Brevet FR3049480A1 — publié le 20171006

Machine de marquage laser L'invention concerne une machine de marquage laser. Les machines de marquage laser comprennent généralement une lentille permettant, par un mouvement de translation axial, d'ajuster le point de convergence du faisceau laser de telle manière que celui-ci soit placé sur l'objet à marquer. De fréquents ajustements doivent être opérés, dans la mesure où la plage de précision du faisceau laser est réduite. Lorsque un nouvel objet à marquer est mis en place, où lorsque l'objet en question présente des surfaces irrégulières, des mouvements axiaux de la lentille doivent être opérés afin d'ajuster le point de convergence du faisceau laser, ce qui exige un système mécanique complexe et précis. Un tel système nécessite des actionneurs mécaniques dont la précision et le temps de réponse ne sont pas entièrement satisfaisants. En outre, la nécessité de liberté de mouvement axial de la lentille, combinée à la présence d'actionneurs mécaniques pour obtenir ce mouvement axial, augmentent la taille de la machine et notamment son encombrement axial vertical. La nécessité de débattement vertical de la lentille oblige également à restreindre la taille des objets marqués. C'est à ces inconvénients qu'entend remédier l'invention en proposant une nouvelle machine de marquage laser, dans laquelle le point de convergence du faisceau laser est ajusté de façon plus précise et plus rapide que dans les machines de marquage connues de l'art antérieur. A cet effet, l'invention concerne une machine de marquage laser comprenant une tête de marquage et un support, la tête de marquage étant adaptée pour diriger un faisceau laser sur une surface d'un objet à marquer placé sur le support. Conformément à l'invention, la tête de marquage comprend une lentille à distance focale variable positionnée de façon fixe par rapport à la direction de propagation du faisceau laser, et des moyens de variation de la distance focale de la lentille en fonction des caractéristiques géométriques de la surface de l'objet à marquer. Grâce à l'invention, la lentille à distance focale variable reste en permanence à la même place et ne nécessite donc pas d'actionneurs mécaniques de déplacement. Il en résulte une amélioration de la compacité de la machine et une simplification de son fonctionnement. En outre, la réalisation de marquages sur des objets aux formes irrégulières est rendue plus aisée et plus rapide du fait de l'immobilité de la lentille à distance focale variable. L'utilisation d'une lentille à distance focale variable permet 3049480 2 également un temps de réponse significativement inférieur à celui des systèmes à lentille mobile. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une telle machine de marquage laser peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques 5 suivantes, prises selon toute combinaison techniquement admissible : - La lentille à distance focale variable est une lentille déformable électroniquement comprenant une couche de matériau polymère diélectrique électroactif interposée entre deux électrodes, alors que les moyens de variation sont adaptés pour appliquer une tension variable entre les deux électrodes de la lentille. 10 - Les moyens de variation comprennent des moyens électroniques de calcul adaptés pour déterminer la tension à appliquer entre les deux électrodes de la lentille en fonction des caractéristiques du marquage souhaité et des caractéristiques géométriques de la surface de l'objet à marquer. - La lentille à distance focale variable est une lentille déformable mécaniquement. 15 - La lentille est déformable mécaniquement par injection de liquide dans une chambre ou par déplacement d'une bague. 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'une machine de marquage laser conforme à son principe, faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins 20 annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma de fonctionnement en vue latérale d'une machine de marquage laser conforme à l'invention ; - la figure 2 une vue latérale d'une machine de marquage conforme à l'invention. La figure 1 représente en vue schématique une machine 1 de marquage laser. 25 Cette machine comprend une tête de marquage 3 et un support 5. La tête de marquage 3 est adaptée pour diriger un faisceau laser 7 sur un objet à marquer 9, placé sur le support 5. Conformément à l'invention, la tête de marquage 3 comprend une lentille 30 à distance focale variable et des moyens 34 de variation de la distance focale de la lentille 30 30 en fonction des caractéristiques géométriques d'une surface S de l'objet 9. La tête de marquage 3 comprend également une source lumineuse 32 qui émet le faisceau laser 7. La tête de marquage 3 comprend également une seconde lentille 36 adaptée pour concentrer le faisceau laser 7 vers un miroir 38 compris dans la tête de marquage 3. Le miroir 38 permet d'orienter le faisceau laser 7 vers le bas. La tête de marquage 3 3049480 3 comprend également une troisième lentille 40 adaptée pour concentrer le faisceau laser 7 vers l'objet à marquer 9. L'utilisation d'une lentille à distance focale variable permet de s'affranchir des limitations imposées par les lentilles à distance focale fixe. La lentille 30 a la faculté d'être 5 déformable, et donc d'avoir un rayon de courbure modifiable. Ainsi, la lentille 30 a un rayon de courbure initial 30a, représenté en trait plein à la figure 1. Les moyens de variation 34 agissent sur la courbure de la lentille 30, en modifiant son rayon de courbure, qui peut prendre la forme 30b définie en traits discontinus à la figure 1. Ainsi déformée, la lentille 30 a une distance focale modifiée, ce qui modifie l'emplacement du point de 10 convergence du faisceau laser 7. L'utilisation d'une telle lentille 30 permet d'éviter l'intégration d'actionneurs mécaniques encombrants et dont les performances sont insuffisantes dans le cadre du marquage laser, où la précision et la rapidité sont recherchées. La lentille 30 est de ce fait montée de façon fixe par rapport à la direction de 15 propagation du faisceau laser 7, c'est-à-dire un axe A7 qui forme un axe central de la lentille 30. La machine de marquage 1 ne nécessite pas de débattement important au-dessus de l'objet à marquer 9 pour prévoir les mouvements axiaux d'une lentille classique, et la compacité de la machine 1 est donc améliorée. En outre, des objets à marquer plus volumineux peuvent être traités. 