Brevet FR2622710A1 — publié le 19890505

L'invention concerne un dispositif de commande en pivotement d'un outil et, notamment, d'un miroir de réflexion d'un faisceau laser. Pour effectuer le déplacement du point d'impact d'un faisceau laser focalisé sur une pièce, il est connu de mettre en oeuvre un miroir de réflexion qui est monté à pivotement suivant un axe et dont le pivotement est commande par deux organes électromagnétiques disposés symétriquement par rapport à l'axe de pivotement. Une telle disposition est, par exemple, décrite dans la demande de brevet européen NO 55 463. Compte tenu que suivant ce dispositif connu la direction de pivotement est limitée à un plan perpendiculaire à l'axe de pivotement, on a également prévu de mettre en oeuvre un dispositif comportant deux axes de pivotement perpendiculaires, afin de pouvoir faire pivoter le faisceau laser suivant des directions perpendiculaires à ces deux axes. Une telle disposition est décrite dans le brevet français NO 2 577 052, suivant laquelle le miroir est suspendu à une rotule et comporte deux axes de pivotement perpendiculaires qui se croisent au centre de la rotule. L'inconvénient de ces dispositifs connus réside dans le fait que les directions de pivotement sont limitées à un plan ou, au maximum, à deux plans et, en outre, le ou les axes de pivotement ou la rotule créent, lors du pivotement du miroir, des forces de friction qui influent sur la précision de l'angle de pivotement. Egalement, dans ces dispositifs connus, le rappel en position médiane du miroir est assuré par des ressorts hélicoidaux antagonistes, orientés perpendiculairement à l'axe ou aux axes de pivotement, si bien que la précision du pivotement, la valeur de l'angle et la vitesse de pivotement, sont fonction de la puissance de ces ressorts, compte tenu de la puissance des organes électromagnétiques ainsi que des masses et de l'inertie des pièces à mettre en mouvement. Il en résulte d'une manière générale, que ces dispositifs connus sont d'un intérêt limité, compte tenu de la limitation des directions de pivotement et compte tenu également du manque de précision des pivotements. La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un dispositif de commande en pivotement d'un outil et, notamment, d'un miroir de déflexion d'un faisceau laser, comprenant un organe de support pour l'outil, un moyen pour le montage pivotant de ce support et un organe électromagnétique agissant sur cet organe de support pour l'entratner en pivotement, dispositif caractérisé en ce que le moyen de montage pivotant du support de l'outil est constitué par un manchon à section circulaire, en matériau élastique, disposé entre le support de l'outil et un support rigide fixe, ce manchon étant fixé circulairement au support de l'outil et au support fixe pour déterminer un point de pivotement central et en ce que l'organe électromagnétique est constitué par un inducteur à plusieurs bobines agissant sur l'organe de support de l'outil réalisé en tant qu'induit, les bobines de l'inducteur étant réparties angulairement autour du centre de pivotement, tout ou partie des bobines étant alimenté par des courants d'amplitude et/ou de phase déterminée en fonction de la direction de pivotement désirée et de la valeur de l'angle de pivotement. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les bobines de l'inducteur sont orientées radialement autour d'une tige fixée au support d'outil et montée sur un support rigide par l'intermédiaire du manchon. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'outil est constitué par un miroir et le centre de pivotement du miroir est situé sur sa surface réfléchissante. L'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints dans lesquels la figure 1 est une vue latérale schématique d'un dispositif conforme à l'invention, - la figure 2 est une coupe suivant A-A de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe partielle d'un autre mode de montage conforme à l'invention, - la figure 4 est une vue schématique d'un exemple d'application du dispositif conforme à l'invention. La présente invention a en conséquence pour but la réalisation simple d'un dispositif qui permet dsentralner un outil en pivotement dans une direction quelconque, la direction ainsi que la valeur de l'angle de pivotement étant