Brevet FR2638993A1 — publié le 19900518

"Dispositif de décapage de deux bords de tôle métallique à souder" L'invention se rapporte & un dispositif de décapage de deux bords de tôle métallique à souder; elle concerne plus particulièrement la fabrication d'un corps de boite cylindrique obtenu par roulage d'un flan de tôle rectangulaire et soudage de ses bords rejoints. L'invention facilite et améliore la soudure longitudinale lorsque la tôle roulée a déjà été imprimée et/ou vernie avant la formation du corps de boite. Dans la fabrication des corps de boite métallique, on utilise couramment du fer blanc imprimé et/ou verni à plat, c'est-à-dire avant les opérations consistant à rouler chaque flan et à souder longitudinalement ses bords rejoints. Pour permettre une soudure correcte, on est obligé de prévoir des "réserves" (parties non imprimées ou vernies) le long des bords à souder pour que les surfaces nécessaires au soudage ne soient recouvertes d'aucun revêtement. Ces réserves longent les deux bordures à souder sur toute la hauteur du corps de boite. Elles soulignent encore la présence de la soudure et nuisent à l'aspect esthétique de l'emballage. Dans le meilleur des cas, ces réserves ont une largeur variant entre 2,5 et 5mm. L'invention permet d'éliminer totalement ces réserves, c'est-à-dire d'opérer à partir de flans imprimés ou vernis sur toute leur surface. Elle prévoit un décapage très localisé au voisinage des bords à souder de façon à mettre à nu la surface strictement nécessaire à la soudure longitudinale. Dans cet esprit, l'invention concerne donc un dispositif de décapage de deux bords de tôle métallique à souder, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison: - une source de rayonnement laser, - des moyens de focalisation du faisceau laser émis pour focaliser ce faisceau sensiblement dans un plan, - des moyens de guidage pour maintenir les deux bords sensiblement parallèles et côte à côte dans ledit plan, de part et d'autre d'un trajet rectiligne prédéterminé, au moins dans une zone dudit plan incluant la tache focale dudit faisceau focalisé, dans ledit plan, des moyens pour déplacer les bords conjointement le long de ce trajet, et - des moyens pour faire varier la position de ladite tache focale dans ledit plan au moins transversalement par rapport audit trajet rectiligne. Dans la pratique, les moyens de déviation du faisceau pourront être constitués par un miroir. Une légère oscillation de ce miroir permettra le balayage transversal de la tache focale, avec une grande précision de la largeur de décapage. Ce balayage pourra être obtenu en montant le miroir à l'extrémité d'un arbre rotatif entrainé par une turbine et en ajustant l'angle entre le miroir et l'axe de rotation de l'arbre. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, d'un dispositif conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue générale avec arrachement d'une machine à souder électrique, spécialisée dans la formation de corps de boîte cylindrique et incorporant un dispositif de décapage conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue schématique partielle à plus grande échelle du dispositif de décapage illustrant le fonctionnement de ce dernier; et - les figures 3a, 3b et 3. sont des vues partielles en coupe des moyens de guidage du dispositif conforme à l'invention, illustrant l'évolution du profil de ces moyens de guidage, respectivement en amont de l'emplacement de décapage, à cet emplacement et au voisinage du poste de soudage. On a représenté une machine de fabrication de corps de boîte 11. Cette machine est conçue pour souder électriquement deux bords rejoints d'un flan de tôle 12. Dans une telle machine, connue, le flan est rapidement roulé sur lui-même (de façon à former une virole) puis engagé dans un ensemble de barres en "Z" le mettant progressivement en position au fur et à mesure qu'il se déplace vers un poste de soudage électrique 13 comportant classiquement une électrode de soudage 14 en forme de molette et une contre-électrode 15, conçues pour faire passer un courant électrique de forte intensité entre les deux bords rejoints. Ceux-ci sont en contact par leurs champs ou en léger recouvrement. Comme mentionné précédemment, les flans sont imprimés avant d'être transformés en viroles. Dans le cas de l'invention, l'impression s'étend sur la totalité de la surface du flan; il n'y a donc pas de "réserve" le long des bords à souder. La face du flan qui est destinée à constituer la paroi interne du corps de boîte est, quant à elle, recouverte d'un vernis protecteur mais, celui-ci est appliqué de façon classique, avec des réserves le long des bords à souder, le décapage objet de l'invention ne concerne que la