20 Avantageusement, la lentille 30 à distance focale variable est une lentille déformable électroniquement, comprenant une couche de matériau polymère diélectrique électroactif, non représentée, interposée entre deux électrodes conductrices également non représentées. Un tel matériau se contracte ou se dilate en fonction du courant électrique passant entre les deux électrodes. Le principe de fonctionnement d'une telle 25 lentille 30 est connu en soi et ne sera pas décrit plus amplement. Les moyens de variation 34 sont adaptés pour appliquer une tension variable entre les deux électrodes de la lentille 30. Les moyens de variation 34 comprennent notamment des moyens de calcul adaptés pour déterminer la tension à appliquer entre les deux électrodes de la lentille 30 en fonction des caractéristiques du marquage souhaité, 30 notamment sa profondeur, et des caractéristiques géométriques de la surface en S de l'objet à marquer 9. L'invention permet notamment de réaliser facilement des marquages de profondeurs variables, et sur des surfaces de caractéristiques géométriques variées, par exemple des surfaces étagées, inclinées ou courbes. La machine 1 permet notamment de marquer un cylindre sans avoir à lui imposer une rotation selon son axe de révolution. 3049480 4 L'utilisation du courant électrique dans le contrôle de la lentille 30 implique un faible temps de réponse, permet donc un ajustement de la distance focale de la lentille 30 beaucoup plus rapide que les ajustements mécaniques que nécessite une lentille à distance focale fixe. Le marquage laser se fait donc à une vitesse bien supérieure aux 5 techniques connues. Les moyens de variation 34 peuvent être prévus sous la forme d'une unité électronique de contrôle, contrôlant la lentille 30 par signaux électriques, et programmable par un opérateur selon des programmes basés sur les caractéristiques de marquage et de la géométrie de l'objet à marquer. 10 La figure 2 représente plus précisément la tête de marquage 3, la lentille 30 et la lentille 40. La lentille 36 et le miroir 38 sont intégrés dans un boitier 42. La source 32 est intégrée dans un coffrage 44. La lentille 30 est montée de façon fixe dans la tête de marquage 3 entre le boitier 42 et le coffrage 44, par des moyens de fixation non représentés. Pour garantir la précision du marquage, la lentille 30 est également montée 15 fixement dans la tête de marquage selon les autres directions de l'espace, notamment perpendiculairement à l'axe A7. La lentille 30 comprend une partie optique enchâssée dans un boîtier connecté électriquement aux moyens de variation 34, qui peuvent être inclus dans le boitier 42 ou dans le coffrage 44. Selon une variante non représentée de l'invention, la lentille 30 peut également 20 être une lentille déformable par des moyens mécaniques. Cette déformation mécanique peut être, par exemple, obtenue par injection de liquide dans une chambre ou par déplacement d'une bague. Il est évident que la structure de la tête de marquage 3 décrite ci-dessus peut être différente en fonction des utilisations de la machine de marquage 1, sa caractéristique 25 essentielle résidant dans l'intégration d'une lentille à distance focale variable. REVENDICATIONS1. Machine de marquage laser (1) comprenant une tête de marquage (3) et un support (5), la tête de marquage (3) étant adaptée pour diriger un faisceau laser (7) sur une surface (S) d'un objet (9) à marquer placé sur le support (5), caractérisée en ce que la tête de marquage (3) comprend une lentille (30) à distance focale variable positionnée de façon fixe par rapport à la direction de propagation (A7) du faisceau laser (7), et des moyens de variation (34) de la distance focale de la lentille (30) en fonction des caractéristiques géométriques de la surface (S) de l'objet à marquer (9). 2. Machine de marquage laser selon la revendication 1, caractérisée en ce que la lentille à distance focale variable (30) est une lentille déformable électroniquement comprenant une couche de matériau polymère diélectrique électroactif interposée entre deux électrodes, et en ce que les moyens de variation (34) sont adaptés pour appliquer une tension variable entre les deux électrodes de la lentille (30). 3. Machine de marquage laser selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de variation (34) comprennent des moyens électroniques de calcul adaptés pour déterminer la tension à appliquer entre les deux électrodes de la lentille (30) en fonction des caractéristiques du marquage souhaité et des caractéristiques géométriques de la surface (S) de l'objet à marquer (9). 4. Machine de marquage laser selon la revendication 1, caractérisée en ce que la lentille (30) à distance focale variable est une lentille déformable mécaniquement. 5. Machine de marquage laser selon la revendication 4, caractérisée en ce que la lentille (30) est déformable mécaniquement par injection de liquide dans une chambre ou par déplacement d'une bague.