Brevet FR2666907A1 — publié le 19920320

L'invention concerne un dispositif pour la correction de l'an- gle et de la focale se présentant sous la forme d'un miroir déformable, qui peut être placé sur le trajet du rayon d'un laser afin d'en modifier l'angle et la divergence, et dont la membrane réfléchissante tendue dans un boîtier en forme de cuve muni d'une plaque de base est ame- née à une courbure donnée au moyen d'éléments de réglage piézo-céra- miques et bascule de manière prédéfinie Des dispositifs de ce type sont connus en eux-même Ils sont utilisés notamment pour le réglage du rayon de lasers de forte puissan- ce pour l'usinage des matériaux Le document DE-PS 32 02 432, ap- partenant à la déposante, montre un exemple de réalisation d'un tel mi- roir Cependant le travail nécessaire pour sa fabrication, son montage et son ajustage reste très important, étant donné qu'un grand nombre d'éléments doivent être reliés entre eux et que le réglage est relative- ment compliqué. On connaît par le document DE-PS 34 22 232 C 2 un disposi- tif pour la recherche d'une cible et sa poursuite selon le préambule de la revendication 1 Dans ce mode de réalisation également, la cons- truction est relativement compliquée et les dépenses de fabrication, de montage ainsi qu'en éléments de construction sont relativement impor- tantes. On connaît par le document DE-OS 30 36 083 Ai appartenant à la déposante un miroir dont la courbure peut varier, dans lequel un élément de fixation réglable relié à la surface du miroir et à l'envelop- pe du boîtier produit la courbure Toutefois ce mode de réalisation est limité en ce qui concerne les possibilités de réglage, par exemple de basculement. On connaît par le document DE-AS 27 57 585 B 2 un disposi- tif pour diriger automatiquement un rayon laser sur un objectif, dans lequel on utilise un organe de positionnement piézo-électrique pour faire basculer un miroir. Il est connu par le document US-PS 4 674 848 de munir un miroir déformable d'un circuit de refroidissement Ce mode de réalisa- tion est lui aussi très complexe du point de vue des éléments de cons- truction, de la fabrication et du montage. L'objectif de la présente invention est de créer un dispositif du type indiqué en introduction, conçu comme élément unique adapta- ble, qui non seulement peut être commandé de manière simple, fiable et homogène, mais encore présente une construction simple et est opti- misé du point de vue de ses possibilités de réglage. Le problème est résolu selon l'invention par le fait que la membrane réfléchissante du miroir adaptable, tendue à l'intérieur de l'élément de boîtier cylindrique, est reliée à une tige de traction liée de manière réglable à la plaque de base et est amenée à une courbure donnée au moyen de trois éléments de réglage piézo-céramiques reliés à la plaque de base, qui agissent sur l'élément de boîtier, et peut pivo- ter de manière prédéfinie par rapport à l'axe X ou à l'axe Y L'élément de boîtier cylindrique est relié sur sa face inférieure, en son centre, par un élément flexible, symétrique de rotation, à la face supérieure d'un tube-support fixé sur la plaque de base La tige de traction est re- liée par l'intermédiaire d'un élément de réglage à la plaque de base, tandis que les éléments de réglage piézo-céramiques sont disposés en anneau autour de la tige de traction, deux d'entre eux formant chaque fois un angle de 1200 avec le centre de la tige de traction et transmet- tant une pression dans leur direction longitudinale à la membrane ré- fléchissante, par l'intermédiaire de l'élément de boîtier cylindrique Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément de ré- glage est réalisé sous la forme d'une vis micrométrique. Selon un perfectionnement de l'invention, un dispositif de re- froidissement pratiquement sans pression de la membrane réfléchissan- te est formé d'un élément d'étanchéité, d'une entrée de fluide réfrigé- rant ainsi que d'une sortie de fluide réfrigérant dans l'élément de boî- tier. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, pour faire pivoter la membrane réfléchissante dans des positions définies sur l'axe X ou sur l'axe Y par variation de la longueur des éléments de ré- glage piézo-céramiques, ces derniers sont montés sur la plaque de base ou sont munis de vérins de transmission de la variation de longueur. