形状，其中，原始激光束在多纤维的一个纤维端部上能通过偏转光学装置选择性地耦入一个或多个单纤维中，并且在另一纤维端部上能作为具有不同的激光束特征的加工激光束耦出；（2）多个单纤维平行、彼此不包围；（3）固体激光器产生的原始激光束是具有小于4μm的原始激光束。对于区别技术特征（1）、（2），对比文件2给出了通过由单纤维组成的多纤维实现输出不同激光束特性以进行不同激光加工的技术启示，在此基础上，本领域技术人员采用常规技术手段即可获得区别技术特征（1）、（2）；区别技术特征（3）是本领域技术人员采用的常规技术手段；因此，独立权利要求1不具备专利法第22条第3款规定的创造性。从属权利要求2-3的附加技术特征属于本领域技术人员采用的常规技术手段，从属权利要求4的附加技术特征已被对比文件1公开，因此，从属权利要求2-4均不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的复审请求理由，合议组还指出，同轴纤维和平行纤维中的各个纤维之间均设置夹层使得光波封闭在光纤中传播形成全反射，二者工作方式实质相同。又由于制备多纤维的方法是“将高折射率的玻璃棒放入若干根嵌入相应的若干根低折射率的玻璃管内，在管内的若干根玻璃棒成束置入与该管材质相同的玻璃总管内。此坯料送入空心圆筒炉内，经软化并拉制成多芯纤维”。根据该已知方法，玻璃棒的直径与管壁的厚度即对应单个光学纤维直径。光学纤维用途非常多，本领域技术人员会根据实际生产需求生产出相应的多纤维以满足激光切割的需求。
在此次复审通知书中，作为公知常识证据，合议组提供了参考文献1（《连续玻璃纤维》，张碧栋等译，中国建筑工业出版社，1975年08月31日，第256-257页）。
复审请求人于2019年01月21日提交了意见陈述书，修改了权利要求书，将“由共同的包层包围且”补入权利要求1中对“多个单纤维”进行限定。复审请求人认为：1、在平行纤维中，激光束在不同位置处从纤维组合物的端面出来，不同心、也不同轴，投射到聚焦透镜上的不同位置处，即相对于光轴不对称地投射到聚焦透镜上。因此，激光束引导或聚焦透镜必须相应地调整，以避免在工件的不同位置处不同地形成焦点。本领域的技术人员不会想到将同轴纤维变化为平行的多纤维，因为这样会失去同轴纤维的所有优点。2、第一次复通中引用了一本书，由其公开内容可知，多纤维以随机和松散的阵列组合或集合在一起并放入到外壳中而形成纤维束，由于它们的位置不固定而不太容易知道要耦合激光束的那个纤维的准确位置，且所有光学纤维具有相同大小的纤维芯，这种现有的纤维布置不能用于选择性地将激光束耦合到相应的纤维。因此，本申请具备创造性。
合议组于2019年05月31日向复审请求人再次发出复审通知书，指出：本申请权利要求1-4不具备专利法第22条第3款规定的创造性。针对复审请求人的意见陈述，合议组还指出，1、光学纤维用途非常多，本领域技术人员会根据实际生产需求生产出相应的多纤维以满足激光切割的需求。而且对于本领域技术人员而言，采用同轴多纤维还是平行多纤维实现激光束特征转换时，仅仅需要将激光束引导或聚焦透镜相应于多纤维中的各个单纤维位置进行相应调整，而这种调整属于本领域技术人员的常规技术选择。2、公知常识证据1仅仅是示例性给出多纤维的制备方法，本领域技术人员可以根据实际需求对多纤维的纤维芯直径及位置进行不同设置，而且公知常识证据1中多纤维的包覆层折射率均为n2，即公知常识证据1中的多纤维由共同的包覆层包围。