cependant déterminées avec précision. La présente description se rapportera plus particulièrement au cas où l'outil entrainé en pivotement est constitué par un miroir assurant le pivotement d'un faisceau laser, ce faisceau laser étant lui-même destiné à produire un résultat technique tel que l'usinage, le soudage ou le coupage de matériaux divers. Suivant la figure 1, l'outil constitué par le miroir 1 est fixé sur un plateau de support 2, lui-meme fixé à l'extrémité d'une tige 3. Cette tige est montée à l'intérieur d'un manchon en matériau élastique 4, disposé dans un orifice de section correspondante d'un support rigide fixe 5. Le matériau constituant ce manchon sera, de préférence, constitué par un caoutchouc mais il pourra également etre réalisé à l'aide d'une matière plastique, la nature de cette manière plastique ainsi que les dimensions du manchon étant dans chaque cas déterminées en fonction du poids des pièces à entraîner en pivotement et de l'amplitude des angles de pivotement désirés. Ce manchon présente une section interne et externe qui est circulaire, afin que les forces élastiques qui s'opposent au pivotement de la tige 3, soient identiques dans toutes les directions à partir d'une position de repos déterminée sur l'axe X-X de l'orifice de section circulaire de la -plaque de support rigide et fixe 5. Si cela est jugé nécessaire, un moyen auxiliaire réglable de rappel, réalisé par exemple sous la forme d'une pièce métallique en acier à ressort, pourra être relié au miroir 1 ou à une pièce qui lui est solidaire. Le centre de pivotement est constitué par le p#oint 6 situé au centre de l'orifice de la plaque 5, au milieu de l'épaisseur de cette plaque, étant entendu que le manchon 4 est d'une épaisseur au moins égale à l'épaisseur de la plaque 5 et est fixé par ses périphéries interne et externe respectivement à la tige 3 et à la paroi la-térale de l'orifice de la plaque 5. La commande en pivotement de ce dispositif est assurée par un inducteur qui comprend une carcasse circulaire 7 pourvue de noyaux orientés radialement 71. Ces noyaux sont pourvus de bobines qui sont, en totalité ou en partie, alimentées par des courants dont l'intensité et/ou la phase sont déterminées pour créer sur l'induit 9 fixé à l'extrémité de la tige 3, une force d'attraction résultante, produisant un pivotement déterminé de la tige 3 autour du centre 6 et à l'encontre de la force élastique de rappel créée par le manchon 4. En effet, en l'absence de courant dans les bobines 8 de l'inducteur, la force élastique du manchon 4 maintient la tige 3 dans l'axe de l'inducteur confondu avec l'axe X-X de l'orifice de la plaque 5. Par contre, lorsqu'on alimente l'une ou plusieurs des bobines 8 par un courant d'intensité déterminée, on crée une ou-des forces électromagnétiques radiales dont la résultante attire l'induit dans une direction et selon un angle fonction de la valeur de ce ou ces courants. Si l'on envoie dans les bobinages de l'inducteur un ensemble de courants périodiques, la force exercée sur l'induit 9 variera en direction et en intensité. En particulier, en utilisant des courants T périodiques identiques déphasés, selon le cas, de (T étant la période de courant et n le nombre de bobines), on obtiendra un champ tournant constant à vitesse angulaire constante, donnant lieu à une rotation angulaire de l'axe du support sans que celui-ci soit entrainé en rotation du fait qu'il est maintenu par le manchon 4. De même, dans ce cas, la modification de l'amplitude des courants et de leur fréquence, permettra de faire varier la vitesse de rotation et l'angle de déflexion pour obtenir une trajectoire récurrente ou cyclique de forme quelconque ou, au contraire, de forme géométrique bien définie, cercle, ellipse, spirale, cycloide, zigzag, etc. On notera également que dans tous les cas ci-dessus, la périodicité du courant d'alimentation d'au moins l'une des bobines, pourra correspondre à la fréquence propre d'oscillation de l'outil. Cette alimentation des bobines par des courants périodiques pour obtenir des trajectoires courbes, évolutives ou non, pourra bien entendu être remplacée par une alimentation de tout ou partie des bobines par des courants constants pendant un temps prédéterminé, de façon à obtenir pour chaque combinaison de ces courants un pivotement