Brevet FR3071426A1 — publié le 20190329

Description Titre de l'invention APPAREIL DE DÉCOUPE LASER ET PROCEDE DE DÉCOUPE LASER s Domaine Technique [0001] La présente invention concerne un appareil de découpe laser et un procédé de découpe laser. Technique antérieure 10 [0002] Lorsqu'un dispositif mécanique de grande dimension est désassemblé ou qu'un certain nombre de parties d'opération de perçage sont effectuées, un traitement thermique utilisant un appareil de découpe laser peut être utilisé de manière appropriée. Un appareil de découpe laser découpe et traite un objet en utilisant l'énergie thermique d'un faisceau laser. Cependant, afin d'effectuer une 15 découpe précise, des moyens configurés pour retirer les parties fondues (déchets) générées du fait de la découpe sont nécessaires. À cet égard, en tant qu'exemple spécifique d'un appareil capable d'effectuer une découpe laser tout en retirant les déchets, un appareil présenté dans le document de brevet 1 est connu. L'appareil présenté dans le document de brevet 1 comprend un appareil 20 d'émission de faisceau laser, et un appareil d'émission d'ondes de pression comportant une pluralité de sources ultrasonores configurées pour émettre des ondes de pression vers une partie en fusion. Dans le document de brevet 1, les déchets qui adhèrent à la partie en fusion peuvent être retirés par une force de cisaillement des ondes de pression. 25 [Liste des citations] [Documents de brevets] [0003] [Document de brevet 1] Demande de brevet japonais non examinée, première publication n° 2015-178125 30 Exposé de l'invention 2 [Problème résolu par l'invention] [0004] Cependant, dans l'appareil présenté dans le document de brevet 1, étant donné que les sections circonférentielles extérieures des ondes de pression fournies à partir de la pluralité de sources ultrasonores sont exposées à l'air extérieur, une force de cisaillement apparait entre les ondes de pression et l'air extérieur. Lorsque la force de cisaillement apparait, les ondes de pression sont atténuées. Pour cette raison, les déchets peuvent être insuffisamment retirés tandis que des ondes de pression ayant une intensité souhaitée ne peuvent pas être obtenues. 10 [0005] Afin de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus, la présente invention propose de fournir un appareil de découpe laser et un procédé de découpe laser qui soient capables de retirer efficacement les déchets. [Méthode pour résoudre le problème] [0006] Selon un premier aspect, un appareil de découpe laser comprend un appareil 15 d'émission de faisceau laser configure pour émettre un faisceau laser ; une partie d'émission d'ondes de pression comprenant une pluralité de sources d'ondes de pression configurées pour émettre des ondes de pression vers une partie en fusion ou une section à découper par le faisceau laser ; et une partie d'injection de jets configurée pour injecter des jets vers la partie en fusion ou la section à 20 découper le long des côtés circonférentiels extérieurs respectifs des ondes de pression. [0007] Selon cette configuration, une force de cisaillement générée entre les ondes de pression et l'air extérieur peut être réduite par les jets injectés à partir de la partie d'injection de jets. Par conséquent, une probabilité que les ondes de 25 pression soient atténuées peut être réduite. En particulier, même lorsque la partie en fusion ou la section à découper est disposée relativement loin de la partie d'injection de jets, ronde de pression peut atteindre la partie en fusion ou la section à découper tandis qu'une intensité de celle-ci est maintenue. Par conséquent, une découpe ou une fusion précise peut être effectuée. 30 [0008] De plus, selon un deuxième aspect, la partie d'injection de jets peut injecter les jets de manière à entourer les circonférences respectives des ondes de pression. [0009] Selon cette configuration, étant donné que les jets sont injectés de manière à entourer les circonférences respectives des ondes de pression, la génération de la force de cisaillement entre l'onde de pression et l'air extérieur peut être réduite dans toute la périphérie de l'onde de pression. [0010] De plus, selon un troisième aspect, la partie d'injection de jets peut comporter une pluralité de parties de buse ayant une forme circulaire lorsqu'elles sont vues dans une direction dans laquelle les jets