CA3186410A1 - Machine et procede de traitement de pieces de differentes formes - Google Patents

Abstract

Machine (1) de traitement de pièces (2) de différentes formes, comprenant une enceinte (10); un système de mise sous vide (20); des systèmes de traitement (30, 60; 40, 60; 30, 40, 60), incluant un système générateur de plasma (30) et/ou un système de dépôt sous vide (40); et un système de transport (50) apte à déplacer la ou les pièces (2) dans l'enceinte (10), quelle que soit la forme de ces pièces (2); caractérisée en ce que les systèmes de traitement (30, 60; 40, 60; 30, 40, 60) incluent un système laser (60) conçu pour traiter la ou les pièces (2) disposées dans l'enceinte (10).

Description

Machine et procédé de traitement de pièces de différentes formes Domaine technique La présente invention concerne une machine de traitement de pièces de différentes formes.
L'invention concerne également un procédé de traitement. Le domaine de l'invention est celui du traitement de surface.
Art antérieur De manière connue, il existe différentes machines de traitement de surface de pièces.
Cependant, les machines existantes sont souvent conçues pour un seul type de traitement (par exemple dépôt sous vide). D'autres machines combinent plusieurs traitements, mais sont conçues pour une seule forme de pièce (par exemple film ou disque).
W02009053614A2 décrit un exemple de machine de traitement, comprenant une enceinte, un système de mise sous vide, un système générateur de plasma, un système de dépôt sous vide, et un système de transport de pièces.
Exposé de l'invention Le but de la présente invention est d'améliorer la polyvalence de la machine, en matière de traitements proposés.
A cet effet, l'invention a pour objet une machine de traitement de pièces de différentes formes, comprenant une enceinte ; un système de mise sous vide ; des systèmes de traitement, incluant un système générateur de plasma et/ou un système de dépôt sous vide ; et un système de transport apte à déplacer la ou les pièces dans l'enceinte, quelle que soit la forme de ces pièces. La machine est caractérisée en ce que les systèmes de traitement incluent un système laser conçu pour traiter la ou les pièces disposées dans l'enceinte.
Ainsi, l'invention permet d'améliorer la polyvalence de la machine et varier les traitements proposés. Les pièces sont traitées par l'un ou l'autre des systèmes de traitement successivement, éventuellement en combinaison, de sorte que l'opérateur peut créer et choisir ses propres séquences de traitements. L'opérateur peut choisir d'utiliser les systèmes dans un ordre ou un autre, faire des répétitions de certains traitements, et ainsi de suite.

2 La machine peut être configurée de différentes manières, afin de traiter des petites pièces (de l'ordre de 1 à 10 cm) ou des grandes pièces (de l'ordre de 0,1 à 1 m, voir plus).
En outre, les pièces traitées peuvent être réalisées en différents matériaux :
métalliques, céramiques, composites, plastiques, etc.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention, prises isolément ou en combinaison :
- Les systèmes de traitement sont utilisables sélectivement pour traiter la ou les pièces, soit séparément des autres systèmes, soit simultanément à l'un ou plusieurs des autres systèmes.
- La séquence d'utilisation des systèmes de traitement est paramétrable, avec un ordre d'utilisations et/ou un nombre d'utilisations variables.
- Les systèmes de traitement sont utilisables pour traiter directement la ou les pièces.
- Le système laser est distinct du système générateur de plasma.
- La machine comprend un système de protection du système laser, plus précisément de la fenêtre permettant l'entrée du faisceau laser dans l'enceinte.
- Le système de protection comprend un cache mobile devant le système laser.
- Le système de protection comprend un film transparent défilant devant le système laser.
- Le système de protection comprend des parois internes qui isolent optiquement le chemin du faisceau laser issu du système laser du reste de l'enceinte, et qui protège des flux venant des systèmes de traitement.
- Le système de protection comprend une chambre fixée sur une paroi de l'enceinte et formée entre la fenêtre du système laser et les pièces à traiter, cette chambre étant dotée d'une ouverture vers les pièces afin de définir un angle d'ouverture inférieur à 45 degrés entre la fenêtre et l'enceinte.
- Le système laser comprend une unique source laser.
- Le système laser comprend plusieurs sources laser.
- Le système laser comprend une ou plusieurs sources laser à impulsions, par exemple des durées d'impulsion de l'ordre de la femtoseconde, la picoseconde ou la nanoseconde.
- La source laser est mono-spectrale.
- La source laser est multi-spectrale (choix de la longueur d'onde en fonction du matériau).
- Les sources lasers sont identiques (même longueur d'onde, même durée d'impulsion, même polarisation, même forme de faisceau).
- Les sources lasers sont différentes (longueurs d'onde et/ou durées d'impulsion et/ou polarisation et/ou formes de faisceau différentes).