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit de maniè- re détaillée dans ce qui suit en se référant au dessin Celui-ci montre: Figure 1, une coupe longitudinale du miroir adaptable, repré- senté de manière schématique, Figure 2, une coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 1. La figure 1 montre un exemple de réalisation du miroir adap- table proposé, qui est placé en tant qu'élément unique, complet sur le trajet du rayon d'un laser, afin de modifier l'angle et la divergence du rayon laser pour l'usinage d'un matériau Pour cela le système est conçu de manière telle que la surface réfléchissante puisse être incli- née dans deux directions et peut être déformée sphériquement. Le miroir adaptable 10 se compose d'une membrane réflé- chissante 11, qui est tendue à l'intérieur d'un élément de boîtier 12, par son bord pris dans une rainure, ou par une disposition constructive différente, ainsi que d'un tube-support 16 qui est fixé sur une plaque de base 17 L'élément de boîtier cylindrique 12 est relié par un élé- ment flexible 15 symétrique de rotation au tube-support 16 cylindrique et prend appui sur trois éléments de réglage 13 piézo-céramiques. La membrane réfléchissante 11 est reliée par l'intermédiaire d'une tige de traction 14, qui est munie à son extrémité opposée d'un filetage micrométrique 18, à la plaque de base 17 de manière telle que l'on puisse régler, avec la vis micrométrique 18 d'une part et la fixa- tion du miroir dans l'élément de boîtier d'autre part, la courbure de ba- se de la membrane réfléchissante 11 En outre, on impose avec une longueur identique des éléments de réglage piézo-céramiques 13 une courbure de travail adaptée de la membrane réfléchissante 11 S'il est nécessaire en plus d'incliner la membrane réfléchissante de manière définie par rapport à l'axe X ou à l'axe Y, on modifie en conséquence la longueur des différents éléments de réglage Ces éléments d réglage 13 sont comme le montre la figure 2 fixés en anneau sur la plaque de base 17 et agissent par leurs éléments piézo-céramiques 13 a sur la face extérieure du fond de l'élément de boîtier cylindrique 12 Les éléments de réglage piézo-céramiques 13, 13 a sont sollicités uniquement en compression et, par variation de leur distance par rapport à l'axe mé- dian, on peut transformer la force des éléments de réglage piézo- céramiques en course maximale pour obtenir le basculement et une courbure sphérique donnée. Le refroidissement de la membrane réfléchissante est relati- vement simple Le perçage central de l'élément de boîtier cylindrique 12 est obturé par un élément d'étanchéité 21; à une certaine hauteur par rapport à la fixation du miroir à l'intérieur du boîtier sont disposés un élément d'entrée 19 de fluide réfrigérant et à l'opposé de celui-ci, un élément de sortie 20 L'entrée de fluide réfrigérant est régulée de manière telle que la pression du fluide réfrigérant ne modifie pas le bombé ou la courbure réglé de la membrane réfléchissante. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour la correction de l'angle et de la focale se présentant sous la forme d'un miroir déformable, qui peut être placé sur le trajet du rayon d'un laser afin d'en modifier l'angle et la diver- gence, et dont la membrane réfléchissante tendue dans un boîtier en forme de cuve muni d'une plaque de base est amenée à une courbure donnée au moyen d'éléments de réglage piézo-céramiques et bascule de manière prédéfinie caractérisé en ce que la membrane réfléchissante ( 11) du miroir adaptable ( 10) tendue à l'intérieur de l'élément de boî- tier ( 12) cylindrique est reliée à une tige de traction ( 14) liée de ma- nière réglable à la plaque de base ( 17) et est amenée à une courbure donnée au moyen de trois éléments de réglage ( 13) piézo-céramiques reliés à la plaque de base ( 17) qui agissent sur l'élément de boîtier ( 12) et peut pivoter de manière prédéfinie par rapport à l'axe X ou à l'axe Y, l'élément de boîtier ( 12) cylindrique étant relié sur sa face in- férieure, en son centre, par un élément flexible ( 15) symétrique de ro- tation, à la face supérieure d'un tube-support ( 16) fixé sur la plaque de base ( 17), et en ce que la tige de traction ( 14) est reliée par l'intermé- diaire d'un élément de réglage ( 18) à la plaque de base ( 17), tandis que les éléments de réglage piézo-céramiques ( 13) sont disposés en anneau autour de la tige de traction ( 14), deux d'entre eux ( 13) formant cha- que fois un angle de 1200 avec le centre de la tige de traction ( 14) et transmettant une pression dans leur direction longitudinale à la mem- brane réfléchissante ( 11) par l'intermédiaire de l'élément de boîtier ( 12) cylindrique 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément de réglage ( 18) est réalisé sous la forme d'une vis micromé- trique. 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'un dispositif de refroidissement pratiquement sans pression de la membrane réfléchissante ( 11) est réalisé au moyen d'un élément d'étanchéité ( 21), d'une entrée de fluide réfrigérant ( 19) ainsi que d'une sortie de fluide réfrigérant ( 20) dans l'élément de boîtier ( 12). 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, pour faire pivoter la membrane réfléchissante ( 11) dans des positions définies sur l'axe X ou sur l'axe Y par varia- tion de la longueur des éléments de réglage ( 13) piézo-céramiques, ces derniers sont montés sur la plaque de base ( 17) ou sont munis de vé- rins de transmission de la variation de longueur.