sont injectés. [0011] Selon cette configuration, étant donné que la partie de buse est réalisée en une forme circulaire, un jet uniforme peut être généré dans une région entière 10 dans la direction circonférentielle tout en entourant les ondes de pression par rapport aux alentours. Par conséquent, la génération de la force de cisaillement générée entre l'onde de pression et l'air extérieur peut être réduite dans toute la périphérie de l'onde de pression. [00121 De plus, selon un quatrième aspect, les jets peuvent comprendre un gaz 15 inerte. [0013] Selon cette configuration, un gaz inerte est utilisé en tant que jet. Dans ce cas, étant donné que le jet bloque un fluide (air) dans l'espace environnant, la probabilité de génération d'une réaction chimique (une réaction d'oxydation ou similaire) dans la partie en fusion ou la section à découper peut être réduite. Par 20 conséquent, l'appareil peut être mis en oeuvre de manière plus sûre. [0014] De plus, selon un cinquième aspect, un procédé de découpe laser comprend un processus d'injection d'un jet vers une partie en fusion ou une section à découper le long d'un côté circonférentiel extérieur d'une onde de pression tout en retirant les déchets en émettant l'onde de pression vers la partie en fusion ou 25 la section à découper, dans lequel la partie en fusion ou la section à découper a été générée en irradiant un objet à traiter avec un faisceau laser. [0015] Selon le procédé, la force de cisaillement générée entre l'onde de pression et l'air extérieur peut être réduite par le jet injecté le long du côté circonférentiel extérieur de l'onde de pression. Par conséquent, une probabilité que les ondes de pression soient atténuées peut être réduite. [Effet technique] 4 [0016] Selon la présente invention, il est possible de proposer un appareil de découpe laser et un procédé de découpe laser qui soient capables de retirer efficacement les déchets. Brève description des dessins [0017] [Fig. 1] La figure 1 est une vue montrant une configuration d'un appareil de découpe laser selon un mode de réalisation de la présente invention. [Fig. 2] La figure 2 est une vue agrandie d'une partie Il de la figure 1 lorsqu'elle est vue dans une direction d'émission d'un faisceau laser. 10 [Fig. 3] La figure 3 une vue en coupe transversale prise le long de la ligne III-Ill de la figure 2. [Fig. 4] La figure 4 est un graphe montrant un niveau de pression par rapport à une distance de transmission. [Fig. 5] La figure 5 est une vue agrandie d'une variante de l'appareil de découpe 15 laser selon le mode de réalisation de la présente invention lorsqu'il est vu dans une direction d'émission d'un faisceau laser. [Fig, 6] La figure 6 est une vue agrandie d'une autre variante de l'appareil de découpe laser selon le mode de réalisation de la présente invention lorsqu'il est vu dans une direction d'émission d'un faisceau laser. 20 Description des modes de réalisation [0018] Un mode de réalisation de la présente invention va être décrit avec référence aux dessins joints. Comme montré sur la figure 1, un appareil de découpe laser 1 selon le mode de réalisation est un appareil pour fondre ou découper un sujet S 25 et effectuer un perçage sur le sujet S en utilisant l'énergie d'un faisceau laser L. L'appareil de découpe laser 1 comprend un appareil d'émission de faisceau laser 2, une partie d'émission d'ondes de pression 3 et une partie d'injection de jets 4, [0019] L'appareil d'émission de faisceau laser 2 comporte un appareil d'oscillation laser 21 et une tête de traitement 22. L'appareil d'oscillation laser 21 génère un 30 faisceau laser L. La tête de traitement émet le faisceau laser L généré par l'appareil d'oscillation laser 21 vers une partie en fusion C ou une section à découper C du sujet S. La tête de traitement 22 est disposée au niveau d'une position centrale d'une plaque de base 10 ayant une forme sensiblement circulaire. 