复审请求人于2019年09月16日提交了意见陈述书，修改了权利要求书，将权利要求1中的“所述多个单纤维（24；26,27）由共同的包层包围且具有不同大小的横截面面积和/或不同的横截面形状”修改成“所述多个单纤维（24；26,27）由共同的包层包围且具有圆形和非圆形的横截面形状”。复审请求人认为：对比文件1公开了具有不同的芯直径的圆形纤维33a、33b，即具有相同的圆形的横截面形状，区别仅在于直径不同而已。对比文件2公开了圆形内芯纤维4和圆形外环形纤维6，即具有不同的圆形横截面形状，但并不具有非圆形的横截面形状。公知证据1的图139b中仅示出了具有相同直径的圆形纤维，即具有相同的圆形横截面形状。因此，对比文件1、2以及公知常识均没有公开复合纤维中的单个纤维的圆形和非圆形横截面形状。因此，本申请具备创造性。
复审请求人新修改的权利要求书如下：
“1. 激光切割机(1)，其用于借助于带有第一激光束特征(DFK1)的第一加工激光束(3a)切割具有第一厚度(D1，D2)的工件(2a，2b)和借助于至少一个带有另外的第二激光束特征(DFK2)的第二加工激光束(3b)切割具有另外的第二厚度(D2)的工件(2b)，该激光切割机具有：用于产生原始激光束(5)的激光源(4)；加工头(6)和装置(18)，所述装置由所述原始激光束(5)形成具有第一激光束特征和具有第二激光束特征(DFK1，DFK2)的加工激光束(3a，3b)；和根据要切割的工件(2a，2b)的厚度(D1，D2)来控制所述装置(18)的控制器(8)，其特征在于，所述原始激光束(5)具有小于4μm的激光波长，所述装置(18)由能调整的偏转光学装置(16)和具有多个平行的、彼此不包围的单纤维(24；26，27)的多纤维(23；25)构成，所述多个单纤维(24；26，27)由共同的包层包围且具有圆形和非圆形的横截面形状，其中，所述原始激光束(5)在所述多纤维(23；25)的一个纤维端部(21)上能通过所述偏转光学装置(16)选择性地耦入一个或多个单纤维(24；26，27)中，并且在另一纤维端部(22)上能作为具有不同的激光束特征(DFK1，DFK2)的加工激光束(3a，3b)耦出。
2. 根据权利要求1所述的激光切割机，具有切割气体喷嘴(12)，该切割气体喷嘴具有至少3mm的喷嘴直径(13)。
3. 根据权利要求1或2所述的激光切割机，其特征在于，所述多纤维(25)具有至少四个单纤维(26a，26b，27a，27b)，这至少四个单纤维中具有同样大小的横截面面积的两个第一单纤维(26a，26b)分别具有不同的横截面形状，并且这至少四个单纤维中具有另外的同样大小的横截面面积的另外的两个第二单纤维(27a，27b)分别具有不同的横截面形状。
4. 根据权利要求1或2所述的激光切割机，其特征在于，所述激光源(4)是固体激光器。”
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
（一）审查文本的认定
复审请求人于2019年09月16日提交了经修改的权利要求书，经审查，该修改符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定。本复审请求审查决定所针对的文本为： 2015年05月15日进入中国国家阶段提交的中文译文的说明书第1-8页、说明书附图第1页、说明书摘要及摘要附图；2019年09月16日提交的权利要求第1-4项。
（二）关于专利法第22条第3款
专利法第22条第3款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
1、权利要求1请求保护一种激光切割机，对比文件1公开了一种固体激光加工装置，其实质上公开了一种用于对板件进行激光切割的装置，并具体公开了以下特征（具体参见说明书第[0003]、[0010]、[0023]-[0035]、[0040]-[0043]段及附图1-2）：激光切割机具有产生原始激光束LB的固体激光器11（即本申请的激光源），加工头26和光束类型转换单元14（即本申请的装置），光束类型转换单元14包括由聚焦透镜35a、35b, 纤维33a、33b以及准直透镜36a、36b构成的两组组件，纤维33a和33b具有不同直径（即具有不同大小的横截面面积，参见第[0029]段），两组组件组装在光学管中，并设置在枢转板37上，电机38（即本申请的控制器）作为选择部件根据要切割的工件W的厚度旋转枢转板37，使得任一组聚焦透镜35a、35b, 纤维33a、33b以及准直透镜36a、36b设置在激光束LB的光轴上，激光束LB经光束类型转换单元14后形成具有第一激光束特征和具有第二激光束特征的加工激光束，并使用具有第一激光束特征的第一加工激光束或具有第二激光束特征的第二加工激光束切割薄板或厚板工件。
