Brevet FR2513025A1 — publié le 19830318

i Laser notamment laser à circulation de gaz 002 ". La présente invention concerne un laser notamment un laser à circulation de gaz 02 avec plu- 2 5 sieurs segments de tubes de décharge parcourus par du gaz et qui sont fixés dans des supports. le préambule se rapporte à un état de la technique tel qu'il est par exemple décrit dans le bre- vet DE-OS 27 41 737 Dans ce laser connu, les segments 10 de tubes de décharge sont reliés par des supports de ,façon que les segments de tubes donnent un tube de décharge aligné et dont l'extrémité initiale et-l'ex trémité finale sont munies de miroirs lasers Ies oon- duites d'alimentation du gaz laser ainsi que les condui- 15 tes d'évacuation de ce gaz sont prévues à côté des supports et passent de façon correspondante au niveau des supports des segments de tubes de décharge Cela se traduit notamment par une structure compliquée du laser lorsqu'il y a plus de deux segments de tubes de déchar- 20 ge et un nombre correspondant de supports. les esssais et les recherches sur les lasersà circulation de gaz 002 ont abouti aux résultats que l'on pouvait augmenter la puissance du laser si l'on branchait les uns derrière les autres des segments de 25 tubes de décharge de longueur réduite, optimale, chaque segment de tube de décharge ayant une alimentation de 2 courant et une alimentation et une évacuation de gaz, distinctes Un tel montage s'applique également avantageu- sement pour la commande impulsionnelle du rayonnement laser Lorsque par exemple quatre tels segments de tubes 5 de décharge sont branchés ies uns derrière les autres dans cinq supports nécessaires, correspondants, c'est-à- dire lorqu'on a dans une certaine mesure quatre modules laser successifs, par un dimensionnement et une réalisa- tion appropriés des tubes lasers ainsi que par une alimen- 10 tation suffisante en gaz, on peut obtenir une puissance laser supérieure à 1 EW pour une longueur totale du tube de décharge (segments de tubes de décharge) d'environ 1 mètre. Partant de l'état de la technique mentionné 15 ci-dessus, on arrive alors à une construction de laser dont la longueur totale peut Otre relativement réduite mais dont le volume est important quant au débit d'ali- mentation et d'évacuation de gaz, de sorte que l'ensemble du laser est encombrant et ne peut en particulier pas 20 s'utiliser sans difficulté de montage come outil sur une machine de guidage en particulier pour découper des maté- riaux. la présente invention a pour but de remé- dier aux inconvénients mentionnés ci-dessus et de créer 25 un laser du type indiqué qui, pour une puissance de l'or- dre de grandeur du KW soit réalisé de façon compacte et à faible volume. Pour résoudre ce problème, l'invention concerne un laser caractérisé en ce que les supports 30 comportent des perçages pour le raccordements des seg- ments de tubes de décharge ainsi que pour l'entrée de gaz laser et la sortie de gaz laser, ces perçages étant prévus dans les supports de fagon que les segments de tubes de décharge, les alimentations de gaz et les évacua- 35 tions de gaz soient parallèles entre eux. 3 Suivant une caractéristique avantageuse, il est prévu que les supports soient en forme de X et que dans chaque branche de ces supports, il y ait un perçage longitudinal, les axes médians des perçages 5 longitudinaux étant parallèles au plan de fixation des supports et ayant des distances différentes par rapport au plan de fixation. Grâce à l'invention, on a l'avantage que les segments de tubes de décharge ainsi que les conduites d'alimentation et d'évacuation de gaz puissent être Juxtaposés dans trois plans différents, ce qui donne une structure particulièrement simple, peu encombrante en surface et en volume, c'est-à-dire compacte pour l'ensem- ble du laser Grace à la forme proposée en B, on a en 15 outre l'avantage que les supports puissent être tous identiques et que simplement ils sont à monter différem- ment par rapport à leur plan de fixation C'est ainsi que par exemple pour cinq supports, le premier support, le support numéro trois et le support numéro cinq sont 20 réalisés comme supports en forme de X couché alors que les deux supports intermédiaires c'est-à-dire le second et le quatrième sont des X renversés, c'est-à-dire tour- nés de 180 De cette façon, il est avantageusement pos- sible à l'aide d'un seul type de