3 - Le faisceau laser peut présenter des états de polarisation vectoriels multiples (par exemple polarisation de type azimuthale, radiale, vortex, etc).
- Le faisceau laser est orientable avec une incidence oblique ou orthogonale sur la ou les pièces.
- Le système de transport est apte à déplacer la ou les pièces de telle sorte que deux zones de traitement successives soient jointives.
- Le système laser comporte un dispositif de correction du trajet et/ou de la forme et/ou de la focalisation du faisceau laser.
- Le système de transport comprend un plateau rotatif destiné à supporter une ou plusieurs pièces.
- Le système de transport comprend des tourelles montées sur le plateau rotatif et destinés à recevoir une ou plusieurs pièces.
- Les tourelles sont mobiles en rotation par rapport au plateau rotatif.
- Le système de transport comprend des platines montés rotatives sur les tourelles et destinées à supporter les pièces.
- Le système laser est disposé latéralement.
- Le système de transport comprend un dispositif de transport longitudinal destiné à
supporter une ou plusieurs pièces. Le dispositif peut être un chariot, un convoyeur à
rouleaux, un tapis roulant, ou tout autre moyen adapté.
- Le système de transport comporte un dispositif d'encodage en position.
- Le système de transport comporte des repères visuels et un capteur optique apte à
coopérer avec les repères.
L'invention a également pour objet un procédé de traitement de pièces de différentes formes, le procédé comprenant :
a) une étape de mise sous vide d'une enceinte dans laquelle se trouvent la ou les pièces, puis une combinaison des étapes suivantes :
b) une étape de traitement laser de la ou des pièces, et c) une étape de traitement plasma basse pression de la ou des pièces, et/ou d) une étape de réalisation d'un dépôt sous vide sur une ou des pièces.
Le procédé est caractérisé en ce que les différentes étapes a), b), c) et/ou d) sont réalisées dans une même machine, adaptée pour traiter des pièces de différentes formes.
Les étapes b), c) et d) peuvent être réalisées sélectivement, soit séparément des autres étapes, soit simultanément à l'une ou plusieurs des autres étapes, pour traiter la ou les pièces.

4 Avantageusement, les étapes b), c), d) ou leurs combinaisons peuvent être réalisées selon une séquence d'utilisation paramétrable, avec un ordre d'utilisations et/ou un nombre d'utilisations variables.
Description des figures L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, montrant les représentations schématiques suivantes :
[Fig.1] est une vue de dessus d'une machine conforme à l'invention, équipée d'un système de transport rotatif.
[Fig.2] est une vue de côté de la machine de la figure 1, montrant le système de transport équipé de tourelles et le système laser disposé latéralement.
[Fig.3] est une vue analogue à la figure 1, montrant une variante de système de transport.
[Fig.4] est une vue analogue à la figure 2, montrant une autre variante de système de transport et une variante du système laser.
[Fig.5] est une vue de côté, montrant une autre machine conforme à
l'invention, équipée d'un système de transport longitudinal.
[Fig.6] est une vue en élévation (vue de côté ou vue de dessus selon la machine), montrant une première solution de système de protection du système laser.
[Fig.7] est une vue analogue à la figure 6, montrant cette première solution de système de protection dans une autre position.
[Fig.8] est une vue analogue à la figure 6, montrant une deuxième solution de système de protection du système laser.
[Fig.9] est une vue analogue à la figure 8, montrant cette deuxième solution de système de protection en mouvement.
[Fig.10] est une vue analogue à la figure 6, à plus petite échelle, montrant une troisième solution de système de protection du système laser selon une première configuration.
[Fig.11] est une vue analogue à la figure 10, montrant cette troisième solution de système de protection selon une deuxième configuration.
[Fig.12] est une vue analogue à la figure 10, montrant cette troisième solution de système de protection selon une troisième configuration.
[Fig.13] est une vue analogue à la figure 10, montrant le système de protection selon la première configuration, en utilisation.

[Fig.14] montre est une vue analogue à la figure 11, montrant le système de protection selon la deuxième configuration, en utilisation.
[Fig.15] est une vue analogue à la figure 12, montrant le système de protection selon la troisième configuration, en utilisation.

