Brevet FR2666530A1 — publié le 19920313

LASER UTILISE POUR DES USINAGES DE PIECES MECANIQUES DESCRIPTION L'invention concerne un laser utilisé pour des usinages de pièces mécaniques et qui est utilisable à la fois pour souder des pièces ou les découper. Les têtes de laser sont normalement terminées par une buse qui entoure le rayon lumineux utilisé pour l'usinage et qui peut servir pour certains types d'usinage à canaliser un écoulement gazeux Les buses doivent cependant être différentes pour souder et pour découper, si bien qu'il est nécessaire de changer la tête en fonction de l'application. Le dispositif sujet de l'invention permet de surmonter cette incompatibilité On a prévu un porte-buse en forme d'enveloppe, fréquemment en cône creux, qui présente une extrémité amincie de support d'une buse et une extrémité élargie portant des moyens démontables d'attache sur la tête Il en résulte que les buses peuvent facilement être retirées et rempla- cées par d'autres: le laser peut être utilisé pour des travaux variés, ce qui simplifie l'équipement de l'atelier. La buse est de préférence détachable du porte-buse et peut notamment lui être vissée Il est en effet fréquent qu'elle s'use rapidement, si bien qu'il est avantageux de la remplacer sans devoir chan- ger le porte-buse également. Un autre aménagement important quoique optionnel du laser selon l'invention est un système pour souffler du gaz devant la buse Ce système est relié à la tête de laser par une structure déformable, afin de s'adapter ici encore à des conditions d'usinage variées et notamment à des porte-buse de longueurs différentes Le système de soufflaqe est avantaqeu- sement constitué de deux conduits concentriques, le conduit externe soufflant du gaz à plus faible débit ou à plus faible vitesse que le conduit interne Le gaz éjecté par le conduit interne, qui joue le rôle prépondérant, entraîne alors du gaz de même composition originaire du conduit externe, ce qui empêche toute oxydation de la zone de la pièce qui reçoit le souf- flage. La tête du laser est normalement munie d'une lentille de focalisation IL est avantageux de conce- voir une structure qui permette Le déplacement de la lentille suivant l'axe du rayon lumineux, par rap- port au porte-buse On peut enfin prévoir un cadre intercalé entre le porte-buse et une telle lentille et qui porte une plaque transparente de protection de la lentille Ce cadre est avantageusement formé de deux parties séparables qui maintiennent la plaque de protection entre eux Le remplacement de ces plaques, qui sont fréquemment atteintes par des projec- tions diverses, est alors aisé. On va maintenant décrire l'invention plus en détail à l'aide des figures suivantes annexées à titre illustratif et non limitatif: la figure 1 est une vue d'ensemble de l'appareil; la figure 2 est une vue selon la coupe II-II de la figure 1; et la figure 3 est une vue suivant la coupe III-III de la figure 1. La tête de laser est généralement référencée par 1 Elle comporte une paroi 3 cylindrique dans laquelle un tube 9 coulisse Le tube 9 porte une len- tille de focalisation 2 du rayon lumineux produit par le laser ainsi qu'une crémaillère 4 orientée paral- lèlement à l'axe X du rayon lumineux Un pignon 5 lié à la paroi 3 engrène dans la crémaillère 4 Comme on le voit également sur la figure 2, le pignon 5 est entraîné par un axe 6 libre de tourner dans la paroi 3 Une poignée moletée 7 permet de tourner l'axe 6 pour faire coulisser le tube 9 et déplacer la len- tille de focalisation 2 Il est possible de réaliser un blocage à une ou plusieurs positions privilégiées du tube 9 en faisant pénétrer l'extrémité de vis 10 dans des perçages 11 du tube 9; les vis 10 sont par ailleurs engagées par filetage à travers la paroi 3. La paroi 3 est munie à sa partie inférieure d'empreintes coniques dans lesquelles s'enfoncent les extrémités en picot de vis 13 d'une bague 14 qui comporte une collerette interne 15 de support établie sur sa face inférieure Un cadre supérieur 16 est maintenu entre la collerette interne 15 et la face d'extrémité de la paroi 3 et centré au moyen de vis de pression 17 engagées dans des taraudages radiaux de la bague 14 La déformation d'un joint torique d'étanchéité 18 entre le cadre supérieur 16 et l'extré- mité libre de la paroi 3 absorbe le jeu entre ces deux pièces Des vis de fixation 19 unissent le cadre supérieur 16 à un cadre inférieur 20 Les deux cadres 16 et 20 sont constitués de façon à délimiter une fois assemblés une gorge interne dans laquelle un support 21 d'une lame de protection 22 transparente peut être coincé La lame de protection 22 s'étend devant la lentille 2 La figure 3 offre une autre vue de ces pièces. Un porte-buse 23 a une forme de cône creux et son extrémité élargie se termine par une bride 24 qu'il est possible d'introduire dans une cuvette de centrage du cadre inférieur 20 avant de la visser au cadre inférieur 20 par des vis 48 L'extrémité amincie du porte-buse 23 