权利要求1的技术方案与对比文件1相比区别是：（1）装置由能调整的偏转光学装置和具有多个单纤维的多纤维构成，多个单纤维具有圆形和非圆形的横截面形状，其中，原始激光束在多纤维的一个纤维端部上能通过偏转光学装置选择性地耦入一个或多个单纤维中，并且在另一纤维端部上能作为具有不同的激光束特征的加工激光束耦出；（2）多个单纤维由共同的包层包围，多个单纤维平行、彼此不包围；（3）固体激光器产生的原始激光束是具有小于4μm的原始激光束。
基于上述区别可以确定，本申请要解决的技术问题是：如何设置激光束转换单元。
对于上述区别技术特征（1）、（2），对比文件2公开了一种改变输出的激光束外轮廓特性的装置和方法，其实质上公开了一种使用多纤维和偏转光学装置配合实现改变输出的激光束外轮廓特性的装置和方法，并具体公开了以下特征（具体参见说明书第[0039]-[0042]段及附图3-5）：改变输出的激光束特性的装置由能调整的可实现激光束偏转的楔形棱镜31（即本申请的偏转光学装置）和具有内纤维芯4及涂层5和外纤维芯6及涂层7（内纤维芯4及涂层5组成一个单纤维，外纤维芯6及涂层7组成一个单纤维，由此可知公开了本申请的多个单纤维）组成的多纤维1构成，内纤维芯4及涂层5组成一个单纤维为圆形（附图1-5公开）、外纤维芯6及涂层7组成一个单纤维为环形（附图1-5公开）（即多个单纤维(24；26，27)具有圆形和非圆形的横截面形状），其中，原始激光束2能在多纤维1的一个纤维端部上通过可实现激光束偏转的楔形棱镜31选择性地耦入内纤维芯4和/或外纤维芯6中（即本申请的一个纤维或多个单纤维中），并且在另一纤维端部上能作为具有不同的轮廓特性的（即本申请的不同的激光束特征的）加工激光束（如5a-5c所示）耦出。且其在对比文件2中的作用与其在本申请中的作用相同，均是为了实现输出不同激光束特性以进行不同的激光加工；因此，本领域技术人员根据对比文件2公开的内容，容易想到将具有对比文件2的特征的多个单纤维组成的多纤维替换对比文件1中的实现激光束特征转换的光束特征转换单元；同时，在本领域中，为了制备多纤维，将高折射率的玻璃棒放入若干根嵌入相应的若干根低折射率的玻璃管内，在管内的若干根玻璃棒成束置入与该管材质相同的玻璃总管内（即多纤维由共同的包覆层包围）。此坯料送入空心圆筒炉内，经软化并拉制成多纤维（参见公知常识证据1:《连续玻璃纤维》，张碧栋等译，中国建筑工业出版社，1975年08月31日，第256-257页）。根据该已知方法可知，玻璃棒的直径与管壁的厚度即对应单个光学纤维直径，当本领域技术人员根据对比文件1、2给出的教导寻求具有多个单纤维的多纤维时，容易想到按实际需求生产出由共同的包层包围且具有多个平行的、彼此不包围的单纤维的多纤维，使其适用于对比文件1或2的激光切割装置。
区别技术特征（3）是本领域技术人员根据切割的不同厚度的板件的材质、厚度的需要而做出的常规技术选择。
因此，在对比文件1的基础上结合对比文件2及本领域的公知常识及常规技术选择得出权利要求1的技术方案对本领域技术人员来说是显而易见的。因此，该权利要求1的该技术方案不具有突出的实质特点和显著的进步，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