et, donc, une orientation fixe de l'outil. Le dispositif conforme à l'invention permet donc un déplacement d'un outil dans une direction quelconque, suivant un angle quelconque et à une vitesse qui peut être très rapide, sans que la précision de ce déplacement soit gêné par des forces de friction modifiant la valeur du couple de rappel. Suivant l'exemple de réalisation de la figure 3, le manchon 10 est d'un diamètre plus important mais de longueur plus faible, de façon à entourer directement le support 11 du miroir 12. Cette disposition permettra de rapprocher le centre de pivotement 13 du miroir et, éventuellement même, de placer ce centre de pivotement sur la surface réfléchissante du miroir, comme cela est représenté sur cette figure 3. Suivant l'exemple de réalisation de la figure 4, on a représenté une installation mettant en oeuvre deux dispositifs conformes à l'invention et qui permet donc d'obtenir des mouvements particuliers d'un faisceau laser, ces mouvements résultant de la combinaison des mouvements de pivotement obtenus par les deux miroirs 141 et 151 de ces deux dispositifs 14 et 15. Ainsi, le faisceau laser incident 16 peut être transformé en un faisceau laser 17 qui se déplace par translation suivant un mouvement circulaire en alimentant les bobines 142 et 152 des inducteurs, de façon que les miroirs 141 et 151 oscillent à même vitesse dans des directions décalées de 900. Tout autre mouvement pourra cependant être obtenu par une combi naison particulière de ces mouvements des miroirs 141 et 151 résultant eux-mêmes d'une combinaison particulière de courants alimentant les bobines des inducteurs. On notera également que dans tous les exemples de réalisation ci-dessus, -une butée pourra être prévue entre l'outil 1, 11, 141 et 151 et le support fixe correspondant afin de limiter le pivotement. Cette butée sera, de préférence, fixée sur le support. REVENDICATIONS 1) Dispositif de commande en pivotement d'un outil et, notamment, d'un miroir de déflexion d'un faisceau laser, comprenant un organe de support (2) pour l'outil (1), un moyen pour le montage pivotant de ce support et un organe électromagnétique agissant sur cet organe de support pour l'entrainer en pivotement, dispositif caractérisé en ce que le moyen de montage pivotant du support de l'outil est constitué par un manchon (4) à section circulaire, en matériau élastique, disposé entre le support (2, 3) de l'outil et un support rigide fixe (5), ce manchon (4) étant fixé circulairement au support de l'outil (2, 3) et au support fixe (5) pour déterminer un point de pivotement central et en ce que l'organe électromagnétique est constitué par un inducteur (7, 8) à plusieurs bobines agissant sur l'organe de support de l'outil (2, 3, 9) réalisé en tant qu'induit, les bobines (8) de l'inducteur étant réparties angulairement autour d'un axe passant par le centre de pivotement, tout ou partie des bobines étant alimenté par des courants d'amplitude et/ou de phase déterminée en fonction de la direction de pivotement désirée et de la valeur de l'angle de pivotement. 2) Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les bobines (8) de l'inducteur sont orientées radialement autour d'une tige (3) fixée au support d'outil et montée sur un support rigide (5) par l'intermédiaire du manchon (4). 3) Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'outil est constitué par un miroir (12) et le centre de pivotement du miroir est situé sur sa surface réfléchissante. 4) Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédent#es, caractérisé en ce que une butée est prévue entre l'outil (1) et le support fixe (5) pour limiter l'amplitude du pivotement. 5) Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que un moyen auxiliaire de rappel est prévu en liaison avec l'outil. 6) Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que tout ou partie des bobines sont alimentées par des courants périodiques de manière à obtenir un pivotement récurrent ou cyclîqu-e de l'outil. 7) Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la périodicité du courant d'alimentation d'au moins l'une des bobines correspond à une fréquence propre d'oscillation de l'outil. 8) Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une au moins des bobines est alimentée par un courant fixe pendant un temps prédéterminé.