Brevet FR2130699A1 — publié le 19721103

la présente invention concerne un appareil pour traiter des matières -par un faisceau lumineux et plus spécialement, mais pas exclusivement, un appreil destiné à produire une configuration de perforations ou soudures dans? des matières laminaires. Selon ses particularités essentielles, la présente invention fait appel à une source lumineuse appropriée quelconque ainsi qu'à un milieu destiné à rendre la matière à traiter sensible à la lumière utilisée si nécessaire. En particulier, l'appareil est destiné à être utilisé avec une source lumineuse du type laser, le terme "lumineux" doit être interprété comme couvrant un rayonnement électromagnétique ayant une longueur d'onde comprise dans les plages du spectre correspondant à l'ultraviolet .et à l'infrarouge ainsi que la lumière visible. Selon l'invention, un appareil de traitement d'un corps de matière comprend un dispositif destiné à positionner un corps de façon qu'une partie de ce dernier à traiter se trouve dans un plan donné, un dispositif pour concentrer un faisceau lumineux provenant d'une source fixe sur le plan donné, un dispositif pour interrompre le faisceau lumineux, un dispositif pour déplacer le corps de matière par rapport au faisceau lumineux et un dispositif destiné à faire varier la relation de phase entre le mouvement du corps et les interruptions du faisceau lumineux. l'appareil peut également comporter un dispositif destiné à moduler l'intensité de la lumière ainsi qu'à l'interrompre. le corps peut avoir la forme d'une feuille et à titre d'exemple des traitement pour lesquels l'appareil peut être utilisé, on peut citer la fusion localisée d'un corps, le soudage par points d'une feuille à une autre ou la production d'une configuration de perforations dans une feuille. line technique utilisant une combinaison du procédé ci-dessus est décrite dans la demande de brevet britannique N° 7913/7*1. D'autres traitements comprennent la formation de masques ou caches par des techniques photolithographiques ou la variation localisée de l'aptitude à la teinture d'étoffes. Dans chaque cas, il convient d'utiliser une source lumineuse ayant les caractéristiques appropriées. Pour le soudage ou la perforation de feuilles, il convient d'utiliser un laser?tandis que pour des procédés photolithographiques, une lampe à rayonnement ultraviolet COPY 72 10512 2 2130699 i ou à lumière visible convient. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressorti-ront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, 5 une forme de réalisation de l'invention. Sur ces dessins : la figure 1 représente schématiquement une forme de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue en perspective d'une partie de la forme 10 de réalisation de la figure 1 ; la figure 3 représente un mécanisme permettant de faire varier la relation de phase entre les interruptions du faisceau lumineux et le mouvement du corps à traiter ; et la figure 4 montre comment il est possible de superposer une 15 configuration de grande dimension et une configuration de petite dimension de perforations effectuées dans une couche. En se référant aux figures 1 et 2, un laser 1 à l'anhydride carbonique d'une puissance de 100 -watts produit un faisceau 2 de rayonnement d'un diamètre de 1 cm environ. Le faisceau 2 passe 20 à travers un orifice 3 d'un diamètre de 1 cm ménagé dans une feuille 4 en amiante puis à travers une lentille 5 refroidie par eau disposée de manière à concentrer le faisceau 2 sur la surface d'un tambour cylindrique sur lequel est montée une feuille de matière 7 : dans laquelle doit être formée une configuration de perforations. 25 Entre la fenêtre de sortie 8 du laser 1 et la feuille 4 en amiante se trouve un miroir 9 qui peut être déplacé par un électro-aimant (non représenté)de manière à pouvoir dévier le faisceau 2 vers un dispositif absorbeur tel qu'un wattmètre 10. Entre la feuille 4 en amiante et la lentille 5, est monté un interrupteur qui est 30 formé d'un disque 11 en alliage d'aluminium d'un diamètre de 15 cm et d'une épaisseur de 1,6 mm, dans lequel sont découpées des fentes de diverses formes pour faire varier la configuration d'exposition de la pièce 7 au faisceau 2. Le disque interrupteur 11 est monté sur un moteur électrique 12 qui l'entraîne et qui peut 35 tourner à des vitesses variant entre 300 et 3000 tours/minute, en offrant ainsi une large plage de durées d'exposition. La feuille 4 en amiante absorbe la lumière qui est réfléchie par le disque 11. 