support, de réaliser de 25 façon peu encombrante et peu coftteuse, un laser formé d'un nombre quelconque de segments de tubes de décharge et cela avec un minimum d'éléments de base. De façon préférentielle, des perçages lon- gitudinaux dans les supports en forme de L sont des per- 30 çages traversants de même diamètre Sur ces perçages traversants longitudinaux, on peut accorder sans diffi- cultés des diamètres de tubes différents par des plaques de raccordement rapportées Un autre avantage de l'inven- tion résulte d*oeqe dans le perçage longitudinal de la 35 conduite d'évacuation de gaz et pour le début de la con- 4 duite d'évacuation de gaz elle-même, on a pu monter de la façon la plus simple une unité de refroidissement de gaz, qui est de préférence constituée par un radiateur en ser- pentin à ailettes. 5 Les supports sont de préférence refroidis à l'eau et deux canaux de refroidissement peuvent être prévus de part et d'autre du perçage longitudinal, pour le raccordement des segments de tubes de décharge paral- lèlement à ce perçage longitudinal. 10 Un autre avantage de la réalisation en forme de X des supports et du montage correspondant des tubes mentionnés résulte de ce que par ce montage, on a une section carrée pour un bottier entourant les supports et les tubes, ce qui est particulièrement avantageux sur 15 le plan de la fabrication et de la stabilité. la présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est un schéma de la réalisa- tion d'un laser selon l'invention. 20 la figure 2 est une vue en perspective du laser selon l'invention. la figure 3 est une coupe selon la ligne A-A du laser de la figure 2 muni d'un élément de refroidis- sement de gaz. 25 la figure 1 montre la structure schématique d'un laser à circulation de gaz 002 Le laser à circula- tion de gaz 002 portant globalement la référence 10 se compose d'un bottier ll dans lequel sont prévus des sup- ports 12, 13, 14, 15 et 16 Au support 12 et au support 30 16 sont associés chaque fois un miroir laser 17 et 18. Les supports 12 à 16 servent à recevoir les segments de tubes de décharge 19, 20, 21 et 22 traversés par le gaz laser Dans les supports 12 à 16, on a en outre des élec- trodes 23-27 ; les électrodes 23, 25, 27 sont reliées au 35 p 8 le positif et les électrodes 24, 26 au pôle négatif 5 d'une source d'alimentation de courant laser, connue en soi les supports 13 et 15 sont reliés à une conduite d'alimentation en gaz laser 30 et les supports 12, 14 et 16 sont reliés à une conduite d'évacuation de gaz laser 5 32. Selon la présente invention, et comme le montre notamment la figure 3, les supports 12 à 16 com- portent des perçages 33, 34 le perçage 33 sert à la liai- son et au raccordement des segments de tubes de décharge 10 19 à 22 le perçage 34 sert au raccordement de la conduite d'alimentation de gaz 30 ou de la conduite d'évacuation de gaz 32 Les perçages 33 et 34 sont montés dans le sup- port comme cela apparait à la figure 2 pour que les seg- ments de tubes de décharge 19 à 22 ainsi que la conduite 15 d'alimentation 30 et la conduite d'évacuation de gaz 32 soient parallèles entre eux, En outre, comme cela apparatt à la figure 2, les supports 12 à 16 ont une forme de L. Dans chaque branche portant respectivement les références 12 a-16 a et 12 b-16 b, il y a un perçage longitudinal 33, 34 t 20 les axes des perçages 33 et 34 sont parallèles au plan de fixation 35 des supports 12 à 16 En outre, les axes des perçages longitudinaux 33, 34 sont à des distances diffé- rentes 36, 37, 38 du plan de fixation Les perçages longi- tudinaux 33, 34 sont en outre reliés par un perçage trans- 25 versal 39 représenté en détail à la figure 3 les perçages longitudinaux 33, 34 sont de préférence réalisés comme perçages traversants ayant le m Ome diamètre Par des pla- ques de raccordement 40, rapportées, on peut brancher des tubes de décharge et d'alimentation ou d'évacuation de gaz 30 de diamètres différents. Comme cela ressort en outre de la figure 2, gràce à la réalisation en forme de L des supports, il est possible de disposer ceux-ci de façon décalée donnant une section carrée pour le bottier entourant les supports 35 et les différents tubes Cela est notamment possible du 6 fait que les supports 12, 14, 16 sont fixés dans la posi- tion X alors que les supports 13 et 15 sont pivotés de 180 et sont disposés en forme v renversé sur la