face imprimée extérieure et a pour but de faire disparaître le revêtement sur une largeur aussi faible que possible, c'est-à-dire réduite au strict nécessaire pour réaliser une soudure de bonne qualité. De façon classique, la machine représentée sur la figure 1 comporte, en amont du poste de soudage, des moyens pour rouler puis acheminer les flans vers ledit poste de soudage. Elle comprend donc des moyens pour déplacer les flans roulés, schématisés ici par deux chaînes d'amenage 17, munies de taquets d'entraînement. Elle comprend aussi des moyens de guidage comportant une barre 18 munie de deux fentes latérales 18a, 18k, opposées, de profondeur et hauteur variables (voir figure 3) d'une extrémité à l'autre de ladite barre. Les bords longitudinaux à souder sont engagés respectivement dans ces fentes et la virole en fin de formation est sollicitée élastiquement et radialement par des jeux de galets (non représentés) pour que les bords opposés du flan roulé soient engagés à fond dans ces fentes. Ainsi, au fur et à mesure de la progression du flan roulé le long de cette barre, sous l'action des chaînes 17, les bords à souder sont progressivement rapprochés avant d'être mis en léger recouvrement (figure 3c) au voisinage du poste de soudage o se réalise leur jonction. Une telle barre de guidage est connue dans son principe, mais les caractéristiques des fentes ont été modifiées pour les besoins de l'invention. Le rôle de ces moyens de guidage est donc de contrôler les positions relatives des deux bords à souder tout au long de leur cheminement conjoint vers ledit poste de soudage. En amont de celui-ci, se trouve agencé le dispositif de décapage 20 conforme à l'invention. Celui-ci comprenant principalement une source de rayonnement laser 22, des moyens de focalisation 23 du faisceau laser 22a, agencés pour focaliser ledit faisceau sensiblement dans un plan P et des moyens 25 pour faire varier la position de la tache focale 26 du faisceau dans le plan P. Ce dernier se situe au niveau de la barre de guidage 18, qui s'étend entre la zone d'activité du faisceau laser et le poste de soudage. Le dispositif de décapage est bien entendu complété par des éléments de structure de la machine à souder elle-même et notamment des moyens pour déplacer les bords à souder conjointement (en l'occurrence les bords opposés d'un flan roulé) constitués notamment ici par les chaînes d'amenage 17 et les moyens de guidage décrits ci- dessus. Plus précisément, le faisceau laser est dirigé vers la barre de guidage 18 et celle-ci est modifiée au voisinage de la trajectoire de ce faisceau pour maintenir les deux bords 12a, 121 du flan sensiblement parallèles et côte à côte dans le plan de focalisation P de part et d'autre d'un trajet rectiligne x'x, parallèle à la direction de cheminement du flan, c'est-à-dire à la barre 18. Autrement dit, les fentes 18a et 18b sont conformées pour que cet état de chose soit réalisé au moins dans une zone du plan P o la tache focale 26 est susceptible d'évoluer sous l'effet des moyens 25. Dans cette zone, la barre de guidage 18 comporte une ouverture supérieure 29 (voir figure 3b) pour le passage du faisceau et les deux fentes 18a, 18b se rejoignent sous cette ouverture de façon à placer les bords à souder dans le plan P. Les moyens 25 sont conçus pour faire varier la position de la tache focale au moins transversalement par rapport audit trajet rectiligne, en lui donnant un mouvement oscillant, de part et d'autre de ce trajet. Comme le montre la figure 2, les moyens 25, pour faire varier la position de la tache focale, consistent en des moyens de déviation du faisceau (en l'occurrence un simple miroir plan 30) disposés entre la source de rayonnement laser 22 et les moyens de focalisation 23, ainsi que des moyens pour faire varier cette déviation, en l'occurrence ici un montage rotatif particulier du miroir 30. Plus précisément, le miroir est monté à l'extrémité d'un arbre rotatif 31 entraîné en rotation par une turbine 32. La direction de la normale au plan du miroir fait un angle a faible, avec l'axe de rotation de l'arbre. Le miroir est monté dans une coupelle 35 prolongeant l'arbre rotatif 31, avec interposition d'un support déformable 36 et des vis de réglage 37 sont prévues pour modifier l'inclinaison du miroir. Le miroir est monté sur une platine 35 prolongeant l'arbre rotatif 31, dont la face avant fait un angle b par rapport au plan perpendiculaire à l'axe de rotation. Le miroir est maintenu dans une coupelle 36, dont la face arrière présente le même angle k par rapport à la face avant du miroir, et qui vient en appui sur la face avant de la platine 35. Par rotation de la coupelle 36 sur la platine , l'angle a pourra être