Brevet FR2701227A1 — publié le 19940812

La présente invention concerne un dispositif permettant d'évanouir progressivement un faisceau laser. Dans l'industrie, les lasers de puissance sont employés, entre-autre, pour réaliser des soudures. Dans un certain nombre de cas, et plus particulièrement celui qui concerne la réalisation d'un cordon de soudure dit "fermé", c'est-à-dire lorsque la fin du cordon de soudure vient recouvrir son début, il est de première importance de pouvoir faire s évanouir progressivement le faisceau laser. Dans un grand nombre de lasers de forte puissance, il est difficile, voire impossible, de réaliser l'évanouissement de la puissance lumineuse d'interaction, avec les impératifs, cumulés ou non, qui sont les suivants: - de ne pas privilégier l'apparition d'une puissance crête due au principe même de la commande électronique d'excitation du laser, - de ne pas faire fonctionner le laser dans des conditions d'instabilité de l'intensité lumineuse, - d'obtenir l'évanouissement du faisceau dans un temps relativement court, inférieur à l'ordre de grandeur de la seconde. Le dispositif selon l'invention permet de réaliser l'évanouissement progressif d'un faisceau laser de forte puissance jusqu'à 30 KW voire plus) sans les inconvénients énumérés précédemment. L'invention a pour objet FIGURE 1, un dispositif électrooptique (15) et son électronique de commande (6) caractérisé en ce qu'il est constitué: - d'un miroir (1) refroidi en face arrière (2) par la circulation d'un liquide et éventuellement par un gaz propre en face avant et possédant un coté taillé en biais pour présenter au faisceau une arête relativement vive, - d'une glissière (3) dont la partie mobile supporte le miroir (1), - d'un moteur (4) pour commander le déplacement du miroir (1), - d'un codeur de position (5), - d'un boîtier électronique de commande (6), - d'un piège à lumière (7) refroidi adapté à la puissance lumineuse à recevoir. La FIGURE 1 présente également un faisceau laser (13) qui arrive sur une optique (miroir ou lentille) (9) focalisant le faisceau sur deux pièces cylindriques à souder entre-elles (10) prises à titre d'exemple. Les pièces (10) sont animées d'une rotation contribuant à la mise en oeuvre du cordon de soudure. Au moment où la fin du cordon de soudure va rejoindre son début, la machine de soudage va commander au miroir (1), par l'intermédiaire du boîtier électronique (6), de se déplacer. Le déplacement du miroir (1) vient soustraire progressivement, au faisceau laser qui soude, une quantité de lumière (11) de façon à réaliser l'évanouissement du faisceau. La FIGURE 2 montre le faisceau laser (13) en cours d'évanouissement (12). La lumière soustraite (11) du faisceau principal est dirigée par le miroir dans le piège à lumière (7). Le dispositif offre à l'Opérateur les possibilités suivantes: - l'évanouissement progressif du faisceau (12) jusqu'à son extinction totale, - l'évanouissement progressif partiel du faisceau (12), et l'effet inverse: - la naissance progressive du faisceau (12) jusqu'à son émission lumineuse maximum, - la naissance progressive partielle du faisceau, et en retirant le piège à lumière (7) - effectuer un transfert progressif sur un deuxième poste de travail qui serait situé sur le parcours de l'axe (13). La fonction d'évanouissement ou de naissance, qui caractérise la décroissance ou la croissance de la puissance en fonction du temps, dépend - de la vitesse du miroir, - de la fonction qui représente la distribution spatiale des photons dans un plan orthogonal à l'axe de propagation du faisceau (13) - du profil de l'arête du miroir (1). A titre d'exemples non limitatifs, les FIGURES 3, 4 & 5 montrent des miroirs dont la face réfléchissante (19) est limitée localement par une arête (20) FIGURES 1 à 6, de profil différent, obtenue par la réalisation d'un chanfrein (16) FIGURE 3, (17) FIGURE 4, (18) FIGURE 5. Selon une variante qui consiste à réaliser dans le miroir deux arêtes symétriques par rapport à son centre FIGURE 6, le dispositif peut réaliser successivement l'évanouissement puis la naissance du faisceau, sans inverser le sens du mouvement. Le réglage de la symétrie géométrique de l'évanouissement du faisceau, par rapport au plan de soudage situé entre les deux pièces (10), est réglable en orientant le dispositif (15) autour de l'axe (13) FIGURES 1 & 2, l'axe (13) étant considéré comme axe de symétrie pour l'orientation en question. REVENDICATIONS 1) Dispositif permettant d'évanouir ou de faire naître un faisceau laser de puissance caractérisé en ce qu'il comprend: - un miroir (1) refroidi en face arrière (2) par la circulation d'un liquide et éventuellement par un gaz propre en face avant et possédant un coté taillé en biais pour présenter au faisceau une arête (20) relativement vive, - une glissière (3) dont la partie mobile supporte le miroir (1), - un actionneur (4) pour commander le déplacement du miroir (1), - un piège à lumière (7) refroidi adapté à la puissance lumineuse à recevoir - une électronique de commande (6) 2) Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend un codeur de position (5) 3) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le miroir (1) possède deux arêtes (20) symétriques par rapport à son centre. 4) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le piège à lumière (7) est escamotable pour laisser passer le faisceau (11). 5) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est orientable autour de l'axe (13)