porte une buse 25 qui lui est vissée grâce à une partie filetée 49 et dont la paroi interne 26 canalise un gaz éventuel qui est soufflé vers l'extérieur du laser; la buse 25 comprend également une surface externe moletée 27 qui est saisie pour dévisser la buse 25 du porte-buse 23 et la rempla- cer une fois qu'elle est usée par de la corrosion ou des attaques consécutives à des projections de matière La longueur du porte-buse 23 est choisie pour s'accorder avec la longueur de focalisation de la lentille 2. Le système de soufflage des gaz peut être produit par une bouteille 28 reliée par un tuyau souple 29 à un embout 30 ménagé au travers du cadre inférieur Le gaz s'écoule donc à l'intérieur du porte- buse 23 vers la buse 25. Il est fréquemment nécessaire de souffler du gaz sur le bain de fusion afin d'éviter des oxyda- tions Il est pour cela impossible de souffler par le porte-buse 23 On choisit de souffler obliquement vers le joint des pièces Pl et P 2 à souder, près duquel la buse 25 a été descendue et que le cordon de soudure doit emplir Le système de soufflage comporte tout d'abord une tige 31 parallèle à l'axe X et vissée sur le cadre inférieur 20 La tige 31 porte une cré- maillère 32 Un support intermédiaire 33 muni en particulier d'une bague glissant sur la tige 31 et d'un système à pignon d'engrènement sur la crémaillère 32 permettent, de la même façon que pour la paroi 3 et le tube 9, de régler et de bloquer à des valeurs souhaitées la position du support intermédiaire 33 sur la tige 31 Un collier 47 établi sur le support intermédiaire 33 permet de bloquer celui-ci à une hauteur voulue sur la tige 31. Le support intermédiaire 33 est relié à une bague de support 34 par une articulation 35 afin de pouvoir incliner un tube externe 36 apte à coulisser dans La bague de support 34 par rapport à l'axe X. L'articulation 35 peut être bloquée par une vis de blocage 37 qui serre la bague de support 34 contre le support intermédiaire 33, et le tube externe 36 est entouré par un collier de serrage 38 qui appartient à La bague de support 34 et peut coincer le tube externe 36 à une position déterminée. Le tube externe 36 contient un tube interne 39 qui lui est concentrique Les tubes 36 et 39 sont ouverts à une extrémité 40 dirigée vers la buse 25 et fermés à l'autre extrémité par un bouchon 41 Le bouchon 41 est traversé par deux conduits 42, 43 qui relient respectivement l'intérieur du tube externe 36, hors du tube interne 39, et l'intérieur du tube interne 39 à une bouteille de gaz neutre 44 par des canalisations 45 et 46 munies de vannes, de détendeurs ou d'autres appareils analogues pour modifier les caractéristiques de l'écoulement gazeux On fait en sorte que le gaz issu du tube interne 39 soit projeté vers la buse 25 et que le gaz originaire du tube ex- terne 36 sorte à faible vitesse et à faible débit. Ce gaz n'a pas d'action de soufflage mais crée une atmosphère neutre autour du courant de gaz du tube interne 39 qui n'entraîne donc pas d'oxygène vers le bain de fusion. Tous les éléments décrits de cette réalisa- tion de l'invention ne sont pas systématiquement indis- pensables Ils peuvent être omis dans certains cas ou certaines circonstances. REVENDICATIONS 1 Laser utilisé pour des usinages de pièces mécaniques (P 1, P 2) et présentant une tête munie d'une buse ( 25) entourant un rayon lumineux, caractérisé en ce qu'il comprend un porte-buse ( 23) en forme d'en- veloppe présentant une extrémité amincie de support de la buse ( 25) et une extrémité élargie portant des moyens démontables ( 48) d'attache sur la tête. 2 Laser selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la buse ( 25) est vissée sur le porte-buse ( 23). 3 Laser selon la revendication 2, caracté- risé en ce que la buse comprend une surface extérieure ( 27) de préhension. 4 Laser selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un système pour souffler du gaz ( 36, 39, 44) devant la buse et qui est relié à la tête par une structure déformable ( 31, 33, 34). Laser selon la revendication 4, caracté- risé en ce que le système pour souffler du gaz est constitué de deux conduits concentriques ( 36,39) le conduit externe ( 36) soufflant du gaz à plus faible débit que le conduit interne ( 39). 6 Laser selon l'une quelconque des revendi- cations I à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un cadre ( 16, 20) intercalé entre le porte-buse ( 23) et une lentille ( 2) située dans la tête, le cadre étant porteur d'une plaque transparente ( 22) de protec- tion de la lentille ( 2). 7 Laser selon la revendication 6, caracté- risé en ce que le cadre est formé de deux parties séparables ( 16, 20) qui maintiennent la plaque de protection entre elles. 8 Laser selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7, caractérisé en ce que La tête est munie d'une lentille de focalisation ( 2) et d'un dispositif permettant de déplacer la lentille ( 2) par rapport au porte-buse ( 23) suivant l'axe du rayon lumineux.