72 10512 2130699 diviseur optique Entre le disque 11 et la lentille 5 refroidie par eau,se trouve un/ 13 qui dévie une faible fraction du faisceau vers un détecteur à thermocouple 14 pour permettre de contrôler continuellement l'intensité du faisceau. Le tambour 6 a un diamètre de 30,5 cm et une 5 longueur de 101,6 cm et est en acier doux perforé. La figure 2 représente le tambour 6 cocime étant supporté à chaque extrémité par un chariot 15 au moyen de deux galets 16 et comme étant stabilisé par un autre galet 17 sollicité par ressort. Les galets 16 et 17 roulent dans des rainures 18 ménagéès dans des brides terminales 10 en acier inoxydable 19 du tambour 6. Un seul galet 16 empêche un mouvement transversal du tambour 6 dans le chariot 15» Ce dernier est supporté par trois roues pivotantes 20 dont deux roulent dans une gorge 23 en V ménagée dans un rail 24 en acier doux et dont la troisième (non représentée) roule sur un rail plat 25. Un. moteur 15 électrique 26^ qui peut être commandé de manière à tourner entre 300 et 3000 tours/minutèrentraine le tambour 6 par l'intermédiaire d'un arbre cannelé 27 et de courroies de synchronisation dentées 28 et de poulies 29. L'arbre 27 entraine également, par l'intermédiaire d'un engrenage réducteur 31, un pignon 30 en acier qui est 20 en prise avec une crémaillère en laiton 32;de manière à animer le tambour 6 d'un mouvement transversal en plus du mouvement rotatif. Le synchronisme entre la rotation du tambour 6 et celle du disque interrupteur .11 est réalisée en entraînant le disque 11 au moyen de deux indicateurs de position 12, 33 à couplage magnétique à 25 glissement, comme ceux représentés sur la figure 3. L'embrayage magnétique émetteur 33 est relié directement au moteur 26 qui entraîne le tambour 6 et est relié électriquement à l'embrayage magnétique récepteur utilisé comme moteur 12 du disque interrupteur. L'intensité du faisceau concentré 2 est suffisante pour évaporer 30 la matière formant la pièce 7- Par suite de l'interruption du faisceau 2 par le disque interrupteur et du mouvement de la pièce 7» il se forme une configuration de perforations dans le sens"de la largeur de la pièce 7. On peut produire des configurations de perforations dans la 35 pièce 7 qui présentent des variations quant à la position des trous les uns par rapport aux autres, en.-synchronisant tout d'abord les rotations du tambour 6 et du disque interrupteur 11, puis en faisant varier la relation de phase entre le tambour 6 et le disque inter- 72 10512 2130699 rupteur 11 ' en faisant tourner mécaniquement le moteur 12 (c'est-à-dire .l'embrayage magnétique récepteur) autour du centre de rotation du disque interrupteur 11. Cette rotation est provoquée par un mécanisme qui est représenté sur la figure 3. Une came 34 5 est entraînéeypar l'intermédiaire d'un arbre 35 et d'une boîte d'engrenage 367sensiblement au millième de la vitesse de rotation du tambour 6. Une tige de liaison 37 s'appuie sur la came 34 et peut faire tourner une roue dentée 38 qui engrène avec une autre roue dentée 39 fixée au boîtier du moteur 12 du disque 10 interrupteur et coaxiale à ce dernier. Le moteur 12 est monté sur un bâti 40. Par conséquent, la rotation de la came 34 fait tourner le moteur 12 autour de son axe. On peut former des configurations différentes en modifiant la forme de la came 34. Il set possible de superposer une configuration de grande 15 dimension et la configuration globale des perforations en utilisant un masque très réfléchissant 41 placé sur la face supérieure de la pièce 7, comme on le voit sur la figure A. On peut faire encore varier la configuration en modulant l'intensité du faisceau lumineux de manière à faire varier 20 l'occurence ou la dimension des trous dans la pièce 7. Un mode opératoire permettant de le réaliser et qui n'est pas repréeenté consiste à utiliser un codeur pour produire un signal de commande représentant la variation désirée de la dimension ou de l'occurence des trous dans la pièce 7 et à appliquer ensuite le signal de 25 commande à un modulateur placé dans la cavité du laser 1. Naturellement, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation décrite et représentée et est susceptible de recevoir diverses variantes entrant dans le cadre et l'esprit de l'invention. 72 10512 5 2130699 REVENDICATIONS 1. Appareil de traitement d'un corps par un rayonnement lumineux, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif destiné à supporter un corps à traiter, un dispositif pour concentrer 5 un faisceau lumineux émis par une source fixe sur une région du corps à traiter, un dispositif pour interrompre le faisceau lumineux, un dispositif destiné à déplacer le corps par rapport au faisceau lumineux et un dispositif destiné à faire varier la relation de phase entre le mouvement du corps et les interruptions 10 du faisceau lumineux. 2. Appareil destiné à traiter un corps sous forme d'une feuille, caractérisé en ce qu'il comporte un cylindre destiné à supporter un corps en forme de feuille à traiter, un dispositif destiné à concentrer sur le cylindre un faisceau lumineux émis 15 par une source fixe, un dispositif pour faire tourner le cylindre et le déplacer dans une direction axiale, un dispositif pour interrompre le faisceau lumineux et un dispositif destiné à faire varier la relation de phase entre la rotation du cylindre et les interruptions du faisceau lumineux. 20 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la source lumineuse est un laser. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif destiné à interrompre le faisceau lumineux est un obturateur rotatif. 25 5. Appareil selon les revendications 4 et 2 prises ensemble, caractérisé en ce que le dispositif destiné à faire varier la relation de phase entre la rotation du cylindre et l'interruption du faisceau lumineux comporte un accouplement électromécanique entre l'entraînement du cylindre et le moteur d'entraînement 30 de l'obturateur.