Brevet FR2662626A1 — publié le 19911206

Appareil de traitement multifonction assisté par laser. La présente invention concerne un appareil de traitement multifonction assisté par laser et elle a trait, plus particulièrement, à un appareil de traitement multifonction assisté par laser du type précité qui permet de régler la puissance du faisceau laser émis vers la pièce de travail, tel qu'une étoffe, du tissu, du papier, etc., pendant l'exécution de divers types de traitements ou opérations. De façon classique, on utilise un appareil de traitement exclusivement aux fins spécifiques du type des opérations ou traitements, comme par exemple un découpage, un marquage ou un traçage. Il est nécessaire d'utiliser convenablement un tel appareil de traitement en fonction du type de traitement à effectuer. Plus spécifiquement, pour des opérations de traçage ou de marquage, on peut utiliser un appareil de traçage ou un appareil de marquage adapté de manière qu'un stylo de traçage ou autre élément analogue, ou bien un stylo de marquage soit maintenu et déplacé d'un côté à l'autre de la pièce de travail dans des directions X-Y ou dans une direction composite. Quand on effectue une opération de découpage, on utilise un traçeur de coupe bien connu qui est conçu de telle sorte qu'un dispositif de coupe soit supporté de manière à se déplacer d'un côté à l'autre de la pièce pour ce découpage. Par ailleurs, au lieu de ce dispositif de coupe, on utilise un appareil de découpage ou autre appareil analogue dans lequel un laser est activé pour brûler et découper la pièce. Toutefois, il est très peu commode d'avoir à choisir un appareil de traitement parmi d'autres en fonction de l'application auquel on le destine étant donné que cet appareil de traitement est limité à une opération spécifique. Pour cette raison, un atelier est nécessaire pour installer une multiplicité d'appareils de traitement afin d'atteindre le but recherché. Ceci a pour inconvénient d'augmenter le prix de l'appareil, de l'espace occupé et de diminuer le rendement du traitement. Un appareil de traitement multifonction assité par laser selon la présente invention permet d'éliminer les inconvénients mentionnés cidessus. On peut atteindre l'objectif de la présente invention grâce au présent appareil qui comprend un faisceau laser, une source de faisceau laser, un plan de travail qui supporte la matière de la pièce à traiter, un bras mobile dans la direction X, une tête de traitement qui est mobile en même temps que le bras mobile et dans une direction Y et qui est destinée à augmenter la densité d'énergie des radiations et du faisceau laser par rapport à la pièce à traiter, et un mécanisme à sortie réglable.Le mécanisme à sortie réglable est composé d'un dispositif de commande de gaz pour maintenir à un niveau constant la pression d'un gaz formant milieu d'émission laser envoyé à la source de faisceau laser, et un dispositif d'alimentation en courant continu pour régler le courant de résonance fourni à la source de faisceau laser, grâce à quoi le courant de résonance est modifié pour que soit ajustée convenablement la puissance du faisceau laser par rapport au matériau de la pièce à traiter de telle sorte que l'on puisse effectuer diverses opérations ou traitements, comme un découpage, un marquage et un traçage. Selon la présente invention, l'appareil de traitement multifonction assisté par laser est adapté pour que la tête de traitement mobile dans la direction Y soit montée sur le bras qui est mobile dans la direction X et qui est déplacé d'un côté à l'autre du plan de travail dans la direction X pour regrouper et concentrer le faisceau laser émis par la source de faisceau laser qui rayonne vers le matériau de la pièce à traiter.On peut régler la puissance du faisceau laser émis par la source de faisceau laser à l'aide du mécanisme à sortie réglable de telle sorte que cette puissance du faisceau laser émis puisse être fixée par rapport à la pièce de travail à l'aide d'un seul appareil de traitement multifonction assisté par laser afin d'effectuer ainsi divers traitements tels qu'un traçage, un marquage et un découpage, en améliorant de cette manière le rendement de l'exécution ou performances du traitement. On va maintenant décrire la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil de traitement multifonction assisté par laser et conforme à la présente invention; la figure 2 est une vue en coupe montrant comment la source de faisceau laser de l'appareil de traitement multifonction assisté par laser est conçu; la figure 3 est un schéma synoptique montrant la façon selon laquelle la source de faisceau laser est raccordée aux autres composants; la figure 4 est un schéma synoptique montrant un dispositif d'alimentation en haute tension continue; et la figure 5 est un schéma de principe du dispositif d'alimentation en haute tension continue. Si l'on se réfère à la figure 1, on voit que l'on