2、权利要求2是权利要求1的从属权利要求，其附加特征为“具有切割气体喷嘴，切割气体喷嘴具有至少3mm的喷嘴直径”，而上述特征仅是本领域的常规设置。因此，在其引用的权利要求1不具备创造性的情况下，该从属权利要求2也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3、权利要求3是权利要求1或2的从属权利要求，其附加特征所限定的多纤维是现有技术已经存在的多纤维结构，在对比文件2已经公开了通过选择性地耦入具有不同横截面形状的多个单纤维组成多纤维的一个和/或多个单纤维中可以输出具有不同激光束征的加工激光束的基础上，结合现有技术中已有的多纤维结构，本领域技术人员容易想到将现有技术中存在的多纤维拿来替换对比文件2中的多纤维。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求3也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
4、权利要求4是权利要求1或2的从属权利要求，其附加技术特征已被对比文件1公开（具体参见对比文件1的说明书第[0023]段）：激光源是固体激光器。因此，在其引用的权利要求不具备创造性的情况下，该从属权利要求4也不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（三）对复审请求人相关意见的评述
复审请求人认为：对比文件1公开了具有不同的芯直径的圆形纤维33a、33b，即具有相同的圆形的横截面形状，区别仅在于直径不同而已。对比文件2公开了圆形内芯纤维4和圆形外环形纤维6，即具有不同的圆形横截面形状，但并不具有非圆形的横截面形状。公知证据1的图139b中仅示出了具有相同直径的圆形纤维，即具有相同的圆形横截面形状。因此，对比文件1、2以及公知常识均没有公开复合纤维中的单个纤维的圆形和非圆形横截面形状。圆形单纤维可执行与方向无关的常规切割，矩形单纤维可执行依赖于方向的、较快速的激光切割。因此，本申请具备创造性。
对此，合议组认为：对比文件2公开了：内纤维芯4及涂层5组成一个单纤维为圆形（附图1-5公开）、外纤维芯6及涂层7组成一个单纤维为环形（附图1-5公开）（即多个单纤维(24；26，27)具有圆形和非圆形的横截面形状）。可见，对比文件2公开了复合纤维中的单个纤维的圆形和非圆形横截面形状。而且制备多纤维的方法是“将高折射率的玻璃棒放入若干根嵌入相应的若干根低折射率的玻璃管内，在管内的若干根玻璃棒成束置入与该管材质相同的玻璃总管内。此坯料送入空心圆筒炉内，经软化并拉制成多芯纤维”（参见公知常识证据1）。根据该已知方法，玻璃棒的直径与管壁的厚度即对应单个光学纤维直径。对比文件2已经给出使用具有不同的横截面形状的多个单纤维实现激光束特征转换的技术启示，在该启示下，本领域技术人员容易想到借鉴现有技术中的多纤维布置方式实现激光束特征转换，且根据实际需求对多纤维的纤维芯横截面、直径及位置进行不同设置均属于本领域技术人员的常规技术选择。光学纤维用途非常多，本领域技术人员会根据实际生产需求生产出相应的多纤维以满足激光切割的需求。而且对于本领域技术人员而言，采用同轴多纤维还是平行多纤维实现激光束特征转换时，仅仅需要将激光束引导或聚焦透镜相应于多纤维中的各个单纤维位置进行相应调整，而这种调整属于本领域技术人员的常规技术选择。
因此，复审请求人的意见陈述不成立，合议组对复审请求人的意见不予支持。
基于上述理由，合议组作出如下决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2017年09月11日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
附录：公知常识证据1。
公知常识证据1：
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