5 [0020] La partie d'émission d'ondes de pression 3 génère une onde de pression W en faisant osciller l'air. L'onde de pression W est appliquée à la partie en fusion C ou à la section à découper C. Lorsque l'onde de pression W est appliquée, les déchets D qui sont une partie fondue générée par la découpe laser sont éloignés par soufflage. La partie d'émission d'ondes de pression 3 comprend une pluralité de sources d'ondes de pression 30 agencées dans une direction circonférentielle de la plaque de base 10 autour de la tête de traitement 22. Les sources d'ondes de pression 30 émettent des ondes de pression W vers la partie en fusion C ou la section à découper C. Comme montré sur la figure 1, dans le mode de réalisation, alors que la partie d'émission d'ondes de pression 3 comprend huit sources d'ondes de pression 30 agencées dans une direction circonférentielle de la plaque de base 10, une configuration peut comporter n'importe quel nombre ou agencement de sources d'ondes de pression 30. Chacune des sources d'ondes de pression 30 comporte une pluralité d'oscillateurs d'onde de pression 31 agencés en une forme de réseau. Dans le mode de réalisation, l'onde de pression W est une onde ultrasonore. Par exemple, des oscillateurs ultrasonores sont utilisés de manière appropriée en tant qu'oscillateurs d'onde de pression 31. Comme montré sur la figure 2, la pluralité d'oscillateurs d'onde de pression 31 dans chacune des sources d'ondes de pression 30 sont agencés sur la plaque de base 10 à des intervalles tels qu'une apparence de ceux-ci prend une forme annulaire tout en ayant un agencement en forme de réseau. [0021] Les ondes de pression W sont émises à partir de la pluralité de sources d'ondes de pression 30 vers la partie en fusion C ou la section à découper C dans un état dans lequel les oscillations de celles-ci sont synchronisées les unes avec les autres. Dans le mode de réalisation, la pluralité de sources d'ondes de pression 30 sont 6 disposées de sorte que les ondes de pression W soient focalisées au niveau de la partie en fusion C ou de la section à découper C et qu'une directivité soit améliorée. Les ondes de pression W focalisées ont une énergie qui éloigne par soufflage les déchets D apparaissant sur la partie en fusion C ou la section à découper C. [0022] La partie d'injection de jets 4 protège les ondes de pression W de l'air extérieur en recouvrant la périphérie des ondes de pression W respectives en utilisant des jets de gaz F. La partie d'injection de jets 4 comporte un réservoir 41 configuré pour stocker un gaz, une pluralité de parties de buse 42 formées sur la plaque de base 10, et un tuyau d'alimentation 43 configuré pour relier le réservoir 41 aux parties de buse 42 respectives. Une extrémité du tuyau d'alimentation 43 est reliée au réservoir 41. L'autre extrémité du tuyau d'alimentation 43 se divise en une pluralité de parties, chacune d'elles étant reliée à la partie de buse 42 respective. Par conséquent, le 15 gaz stocké dans le réservoir 41 est fourni aux parties de buse 42 par l'intermédiaire du tuyau d'alimentation 43. [0023] Comme montré sur la figure 3, la partie d'injection de jets 4 injecte les jets F vers la partie en fusion C ou la section à découper C le long des côtés circonférentiels extérieurs respectifs des ondes de pression W. 20 En plus de l'air, un gaz inerte tel que de l'azote, de l'argon, ou similaire, peut être utilisé en tant que gaz des jets F. Dans le mode de réalisation, les parties de buse 42 sont formées sur la plaque de base 10. Chacune des parties de buse 42 est une section d'ouverture comportant une ouverture passant à travers la plaque de base 10 d'un côté du 25 tuyau d'alimentation 43 vers la partie en fusion C ou la section à découper C. Chacune des parties de buse 42 est installée dans la source d'onde de pression 30 respective. Chacune des parties de buse 42 s'ouvre en une forme de fente circulaire de manière à entourer la source d'onde de pression 30 respective à partir d'un côté circonférentiel extérieur. Un gaz pompé dans le réservoir 41 30 devient les jets F qui sont dirigés vers la partie en fusion C ou la section à découper C lorsqu'il est passé à travers les parties de buse 42. À cet instant, chacun des jets F s'écoule de manière à entourer l'onde de pression W 7 respective émise à partir de la source d'onde de pression 30 à partir du côté circonférentiel extérieur de celle-ci. [0024] Selon la configuration mentionnée ci-dessus, l'appareil de découpe laser effectue un procédé de découpe laser comprenant un processus d'injection d'un 5 jet F vers la partie en fusion C ou la section à découper C le long d'un côté circonférentiel extérieur d'une onde de pression W tout en émettant l'onde de pression W vers à la partie en fusion C ou la section à découper C apparue