y a représenté un appareil de traitement multifonction assisté par laser, comportant un plan ou face de travail 1 sur lequel a été déposé un matériau de pièce à traiter. Un bras mobile 2 comprend un bras 2a mobile dans la direction X qui est déplacé à travers le plan de travail 1 et un bras 2b mobile dans la direction Y qui agit comme une tête de traitement montée sur le bras mobile 2a et qui peut être déplacé vers le haut par rapport au plan de travail 1. Le bras mobile ou tête de traitement 2b est adapté pour se déplacer à travers la face de travail 1 suivant un mouvement composite en association avec le bras 2a dans les directions X et Y c'est-à-dire dans une direction composite. Une source L de faisceau laser est montée à l'intérieur du présent appareil et est adaptée pour émettre un faisceau laser qui traverse un passage de guidage de faisceau laser défini par un miroir à réflexion totale (dans ce cas quatre miroirs) et parvient à la tête de traitement 2b. Le faisceau laser incident est regroupé et concentré par la tête 2b de manière à augmenter la densité d'énergie pour émettre alors le faisceau laser vers le matériau 3 de pièce à traiter qui est disposé sur la face de travail 1. Un résonateur laser servant de source L de faisceau laser est représenté sur la figure 2 où la référence 9 désigne un tube à décharge aux extrémités opposées duquel sont montés, respectivement, un miroir 3a à réflexion totale (figure 2) et un miroir 3b à réflexion partielle. Un cathode 7 et une anode 8 sont disposées au voisinage des miroirs. Un tube à décharge 5 est raccordé à une pompe à vide (non représentée) tandis qu'un tube d'entrée 6 est monté de manière à introduire dans le tube à décharge 9 un gaz formant milieu d'émission laser. Une chemise de refroidissement 4c est disposée de manière à entourer le tube à décharge 9 et comprend une entrée 4a au moyen de laquelle de l'eau de refroidissement est amenée et une sortie 4b à partir de laquelle l'eau est déchargée pour refroidir le tube à décharge 9 lorsque le faisceau laser est émis. Comme il est bien connu, quand une tension est appliquée à la fois à la cathode 7 et à l'anode 8, le gaz formant milieu d'émission laser entre en collision avec les électrons introduits dans le tube à décharge 9 pour engendrer le faisceau laser. Ce faisceau laser est l'objet d'une résonance entre les miroirs 3a, 3b de manière à émettre le faisceau à travers le miroir à réflexion partielle. La source L de faisceau laser est raccordée à un dispositif de commande de gaz, à une source de haute tension en courant continu et à un circuit de sécurité, comme représenté sur la figure 3. Comme on peut le voir sur la figure 3, un mécanisme A dont la sortie peut être réglée consiste en un dispositif 10 de commande de gaz et en un dispositif 11 d'alimentation en haute tension continue. Le dispositif 10 de commande de gaz est interposé entre la source d'alimentation en gaz formant milieu d'émission laser et la source L de faisceau laser pour maintenir en permanence à un niveau constant (dans ce cas 50mb) la pression du gaz formant milieu d'émission laser et envoyé à la source L de faisceau laser. Le dispositif il d'alimentation en haute tension continue modifie la tension appliquée à la source L de faisceau laser, tandis que la pression du gaz est maintenue à un niveau constant, de sorte que la quantité d'émission de faisceau laser est modifiée pour présenter le niveau désiré. Les figure 4 et 5 sont, respectivement, un schéma synoptique du dispositif d'alimentation en haute tension continue et un schéma de principe de ce dispositif. Une source 12 de courant alternatif triphasée est représentée sur la figure 5 où chacun des courants décrit une courbe sinusoïdale qui est déphasée de 1200. Un convertisseur basse tension 13 est adapté pour ne convertir que les alternance positive des tyristors SCRs 1, 2 et 3 en courant continu et pour charger ces alternances dans un condensateur C.Ensuite, le condensateur C décharge le courant chargé dans un transformateur 15 élévateur de tension au moment où les transistors à effet de champ FET 1, FET 4 d'un inverseur 14 se trouvent dans un état fermé tandis que les transistors à effet de champ PET 2 et PET 3 se trouvent dans un état ouvert afin d'appliquer le courant dans la direction de la flèche X. Par contre, lorsque l'inverseur 14 est amené dans un état inverse, le courant circule dans la direction de la flèche Y, de manière que l'on obtienne aussi un courant alternatif. Le courant continu ondulé qui circule à travers le transformateur élévateur de tension augmente de tension jusqu'à un niveau élevé et est ensuite transformé par un convertisseur haute tension 18 en une courant alternatif. Ce courant alternatif circule dans la direction de la flèche P en permanence et est envoyé à la source L de faisceau laser. L'appareil de traitement multifonction assisté par laser, conçu comme décrit ci-dessus, peut