ajusté à volonté entre un angle nul et un angle maximum choisi. Un ensemble de vis de blocage permet de conserver le réglage, la platine 35 étant munie de lumières en arc de cercle. Les moyens de focalisation comprennent essentiellement une lentille 39 placée dans le trajet optique entre le miroir et la barre de guidage. Un exemple d'implantation est donné en figure 1, dans laquelle la source de rayonnement laser 22 est installée horizontalement à la partie supérieure de la machine à souder et l'arbre rotatif 31 fait un angle de 45' par rapport à la verticale. Un tube 40 situé au voisinage de la zone de décapage est relié à des moyens d'aspiration pour l'élimination des résidus de décapage. En fonctionnement, l'inclinaison du miroir est choisi pour que le faisceau laser réfléchi fasse un angle 2a faible, par rapport à l'axe optique de la lentille 39. De cette façon, l'attaque de la lentille de focalisation se faisant avec cet angle 2a par rapport à cet axe optique, la tache focale se trouve en un foyer secondaire, décentré par rapport à l'axe optique. Par la rotation du miroir, la tache focale décrit un cercle autour de l'axe optique. Le diamètre de ce cercle dépend de l'angle a du miroir. Du fait que le flan roulé se déplace linéairement de telle façon que ses bords restent toujours de part et d'autre dudit trajet rectiligne, la tache focale décrit sur le corps de boite une cycloide dont la largeur est déterminée par l'inclinaison du miroir et dont le "pas" est fonction du rapport entre la vitesse linéaire de déplacement du corps de boite et la vitesse de rotation du miroir. En ajustant tous ces paramètres en fonction de la puissance du laser, on peut décaper le métal sur une bande, de faible largeur, parallèle aux deux bords et incluant ces derniers. Par exemple, cette largeur n'excédera pas 2mm au total. Les barres de guidage sont réalisées de telle façon que les champs restent écartés de 0,3mm au moment du décapage, dans le plan P. Avec un décapage total de 2mm de largeur, chacun des bords sera décapé sur une distance n'excédant pas lmm. Le recouvrement requis pour le soudage électrique étant de 0,4mm à 0,8mm, lesdits bords sont donc prêts à être soudés. REVENDICATIONS 1- Dispositif de décapage de deux bords de tôle métallique à souder, caractérisé en ce qu'il comporte, en combinaison: - une source de rayonnement laser (22), - des moyens de focalisation (23) du faisceau laser émis pour focaliser ce faisceau sensiblement dans un plan (P), - des moyens de guidage (18) pour maintenir les deux bords sensiblement parallèles et côte à côte dans ledit plan, de part et d'autre d'un trajet rectiligne prédéterminé, au moins dans une zone dudit plan incluant la tache focale dudit faisceau focalisé, dans ledit plan (P), - des moyens (16) pour déplacer les bords conjointement le long de ce trajet, et - des moyens (25) pour faire varier la position de ladite tache focale dans ledit plan au moins transversalement par rapport audit trajet rectiligne. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de déviation du faisceau (30) disposés entre ladite source de rayonnement et lesdits moyens de focalisation et des moyens (31, 32) pour faire varier cette déviation. 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de déviation du faisceau, entre ladite source de rayonnement et les moyens de focalisation, comportent un miroir (30). 4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit miroir (30) est monté à l'extrémité d'un arbre rotatif (31) entraîné en rotation et en ce que la direction de la normale au plan du miroir fait un angle (a) faible avec l'axe de rotation de cet arbre. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit arbre rotatif est celui d'une turbine (32). 6- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens de guidage comportent une barre (18) munie de deux fentes latérales (18a, 18b) de profondeur et hauteur variables d'une extrémité à l'autre de ladite barre, caractérisé en ce que les deux fentes débouchent en regard l'une de l'autre, sensiblement dans ledit plan, et dans une zone traversée par ledit faisceau focalisé, les bords précités étant respectivement engagés dans ces fentes latérales (figure 3_). 7- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il est installé sur une machine à souder électrique (11), d'un type connu, et en ce que ladite barre s'étend au moins entre la zone d'activité du faisceau laser et l'emplacement o s'effectue la soudure. 8- Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il est associé à des moyens de roulage de flans rectangulaires, pour former des corps de boite cylindriques (16), les deux bords précités étant constitués par deux bords parallèles rejoints d'un même flan.