en irradiant le sujet S avec le faisceau laser L. [0025] Lorsque le sujet S est irradié avec le faisceau laser L, la partie en fusion C ou 10 la section à découper C est générée sur le sujet S. Ici, les déchets obtenus en fondant le sujet S apparaissent également sur la partie en fusion C ou la section à découper C. Lorsque les ondes de pression W sont émises à partir des sources d'ondes de pression 30 respectives, les déchets sont retirés par les ondes de pression W. Ici, lorsque l'onde de pression W est exposée directement à l'air 15 extérieur, une force de cisaillement est générée entre l'onde de pression W et l'air extérieur. Lorsque la force de cisaillement est générée, l'onde de pression W de la section circonférentielle la plus à l'extérieur est atténuée. Ici, dans le mode de réalisation, les jets F sont injectés le long du côté circonférentiel extérieur des ondes de pression W respectives. Une force de cisaillement générée entre l'onde 20 de pression W et l'air extérieur est réduite par le jet F. [0026] Ci-dessus, comme décrit ci-dessus, selon la configuration mentionnée ci-dessus, la force de cisaillement générée entre l'onde de pression W et l'air extérieur peut être réduite par le jet F injecté à partir de la partie d'injection de jets 4. Par conséquent, une probabilité que les ondes de pression W soient 25 atténuées peut être diminuée. [0027] En particulier, même lorsque la partie en fusion C ou la section à découper C est disposée relativement loin de la partie d'injection de jets, l'onde de pression W peut atteindre la partie en fusion C ou la section à découper C tandis qu'une intensité de celle-ci est maintenue. Par conséquent, une découpe ou une fusion 30 précise peut être effectuée. La figure 4 montre une courbe de caractéristiques d'atténuation PA de l'onde de pression W lorsque le jet F est injecté et une courbe de caractéristiques 8 d'atténuation PB de ronde de pression W lorsque le jet F n'est pas injecté. Comme montré sur la figure 4, une atténuation de l'onde de pression W par rapport à une distance de transmission peut être réduite à un minimum lorsque le jet F est injecté comme dans le mode de réalisation comparé au cas dans lequel le jet F n'est pas injecté. De cette manière, l'appareil de découpe laser 1 du mode de réalisation peut maintenir un niveau de pression (intensité de pression) de l'onde de pression W sur une distance relativement longue. [0028] En outre, selon la configuration mentionnée ci-dessus, étant donné que les 10 jets F sont injectés de manière à entourer les circonférences respectives des ondes de pression W, la génération de la force de cisaillement entre l'onde de pression W et l'air extérieur peut être réduite tout autour de l'onde de pression W. [0029] De plus, selon la configuration mentionnée ci-dessus, étant donné que les parties de buse 42 sont réalisées en une forme circulaire, des jets F uniformes 15 peuvent être générés dans toute la région dans la direction circonférentielle tout en entourant les ondes de pression W respectives par rapport aux alentours. Par conséquent, la génération d'une force de cisaillement entre l'onde de pression W et l'air extérieur peut être diminuée tout autour de l'onde de pression W. [0030] De plus, selon la configuration mentionnée ci-dessus, un gaz inerte est utilisé 20 en tant que gaz qui forme le jet F. Par conséquent, même lorsque la chaleur qui subsiste sur la partie en fusion C ou la section à découper C est propagée vers le jet F, la probabilité de génération d'une réaction chimique non préparée dans le jet F peut être diminuée. Par conséquent, l'appareil peut être mis en oeuvre de manière plus sûre. 25 [0031] Ci-dessus, le mode de réalisation de la présente invention a été décrit avec référence aux dessins. En outre, diverses modifications ou améliorations peuvent être apportées à la configuration mentionnée ci-dessus sans s'écarter de l'esprit de la présente invention. [0032] Par exemple, dans le mode de réalisation, un exemple dans lequel les 30 oscillateurs d'onde de pression 31 sont agencés en une forme de réseau et une forme annulaire a été décrit. Cependant, la disposition des oscillateurs d'onde de 9 pression 31 n'est pas limitée à celle du mode de réalisation et peut être une forme rectangulaire ou une forme polygonale dans son ensemble. [0033] De plus, l'oscillateur d'onde de