5 [Fig.16] est une vue en élévation (vue de côté ou vue de dessus) d'un système laser, montrant une quatrième solution de système de protection du système laser.
[Fig.17] est une vue d'une pièce cylindrique et du faisceau laser incident, montrant la défocalisation et la déformation du spot du faisceau laser sur la pièce.
[Fig.18] est une vue en perspective d'une pièce cylindrique et du faisceau laser incident, montrant un cas d'incidence oblique et la déformation du spot du faisceau laser sur la pièce.
[Fig.19] est une vue analogue à la figure 18, montrant une zone à traiter contigüe à une zone précédemment traitée.
Description détaillée de l'invention Les figures 1 et 2 montrent une machine (1) conforme à l'invention, conçue pour le traitement de pièces (2) de formes différentes.
Dans le cadre de l'invention, l'expression de formes différentes comprend des pièces de géométries et/ou dimensions différentes. Cette expression ne se limite pas aux pièces ayant une même géométrie mais des dimensions différentes, par exemple des films plats de différentes largeurs. La machine (1) est adaptée pour traiter aussi bien des pièces de forme plate, c'est-à-dire avec une épaisseur très faible (moins de 5%) par rapport aux autres dimensions, que des pièces en volume, c'est-à-dire avec trois dimensions du même ordre de grandeur ou ayant un ordre de grandeur proche. Les pièces peuvent être de révolution (par exemple des cylindres), ou encore des parallélépipèdes. Enfin, les pièces peuvent être de forme irrégulière, c'est-à-dire des solides composés de surfaces n'étant pas forcément orthogonales entre elles, ou ayant des côtés de dimensions inégales.
La machine (1) selon l'invention est conçue pour réaliser des traitements de surface sur les pièces (2). Les traitements de surface font partie du domaine d'expertise du demandeur, et peuvent inclure sans toutefois s'y limiter les traitements suivants : dépôt chimique d'un film mince, activation, décapage ou nettoyage, texturation (c'est à dire la réalisation de motifs en relief à la surface de la pièce, ces motifs ayant des dimensions de l'ordre du nanomètre jusqu'au dixième de mètre), traitement thermique (c'est-à-dire la modification de la structure cristalline d'un métal via un cycle de température prédéterminé).

6 Ces traitements sont dits de surface, ou traitements superficiels, dans la mesure où la zone d'effet de ces traitements se limite au plus à quelques dixièmes de millimètres sous la surface de la pièce, et qu'ils n'ont pas pour objectif de traiter une pièce à
c ur, c'est-à-dire dans la profondeur de la pièce de manière à ce que l'intégralité de la matière ait subit le traitement.
La machine (1) comprend une enceinte (10), un système de mise sous vide (20), un système générateur de plasma (30), un système de dépôt sous vide (40), un système de transport (50), un système laser (60) et un système de protection (70).
En alternative, la machine (1) peut comporter un système générateur de plasma (30) mais pas de système de dépôt sous vide (40), ou bien comporter un système de dépôt sous vide (40) mais pas de système générateur de plasma (30).
En général, une telle machine (1) comporte également un système de chauffage pour le dégazage des pièces (2) et de l'intérieur de l'enceinte (10) avant tout autre traitement. La machine (1) comporte également un système d'injection de gaz purs ou mélanges de gaz afin d'introduire dans l'enceinte (10) de façon contrôlée les gaz nécessaires aux traitements. Dans un but de simplification, ni le système de chauffage ni le système d'injection de gaz ne sont représentés sur les figures.
Avantageusement, les systèmes (10-70) sont utilisables séparément ou simultanément à
l'un ou plusieurs des autres systèmes (10-70).
- Par exemple, l'opérateur peut choisir d'utiliser le système laser (60) alors que l'enceinte (10) est sous vide, en utilisant le système de mise sous vide (20).
- Selon un autre exemple, l'opérateur peut choisir de faire un traitement avec le système plasma (30) sur une première pièce (2) simultanément à un traitement avec le système laser (60) sur une seconde pièce (2).
De plus, l'ordre d'utilisation et le nombre d'utilisations des différents systèmes (10-70) sont paramétrables selon différentes séquences :
- Par exemple, l'opérateur peut choisir de faire un traitement avec le système laser (60), puis déplacer les pièces jusqu'au système de traitement plasma (30).
- Selon un autre exemple, l'opérateur peut choisir de faire un premier dépôt en utilisant le système de dépôt sous vide (40), puis un traitement laser avec le système laser (60), puis un second dépôt avec le système de dépôt sous vide (40).
L'enceinte (10) a une forme parallélépipédique, avec deux parois horizontales parallèles constituant le dessus et le dessous de l'enceinte (10), ainsi que quatre parois verticales deux à deux parallèles constituant les côtés de l'enceinte (10). Bien entendu, les parois peuvent être de formes différentes sans sortir du cadre de l'invention. On peut imaginer par