effectuer diverses opérations ou traitement, telles qu'un marquage, un traçage et un découpage, selon le matériau 3 de la pièce de travail, étant donné qu'il est fait en sorte que le mécanisme A à sortie réglable rende constante la pression du gaz et règle le courant de résonance, c'est-à-dire que l'on peut faire varier facilement le courant de résonance en utilisant un moyen réglable tel qu'un bouton de volume, ou autre moyen analogue, pour que la puissance du faisceau laser émis par la source L de faisceau laser soit fixée au niveau désiré. Les tableaux I et 2 ci-après montrent la puissance du fasceau laser émise selon chacune des opérations ou traitements et selon le matériau à traiter. TABLEAU 1 Nature de la pièce Traitement Puissance(\V) Matériau Etoffe Découpage Denime l4oz (# 397 gr), cuir de vinyle (la plus lourde) 100 N1elours, velours de laine (par dessus) Velours côtelé (lourd) -d - 90 DenimelOoz( 283 gr), laine gabardine, flano,jersey, tweed, cashmire, cotton daim,feutre Etoffe 80 Velours,fianelle,tricot, lainemélangée, (normale) molleton laine, taffetas, anicle tricoté, amunzen Etoffe 60 laine d'été, drap fin, crèpedouble, chemise, (semi-légère) robe, voile, shantung Etoffe 40 tissu de doublwe, batiste, guingan extra-fin, (légère) gaze Etoffe 30 crêpe, organdi, article tricoté français (lapluslégère) TABLEAU 2 Nature de la pièce Traitement Puissance(W) Matériau Plastique Traçage 20 Plaquedemousse(e= 0,8) Feuille Marquage 40 (lourde) Découpage 100 Feuille chlorure de vinyle(e= 1,0) Plastique Traçage 10 Feuille Marquage 30 Feuille de chlorure de vinyle (e = 0,5) (normale) Découpage 80 Plastique Traçage 10 Feuille Marquage 20 Feuille de chlorure de vinyle (e = 0,3) (légère) Découpage 60 Carton (lourd) Traçage 10 Presspahn (e= 0,8) Découpage 100 Cartonblanc (e= 1,0) Carton (léger) Traçage 10 Presspahn Découpage 80 Carton blanc (e= 0,5) Papier Traçage 10 Papier millimétré Découpage 30 Comme il apparaît d'après les tableaux 1 et 2, pour effectuer un tracé sur la pièce, on règle la puissance de sortie du faisceau laser de manière qutelle soit de l'ordre de 10(W) à 20(W), et pour appliquer une marque à la pièce, on règle la puissance de sortie du faisceau laser de manière qu'elle soit de l'ordre de 20(W) à 40(W) sur une étendue relativement faible pour griller la surface de la pièce dans le but recherché. Par contre, pour découper la pièce, on règle la puissance du laser de manière qu'elle soit de l'ordre de 30(W) à 100(W) sur une étendue relativement grande pour brûler et couper la pièce 5 dans le but recherché. Comme on l'a mentionné précédemment, l'appareil multifonction assisté comprend un bras 2a mobile dans la direction X qui peut être déplacé d'un côté à l'autre du plan de travail, et la tête de traitement 2b mobile dans la direction Y est montée sur le bras 2a grâce à quoi le faisceau laser émis par la source L de faisceau laser est regroupé et concentré par le bras de traitement 2b de manière à augmenter la densité d'énergie et à irradier le faisceau sur le matériau 3 de la pièce. On règle la puissance du faisceau laser à l'aide du mécanisme à sortie réglable de telle sorte que l'on puisse effectuer les divers traitements ou opérations tels qu'un traçage, un marquage et un découpage en fonction de la pièce par un seul instrument. L'appareil multifonction assisté par laser peut modifier le courant du résonateur de telle manière qu'une puissance relativement faible du faisceau laser émis par la source de faisceau laser soit nécessaire et pour que l'on obtienne un grillage de la surface de la pièce afin d'effectuer de cette manière des opérations de traçage et de marquage. Par contre, lorsque la puissance du faisceau laser émis par la source de faisceau laser est plus grande, la pièce est brûlée et coupée. REVENDICATION 1. Appareil de traitement mutifonction assisté par laser, caractérisé par le fait qu'il comprend: une source (L) de faisceau laser pour fournir un faisceau laser, un plan de travail (1) pour supporter un matériau (3) de pièce à traiter, un bras (2a) mobile dans la direction X monté sur ledit plan de travail, une tête de traitement (2b) mobile dans la direction Y, montée sur ledit bras mobile dans la direction X, la tête de traitement précitée étant destinée à projeter un faisceau laser sur le matériau de la pièce à traiter, un mécanisme (A) à sortie réglable pour régler la puissance du faisceau laser émis par la source de faisceau laser, ce mécanisme à sortie réglable comportant un dispositif (10) de commande gaz pour maintenir à un niveau constant la pression du gaz formant milieu d'émission laser, et un dispositif (11) d'alimentation en haute tension continue apte à régler le courant de résonance et à le fournir à ladite source de faisceau laser, grâce à quoi on peut exécuter sélectivement sur le matériau de la pièce à traiter un traitement de découpage, un traitement de marquage et un traitement de traçage.