pression 31 n'est pas limité à un oscillateur ultrasonore, et un dispositif pour générer des ondes sonores dans une plage audible peut être utilisé en tant qu'oscillateur d'onde de pression. Dans ce cas, les ondes sonores dans une plage audible peuvent être utilisées en tant qu'onde de pression W. [0034] De plus, alors que le jet F entoure la circonférence de l'onde de pression W dans le mode de réalisation, le jet F peut entourer complètement ou partiellement 10 la circonférence de l'onde de pression W. En tant que variante, le jet F peut être formé sur une partie des environs de l'onde de pression W si la génération de la force de cisaillement est diminuée. [0035] De plus, dans le mode de réalisation, les parties de buse 42 comportent une ouverture en forme de fente circulaire de manière à entourer les sources d'ondes 15 de pression 30 respectives à partir du côté circonférentiel extérieur. En tant que variante, de manière similaire aux parties de buse 42' d'une partie d'injection de jets 4' montrée sur la figure 5, les parties de buse peuvent comporter une pluralité d'ouvertures en forme de fente en arc agencées le long d'une circonférence des sources d'ondes de pression 30 respectives de manière à 20 entourer les sources d'ondes de pression 30 respectives à partir du côté circonférentiel extérieur. En tant qu'autre variante, de manière similaire aux parties de buse 42" d'une partie d'injection de jets 4" montrée sur la figure 6, les parties de buse peuvent comporter une pluralité de trous agencés le long des environs des sources d'ondes de pression 30 respectives de manière à entourer 25 la source d'onde de pression 30 à partir du côté circonférentiel extérieur. Dans ce cas, la forme des trous peut être une forme circulaire ou une forme polygonale. [0036] De plus, dans le mode de réalisation, les parties de buse 42 sont formées sur la plaque de base 10. En tant que variante, les parties de buse peuvent être prévues entre la plaque de base 10 et la partie en fusion C ou la section à 30 découper C séparément de la plaque de base 10. [Application industrielle] 10 [0037] Selon la présente invention, il est possible de proposer un appareil de découpe laser et un procédé de découpe laser qui soient capables de retirer efficacement les déchets, [Signes de référence] [0038] 1 Appareil de découpe laser 2 Appareil d'émission de faisceau laser 3 Partie d'émission d'ondes de pression 4 Partie d'injection de jets 4' Partie d'injection de jets 10 4" Partie d'injection de jets 10 Plaque de base 21 Appareil d'oscillation laser 22 Tête de traitement 30 Source d'onde de pression 15 31 Oscillateur d'onde de pression 41 Réservoir 42 Partie de buse 42 Partie de buse 42" Partie de buse 20 43 Tuyau d'alimentation C Partie en fusion, REVENDICATIONS1. un appareil d'émission de faisceau laser configuré pour émettre un faisceau s laser , une partie d'émission d'ondes de pression comprenant une pluralité de sources d'ondes de pression configurées pour émettre des ondes de pression vers une partie en fusion ou une section à découper C par le faisceau laser ; et une partie d'injection de jets configurée pour injecter des jets vers la partie en fusion ou la section à découper le long des côtés circonférentiels extérieurs respectifs des ondes de pression. [Revendication 2] Appareil de découpe laser selon la revendication 1, dans lequel la partie d'injection de jets injecte les jets de manière à entourer les 15 circonférences respectives des ondes de pression. [Revendication 3] Appareil de découpe laser selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la partie d'injection de jets comporte une pluralité de parties de buse ayant une forme circulaire lorsqu'elles sont vues dans une direction dans laquelle les jets sont injectés. 20 [Revendication 4] Appareil de découpe laser selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les jets comprennent un gaz inerte. [Revendication 5] Procédé de découpe laser comprenant : un processus d'injection d'un jet vers une partie en fusion ou une section à découper le long d'un côté circonférentiel extérieur d'une onde de pression 25 tout en retirant les déchets en émettant l'onde de pression vers la partie en fusion ou la section à découper, dans lequel la partie en fusion ou la section à découper est générée en irradiant un objet à traiter avec un faisceau laser.