7 exemple une enceinte (10) cylindrique comportant une seule paroi verticale cylindrique.
Cette enceinte (10) peut comporter un seul compartiment (11), comme illustré
sur les figures 1 et 2, ou plusieurs compartiments (11) comme illustré sur la figure 5.
Le système de mise sous vide (20) est destiné à évacuer l'atmosphère présente dans l'enceinte (10). Le système (20) peut réaliser un vide d'air, c'est-à-dire d'une extraction de l'air présent dans l'enceinte (10) afin qu'il y règne une pression pouvant aller par exemple de 10-2Pa jusqu'à 10-9 Pa.
Le système de traitement plasma (30) peut servir à réaliser un décapage des pièces (2) afin de les nettoyer en vue d'un autre traitement ultérieur. Egalement, le système (30) peut servir à activer une surface de façon à ce qu'elle puisse réagir à un autre traitement ultérieur, comme peut l'être un effluvage pour des matières plastiques ou céramiques. En combinaison avec le système d'injection de gaz, le système de traitement plasma (30) peut servir pour réaliser des dépôts de type PACVD ( plasma assisted chemical vapor deposition , Dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma en français).
Le système de dépôt sous vide (40) est destiné à réaliser un dépôt à la surface des pièces (2). Par exemple, le système (40) peut être conçu pour un dépôt PACVD ou PVD ( physical vapor deposition en anglais, Dépôt physique en phase vapeur)> en français). Le système de dépôt sous vide (40) peut éventuellement être utilisé pour décaper les pièces (2) s'il fournit suffisamment d'espèces ionisées, comme c'est par exemple le cas pour une source de dépôt par arc.
Le système de transport (50) est conçu pour recevoir les pièces (2) et les déplacer dans l'enceinte (10). Ce système de transport (50) peut être construit de différentes manières.
Sur l'exemple des figures 1 et 2, le système (50) comprend un plateau (51) tournant autour d'un axe central vertical, et des tourelles (52) montées tournantes sur le plateau (51) autour d'axes verticaux parallèles à l'axe central, formant un carrousel supportant une ou plusieurs pièces (2). Les tourelles (52) permettent d'exploiter la plus grande hauteur possible de l'enceinte (10), notamment pour traiter des petites pièces (2). Le plateau (51) et les tourelles (52) peuvent tourner dans le même sens ou en sens inverse. Les tourelles (52) peuvent être motorisées indépendamment, permettant ainsi de mettre en rotation le plateau (51) et les tourelles (52) séparément ou simultanément. En variante, les tourelles (52) peuvent être montées de manière fixe sur le plateau (51). Selon une autre variante, le plateau (51) peut être dépourvu de tourelles (52).
Selon l'invention, la machine (1) est également équipée du système laser (60), comprenant une source laser (61) émettant un faisceau laser (62). La source laser (61) peut être à
impulsion et émettre des pulses dont les durées sont de l'ordre de la femtoseconde, la

8 picoseconde ou la nanoseconde. La source laser (61) peut être multi-spectrale (choix de la longueur d'onde en fonction du matériau).
Comme illustré sur la figure 2, le système laser (60) peut comprendre plusieurs sources laser (61) afin de pouvoir traiter plusieurs pièces (2) à la fois, ou plusieurs zones d'une grande pièce (2). Les sources lasers (61) peuvent être identiques (même longueur d'onde, même durée d'impulsion, même polarisation, même forme de faisceau ) ou différentes (longueurs d'onde et/ou durées d'impulsion et/ou polarisation et/ou formes de faisceau différentes). Par la suite, il ne sera fait référence qu'a la source laser (61), même s'il peut y en avoir plusieurs.
Le système laser (60) comprend une fenêtre (63), qui est optiquement transparente par rapport au faisceau (62), et qui marque la transition entre le système laser (60) et l'enceinte (10).
Le système (60) comprend différents dispositifs optiques, notamment un dispositif de focalisation et de correction (65) du faisceau (62), permettant de concentrer l'énergie du faisceau (62) à une distance choisie dudit dispositif (65). Il est nécessaire de modifier la focalisation lorsque les pièces (2) à traiter sont de dimensions différentes, et que la distance entre la surface d'une pièce (2) et le système laser (60) n'est pas la même d'une pièce (2) à l'autre.
Le système (60) comprend également un dispositif de déflexion (66) destiné à
orienter le faisceau laser (62) et à balayer la surface de la pièce (2) à traiter.
Le système laser (60) peut être utilisé de différentes manières et en vue d'objectifs différents :
- Texturation avec ablation de matière de la pièce (2) afin de créer des cavités à la surface de la pièce (2). Les cavités peuvent être disposées selon un motif discret, c'est-à-dire que les cavités sont disjointes les unes des autres. En alternative, les cavités peuvent être disposées selon un motif continu, c'est-à-dire que les cavités sont reliées les unes aux autres. Selon une autre alternative, les cavités peuvent comprendre un mélange de motifs discret et continu.
- Nanotexturation sans ablation de matière. Dans ce mode d'utilisation, les impulsions du faisceau laser (62) engendrent une redistribution de la matière et des motifs nanométriques se forment à la surface de la pièce. Selon les conditions opératoires, les nanomotifs peuvent être en creux, en bosse ou même les deux. Ceci peut être utilisé pour augmenter la surface spécifique de la pièce (2) par exemple.
- Traitement de surface sans ablation de matière, modifiant la structure cristalline de la matière.