plaque de fixation 41 respective Grace à cette réalisation, on 5 a une construction particulièrement simple et peu encombrante de l'ensemble du laser. En outre des canaux de refroidissement 42, 43 sont prévus dans les supports 12 à 16 ; les canaux sont parallèles au perçage longitudinal 33 et sont dispo- 10 sés de part et d'autre du perçage longitudinal 33 Suivant le montage du support en position couchée (par exemple le support 12) ou en position debout (par exemple le support 13) le canal de refroidissement 43 (support 12) ou le canal de refroidissement 42 (support 13) reçoit l'agent 15 de refroidissement par des canaux non représentés en dé- tail dans la plaque de fixation 41. Comme déjà indiqué, les perçages 33 et 34 sont des perçages longitudinaux traversants de même diamè- tre et la dimension du diamètre est déterminée par le 20 débit de gaz. le c 8 té non raccordé d'un perçage longitudinal comme par exemple sur les supports 13 et 15 est fermé par une plaque de fermeture 44. Suivant une autre caractéristique de l'in- 25 vention, à la place de la plaque de fermeture 44, on peut prévoir dans le pergage longitudinal et dans la conduite d'évacuation de gaz 32 une unité de refroidissement comme le montre par exemple la figure 3 la même unité de refroi- dissement de gaz 45 peut être utilisée avantageusement pour 30 le refroidissement du gaz, également sur le support 13. L'unité de refroidissement de gaz 45 est de préférence en forme de dispositif de refroidissement à serpentin tubu- laire muni d'ailettes, le tube à ailettes étant mis en forme d'hélice et l'unité de refroidissement comporte une 35 entrée 46 ainsi qu'une sortie 47 du fluide de refroidisse- 7 ment qui est de préférence de l'eau Grâce à ce refroidis- sement direct devenu possible de façon simple du fait de la réalisation du support, pour le gaz laser aspiré dans 5 la direction de la flèche, le gaz laser chaud, évacué est suffisamment refroidi immédiatement après l'aspiration pour que ce gaz n'entra Ine plus d'influence thermique sur l'en- semble du laser. Pour être complet, il faut indiquer que le 10 bottier de laser représenté à la figure 2 est raccordé à une tête d'usinage 48 représentée schématiquement à la fi- gure 2. Grftce à la réalisation du support comme décrit ci-dessus, il est avantageusement possible de 15 réaliser à l'aide des mêmes composants simples, un laser à partir de modules distincts pour arriver à différentes puissances, la forme constructive et le volume étant con- sidérablement réduits et plus compacts que les modes de réalisation connus aboutissant à un outil simple à mani- 20 puler, qui peut alors Otre monté Sané difficulté et sans autres moyens comme outils mobiles sur une machine de guidage. R E V E N D I C A I O NS ,r ii i i 1 ) Iaser notamment laser à circulation de gaz C 02 avec plusieurs segments de décharge traversés par le gaz laser et qui sont fixés à des supports, laser 5 caractérisé en ce que les supports ( 1-2 à 16) comportent des perçages ( 33, 34) pour le raccordement des segments de tubes de décharge ( 19 à 22) ainsi que pour l'entrée de gaz laser ( 16) et la sortie de gaz laser ( 32), et qui sont prévus dans les supports ( 12 à 16) de façon que les 10 segments de tubes de décharge ( 19, 22) , les alimenta- tions de gaz ( 30) et les évacuations de gaz ( 32) soient parallèles entre eux. 2 ) Iaser selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les supports ( 12 à 16) sont en forme de 15 X et dans chaque branche ( 12 a 16 a et 12 b 16 b), il est prévu un perçage longitudinal ( 33, 34), les axes des perçages longitudinaux ( 33, 34) étant parallèles au plan de fixation ( 35) des supports ( 12-16) et sont à des dis- tances différentes ( 36, 37, 38) du plan de fixation ( 35) 20 et en ce qu'en outre les perçages longitudinaux ( 33, 34) communiquent par un perçage transversal ( 39). 3 ) Laser selon l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que les perçages longitudinaux ( 33, 34) ont le même diamètre et permettent 25 le raccordement de tubes de diamètres différents par des plaques de raccordement ( 40) rapportées. 4 ) laser selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé par une unité de refroi- dissement de gaz ( 45) de préférence un dispositif de re- 30 froidissement à tubes en serpetin à ailettes, dans le perçage longitudinal ( 34) et la conduite d'évacuation de gaz ( 32).