9 - Traitement de surface sans ablation de matière, modifiant la topographie de la matière.
- Modification chimique de la matière, par exemple lorsque le traitement laser est réalisé en présence d'un gaz pur réactif.
D'autres traitements pourront être mis en oeuvre sans sortir du cadre de l'invention.
La machine (1) peut également comprendre un système de protection (70) destiné
à
protéger la fenêtre (63) du système laser. En effet, si la machine (1) combine avantageusement les différents systèmes de traitement (20-60) détaillés ci-dessus, il en résulte que lesdits systèmes peuvent être gênants l'un pour l'autre. En particulier, la fenêtre (63) du système laser (60) doit rester la plus transparente possible afin de garantir l'efficacité du traitement laser. Cette perte de transparence peut provenir de dépôts sur la fenêtre (63), provenant de la matière ablatée lors de la texturation laser des pièces (2), ou bien du système de dépôt sous vide (40), voire du système générateur de plasma (30). La protection de la fenêtre (63) peut donc être un avantage majeur pour la machine (1), non seulement pour la performance des traitements laser à réaliser, mais également en termes de taux de disponibilité de la machine (1), si les opérations de maintenance visant à nettoyer ou remplacer la fenêtre (63) sont moins fréquentes.
En pratique, la machine (1) permet la mise en oeuvre de différents procédés, comprenant :
a) une étape de mise sous vide de l'enceinte (10), puis une combinaison des étapes suivantes :
b) une étape de traitement laser des pièces (2), et c) une étape de traitement plasma des pièces (2), et/ou d) une étape de réalisation d'un dépôt sous vide sur les pièces (2).
Avantageusement, les différentes étapes a) à d) peuvent être réalisées dans la même machine (1), adaptée pour traiter des pièces (2) de différentes formes, avec une grande polyvalence.
Les étapes a) et b) sont toujours présentes dans le procédé, avec complément soit l'étape c), soit l'étape d), soit les deux étapes c) et d). L'ordre des étapes b), c) ou d) n'est pas chronologique.
L'étape a) est préalable aux autres étapes b), c) ou d).
Les étapes b), c) et d) peuvent être réalisées sélectivement pour traiter la ou les pièces, soit séparément des autres étapes, soit simultanément à l'une ou plusieurs des autres étapes.
Les étapes b), c), d) ou leurs combinaisons peuvent être réalisées selon une séquence d'utilisation paramétrable, avec un ordre d'utilisations et/ou un nombre d'utilisations variables. Par exemple, l'étape b) peut être réalisée plusieurs fois avant de réaliser l'étape c) et/ou d).
D'autres modes de réalisation d'une machine (1) conforme à l'invention sont montrés aux figures 3 à 17. Certains éléments constitutifs de la machine (1) sont comparables à ceux 5 du premier mode de réalisation décrit plus haut et, dans un but de simplification, portent les mêmes références numériques.
La figure 3 montre un système de transport (50) comprenant uniquement un plateau rotatif (51), sans tourelles (52). Le plateau (51) forme un carrousel sur lequel sont disposées une ou plusieurs pièces (2). Cette configuration est avantageuse pour traiter des pièces (2) de

10 grandes dimensions.
La figure 4 montre un système laser (60) muni d'une unique source (61) et d'un dispositif de répartition et/ou d'orientation (67) du faisceau laser (62), de façon à
traiter simultanément plusieurs petites pièces (2), ou bien plusieurs zones d'une même grande pièce (2). Ce dispositif (67) de répartition et/ou d'orientation peut être basé sur une division du faisceau (62), par exemple en utilisant des miroirs semi-réfléchissant comme illustré sur la figure 4, ou encore sur une déflection du faisceau (62), par exemple en utilisant des prismes mis en rotation de façon à ce que les facettes des prismes orientent le faisceau (62) successivement en direction d'une zone (ou une pièce) puis vers une autre. Dans la suite du document, il sera fait référence au dispositif de répartition (67), sans préciser s'il s'agit d'un dispositif de division ou de déflection du faisceau (62).
Lorsque le système de transport (50) comprend un carrousel, le système laser (60) peut avantageusement être disposé latéralement. A la différence des machines (1) dont le système laser (60) est disposé au-dessus, cette configuration permet de traiter des pièces (2) dites en volume , par opposition à des pièces qui sont simplement plates, comme des disques ou des films par exemple.
La figure 4 montre aussi des tourelles (52) équipées de platines (53) elles-mêmes mobiles en rotation, de sorte que trois rotations pourraient être pilotées simultanément ou séparément en fonction des besoins: plateau (51), tourelles (52) et/ou platines (53).
La figure 5 montre une autre construction de machine (1), comprenant un système de transport (50) longitudinal et plusieurs compartiments (11).
Le système de transport longitudinal (50) comprend un chariot (54) supportant les pièces (2) et des rouleaux (55) supportant le chariot (54). En alternative, le système de transport (50) longitudinal peut comprendre un tapis roulant, un convoyeur à rouleaux (55) sans chariot, un chariot (54) associé à une vis sans fin, ou tout autre dispositif adapté.

11 Les compartiments (11) de l'enceinte (10) sont séparés par des parois intérieures verticales munies de vannes (12), permettant de cloisonner ou faire communiquer les compartiments (11) voisins. Cette construction est avantageuse pour protéger l'un des systèmes (20-60) d'une pollution générée par l'utilisation d'un des autres systèmes. Le système plasma (30) est monté sur la paroi supérieure d'un premier compartiment (11), le système de dépôt sous vide (40) est monté sur la paroi supérieure d'un deuxième compartiment (22), et le système laser (60) est monté sur la paroi supérieure d'un troisième compartiment (11).
D'autres configurations peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention.
Seul un système de mise sous vide (20) est représenté dans un but de simplification. Une telle machine (1) comporte en général plusieurs systèmes de mise sous vide (20), car pendant un traitement, un compartiment (11) peut être isolé des autres compartiments (11).
Il faut alors que ce compartiment (11) dispose de son système (20) de pompage.
La même chose est vraie pour les systèmes de chauffage et d'injection de gaz.
Les figures 6 à 16 montrent différentes variantes de systèmes de protection (70) du système laser (60). Les solutions imaginées pour être intégrées au système de protection (70) sont nombreuses, et peuvent être utilisées en combinaison afin de tirer parti des avantages de chacune et d'augmenter l'efficacité de la protection globale résultante.
Sur les figures 6 et 7, le système (70) comprend un cache (71) mobile devant la fenêtre (63), entre une position ouverte où le cache (71) est écarté de la fenêtre (63), lorsque le système laser (60) est en utilisation, et une position fermée où le cache (71) est positionné devant la fenêtre (63), lorsque le système laser (60) n'est pas en cours d'utilisation alors qu'un autre système est utilisé. Ainsi la durée d'exposition de la fenêtre (63) à des projections provenant d'autres systèmes est réduite. Ce cache (71) peut être une plaque de la forme de la fenêtre (63), mue en translation par un vérin (72). Toute autre solution technique pertinente peut également être considérée, comme par exemple un diaphragme.
Sur les figures 8 et 9, le système (70) comprend un film (73) mobile devant la fenêtre (63) entre deux rouleaux (74). Ce film (73) doit être optiquement transparent par rapport au faisceau (62) et apporter le moins de perturbations optiques audit faisceau (62). Ce film (73) vise à collecter les projections qui peuvent parvenir des autres systèmes (20-50), ou des pièces (2) à traiter si une texturation par ablation est en cours.
Avantageusement, l'opérateur peut choisir de laisser le film (73) en position fixe et de le faire défiler uniquement lorsqu'il estime que le film (73) a reçu trop de projections, ou alors de le faire défiler en continu afin de garantir une transparence maximale du film (73) en permanence.
Une avance automatique après une certaine durée peut également être envisagée.

12 Sur les figures 10 à 15, le système de protection (70) comprend une chambre (75) munie d'une ouverture (76) et disposée devant la fenêtre (63). Il s'agit ici d'une solution géométrique visant à augmenter l'écart entre la fenêtre (63) et l'ouverture (76) d'entrée du faisceau (62) dans l'enceinte (10). La chambre (75) définit un angle solide caractérisé par le ratio entre la longueur de la chambre (75) et la largeur de l'ouverture (76). Si cet angle est trop ouvert, comme montré sur les figures 10 et 13, les projections provenant des traitements n'ont pas de difficultés à pénétrer cette chambre (75) et à venir se déposer sur la fenêtre (63). Mais si l'angle est fermé, comme illustré sur les figures 12 et 15, la chambre (75) constitue un tunnel que les projections n'arrivent pas à remonter, évitant ainsi leur dépôt sur la fenêtre (63). De préférence, la chambre (75) définit un angle d'ouverture inférieur à 45 degrés entre la fenêtre (63) et l'ouverture (76). Encore de préférence, cet angle d'ouverture est l'angle d'ouverture latéral, par distinction avec l'angle d'ouverture vertical.
Sur la figure 16, le système de protection (70) est réalisé en prévoyant un angle oblique entre le faisceau (62) et la fenêtre (63), et un angle d'incidence oblique entre le faisceau laser (62) et la surface des pièces à traiter (2). De cette façon, les projections issues de la texturation sont émises dans une direction qui n'est pas celle de la fente de passage du faisceau laser (62) à travers la fenêtre (63). Les projections dirigées vers la fenêtre (63) sont ainsi réduites, voire éliminées.
Dans une variante de cette version du système de protection, on garde un angle orthogonal de franchissement de la fenêtre (63) par le faisceau laser (62) et le combine à une incidence oblique sur la surface de la pièce (2). Ceci peut par exemple être obtenu en désaxant le faisceau laser (62) par rapport au centre du plateau rotatif (51) ou en inclinant la fenêtre (63) par rapport à la paroi de l'enceinte (10).
En variante non représentée, le système de protection (70) peut comprendre des parois disposées entre la fenêtre (63) et l'enceinte (10), de façon à isoler optiquement le chemin du faisceau laser (62) et ainsi protéger la fenêtre (63) des projections.
Les figures 17 et 18 illustrent l'intérêt de munir le système laser (60) d'un dispositif de correction de trajectoire, de focalisation ou de forme. En particulier, ce dispositif peut être utilisé lors du traitement de pièces (2) ne présentant pas une surface orthogonale par rapport au faisceau (62). La figure 17 montre un faisceau (62), projeté sur une surface de la pièce (2) qui n'est pas orthogonale avec la direction du faisceau (2). Pour faciliter la compréhension, le faisceau (62) est représenté parallèle et de section circulaire. On voit sur la figure 18 que le spot (68) résultant de la projection du faisceau (62) sur la pièce (2) n'est pas un cercle mais une ellipse. Ceci est problématique, en particulier si le but du

13 traitement laser est de réaliser une texturation comprenant des cavités circulaires. Dans ce contexte, le dispositif de correction permet de modifier la forme du faisceau laser (62) de façon à, dans cet exemple, corriger la déformation induite par la surface. Le système laser (60) peut inclure un module de mise en forme avant le dispositif de correction, afin d'obtenir par exemple des structures non circulaires déterminées.
La figure 17 montre aussi que la localisation du point d'impact du faisceau (62) sur la pièce (2) a un impact sur la distance à parcourir entre le spot (68) et la source laser (61). Si le faisceau (62) est décalé vers la droite de la pièce (2), alors la distance à
parcourir est plus grande. En réalité, le faisceau (62) n'est pas strictement parallèle mais est convergent, de façon à être focalisé sur la surface de la pièce (2). Si le chemin à parcourir par le faisceau (62) a une longueur variable, alors la focalisation est perdue. Il est donc judicieux de munir le système (60) d'un dispositif de correction de la focalisation.
La figure 19 montre une pièce (2) cylindrique dont une partie a déjà été
traitée et dont une nouvelle zone (64) est prête à être traitée. La machine (1) pouvant être destinée à traiter une surface importante d'une ou des pièces (2), il convient de faire défiler cette surface devant le ou les systèmes (20-60) en utilisation. Le système de transport (50) est donc conçu de façon à déplacer la pièce (2) de sorte que deux zones de traitement (64) successives soient contiguës. Ce point sera plus particulièrement illustré en prenant pour exemple le traitement laser, bien que cette caractéristique du système de transport (50) puisse être mise en oeuvre avec les autres systèmes (30, 40).
La réalisation d'un traitement laser implique que la surface de la pièce (2) doit être positionnée en regard de la fenêtre (63) du système laser (60). Le système laser (60) comprend des dispositifs optiques complexes, nécessitant un ajustement mécanique et une stabilité importants. Le boîtier du système laser (60) est positionné de façon fixe. Le déplacement relatif du faisceau (62) par rapport à la pièce (2) est réalisé en déplaçant les dispositifs optiques du système laser (60) et/ou en déplaçant la pièce (2) à
traiter. Il en découle que le traitement des pièces (2) se fait généralement par zones (64) successives, avec éventuellement plusieurs zones (64) traitées en parallèle par plusieurs faisceau laser (62). Le système laser (60) traite la partie de la pièce (2) qui lui est apparente. La pièce (2) est déplacée de façon à mettre une zone à traiter suivante en regard du système laser (60).
De préférence, ce déplacement est opéré simultanément au traitement en cours.
En alternative, ce déplacement peut être opéré en alternance avec le traitement.
Ceci est illustré sur la figure 19, où on voit qu'une partie d'une pièce (2) cylindrique a déjà été traitée et qu'une nouvelle zone (64) est prête à être traitée.

14 La précision de positionnement de la pièce (2) peut par exemple être augmentée au moyen d'un dispositif d'encodage de la position, comprenant par exemple un codeur disposé au sein de la chaîne cinématique mettant en mouvement le plateau (51) ou le ou les chariots (54). En alternative ou en complément, on peut prévoir des repères visuels aptes à coopérer avec un ou des capteurs optiques. Ces repères visuels peuvent par exemple être des marques réalisées sur la pièce (2) de façon à être repérées par une caméra. On peut également envisager que les repères visuels soient les zones déjà traitées elles-mêmes, si ces zones présentent une couleur ou une texture différente qui puisse être détectée par un capteur ou par une caméra, avec par exemple l'utilisation d'une lumière polarisée ou ayant une longueur d'onde choisie.
La pièce (2) peut être mobile en continu en regard du système laser (60), sans que cela ne change l'interprétation des dispositions expliquées ci-avant. La zone (64) en cours de traitement devient alors une zone de superficie plus petite, et actualisée beaucoup plus fréquemment.
Par ailleurs, la machine (1) peut être conformée différemment des figures 1 à
19 sans sortir du cadre de l'invention, qui est défini par les revendications. En outre, les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation et variantes mentionnés ci-dessus peuvent être, en totalité ou pour certaines d'entre elles, combinées entre elles.
Ainsi, la machine (1) peut être adaptée en termes de coût, de fonctionnalités et de performance.

Claims (23)

Revendications

1. Machine (1) de traitement de pièces (2) de différentes formes, comprenant :
- une enceinte (10) ;
- un système de mise sous vide (20) ;
- des systèmes de traitement (30, 60 ; 40, 60 ; 30, 40, 60), incluant un système générateur de plasma (30) et/ou un système de dépôt sous vide (40) ; et - un système de transport (50) apte à déplacer la ou les pièces (2) dans l'enceinte (10), quelle que soit la forme de ces pièces (2) ;
caractérisée en ce que les systèmes de traitement (30, 60 ; 40, 60 ; 30, 40, 60) incluent un système laser (60) conçu pour traiter la ou les pièces (2) disposées dans l'enceinte (10).

2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que les systèmes de traitement (30, 60 ; 40, 60 ; 30, 40, 60) sont utilisables sélectivement pour traiter la ou les pièces (2), soit séparément des autres systèmes, soit simultanément à l'un ou plusieurs des autres systèmes.

3. Machine (1) selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisée en ce que la séquence d'utilisation des systèmes de traitement (30, 60 ; 40, 60 ; 30, 40, 60) est paramétrable, avec un ordre d'utilisations et/ou un nombre d'utilisations variables.

4. Machine (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de protection (70) du système laser (60).

5. Machine (1) selon la revendication 4, caractérisée en ce que le système de protection (70) comprend un cache (71) mobile devant le système laser (60).

6. Machine (1) selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que le système de protection (70) comprend un film transparent (73) défilant devant le système laser (60).

7. Machine (1) selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que le système de protection (70) comprend des parois internes qui isolent optiquement le chemin du faisceau laser (62) issu du système laser (60) du reste de l'enceinte (10), et qui protège des flux venant des systèmes de traitement (30, 60 ; 40, 60 ; 30, 40, 60).

8. Machine (1) selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le système de protection (70) comprend une chambre (75) fixée sur une paroi de l'enceinte (10) et formée entre la fenêtre (63) du système laser (60) et les pièces à traiter, cette chambre étant dotée d'une ouverture (76) vers les pièces afin de définir un angle d'ouverture inférieur à 45 degrés entre la fenêtre (63) et l'enceinte (10).

9. Machine (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système laser (60) comprend une source laser (61) à impulsions.

10. Machine (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le faisceau laser (62) est orientable avec une incidence oblique ou orthogonale sur la ou les pièces (2).

11. Machine (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système de transport (50) est apte à déplacer la ou les pièces de telle sorte que deux zones de traitement (64) successives soient jointives.

12. Machine (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système laser (60) comporte un dispositif de correction du trajet et/ou de la forme et/ou de la focalisation du faisceau laser (62).

13. Machine (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système de transport (50) comporte un dispositif d'encodage en position.

14. Machine (1) selon l'une des revendications précédentes 1 à 13, caractérisée en ce que le système de transport (50) comprend un plateau rotatif (51) destiné à
supporter une ou plusieurs pièces (2).

15. Machine (1) selon la revendication 14, caractérisée en ce que le système de transport (50) comprend des tourelles (52) montées sur le plateau rotatif (51) et destinés à recevoir une ou plusieurs pièces.

16. Machine (1) selon la revendication 15, caractérisée en ce que les tourelles (52) sont mobiles en rotation par rapport au plateau rotatif (51).

17. Machine (1) selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisée en ce que le système de transport (50) comprend des platines (53) montés rotatives sur les tourelles (52) et destinées à supporter les pièces (2).

18. Machine (1) selon l'une des revendications 14 à 17, caractérisée en ce que le système laser (60) est disposé latéralement.

19. Machine (1) selon l'une des revendications précédentes 1 à 13, caractérisée en ce que le système de transport (50) comprend un dispositif de transport longitudinal (54, 55) destiné à supporter une ou plusieurs pièces (2).

20. Machine (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système de transport (50) comporte des repères visuels et un capteur optique apte à
coopérer avec les repères.

21. Procédé de traitement de pièces (2) de différentes formes, le procédé
comprenant :
a) une étape de mise sous vide d'une enceinte (10) dans laquelle se trouvent la ou les pièces (2), puis une combinaison des étapes suivantes :
b) une étape de traitement laser de la ou des pièces (2), et c) une étape de traitement plasma basse pression de la ou des pièces (2), et/ou d) une étape de réalisation d'un dépôt sous vide sur une ou des pièces (2) ;
caractérisé en ce que les différentes étapes sont réalisées dans une même machine (1), adaptée pour traiter des pièces (2) de différentes formes.

22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que les étapes b), c) et d) sont réalisées sélectivement pour traiter la ou les pièces, soit séparément des autres étapes, soit simultanément à l'une ou plusieurs des autres étapes.

23. Procédé selon la revendication 21 ou 22, caractérisé en ce que les étapes b), c), d) ou leurs combinaisons sont réalisées selon une séquence d'utilisation paramétrable, avec un ordre d'utilisations et/ou un nombre d'utilisations variables.