FR2910977A1 - Optical device for focalizing a laser beam, comprises an optical block having a first plane mirror receiving the laser beam and reflecting the beam on an optical element, and an articulated optical block having two superimposed parts - Google Patents

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Abstract

The optical device for focalizing a laser beam, comprises an optical block (10) having a first plane mirror (11) receiving the laser beam and reflecting the beam on an optical element (13), and an articulated optical block (15) having two superimposed parts rotating one another around a first axis of rotation axis. The block is movable in a plane. The first part comprises a second plane mirror and the second part comprises a third plane mirror. The first part and optical block are connected one another by a hollow branch of length (d). The second part is connected to an entrance. The optical device for focalizing a laser beam, comprises an optical block (10) having a first plane mirror (11) receiving the laser beam and reflecting the beam on an optical element (13), and an articulated optical block (15) having two superimposed parts rotating one another around a first axis of rotation axis. The block is movable in a plane. The first part comprises a second plane mirror and the second part comprises a third plane mirror. The first part and optical block are connected one another by a hollow branch of length (d). The second part is connected to an entrance of the optical block through the hollow branch. The optical block entrance comprises a fourth plane mirror. Each fourth, third and second plane mirrors are intended to receive the laser beam and to reflect it towards the subsequent plane mirror in a direction of propagation of beam. The optical block is mounted on a guiding system, and moving in translation in a plane (X, Y), when its entrance moves in rotation around a second axis of rotation. A fifth plane mirror is arranged to receive the laser beam and reflect it towards the fourth mirror. The laser beam is produced using a source having a wavelength (lambda ) of >= 8 mu m. The first and second parts comprise a hollow support element on which the plane mirror is mounted, and a rotatable guiding element present between them. The hollow support element is removably or irremovably attached to the hollow branch. The entrance of the block and first part are motorized in a manner to involve displacement of the optical block. A reinforced branch is mounted in rotation to ends of the device for supporting the articulated optical block.

Description

DISPOSITIF OPTIQUE DE FOCALISATION D'UN FAISCEAU LASEROPTICAL DEVICE FOR FOCUSING A LASER BEAM

La présente invention concerne un dispositif optique de focalisation d'un faisceau laser. L'invention concerne également un système de découpe laser et un système de soudure laser comprenant un tel système optique de focalisation d'un faisceau laser. On connaît des systèmes de découpe laser mettant en oeuvre des lasers industriels tels que des lasers CO2 de forte puissance pour découper, souder, marquer ou percer des pièces planes. Ces systèmes sont utilisés pour l'usinage de pièces ayant des formes particulières dans des domaines aussi variés que l'aéronautique, le secteur automobile, et l'industrie en général. L'avantage de ces systèmes est que seul le faisceau laser est en contact avec la pièce au cours de l'usinage. Il n'y a donc pas de contact physique entre un outil de découpe et la pièce à usiner comme dans les machines d'usinage mécanique. Les dommages (déchirures, impacts, ...) généralement causés à la surface de la pièce à usiner par la mise en oeuvre de ces machines outils sont par conséquent totalement absents. Typiquement, un tel système de découpe laser comprend un support plan de travail au dessus duquel est déplacée une tête optique de focalisation d'un faisceau laser. Le faisceau laser est émis par une source laser telle qu'un laser à CO2 et le mouvement de la tête de focalisation est commandé par un automate programmable, ou par commande numérique ou tout autre système de pilotage. La Figure 1 est une représentation schématique du chemin optique suivi par un faisceau laser sur un système de découpe laser de l'art antérieur. Le faisceau laser 1 émis par une source laser est envoyé sur un premier miroir plan 2 mobile en translation le long d'un axe X. Ce faisceau est alors renvoyé vers un deuxième miroir plan 3 mobile en translation le long d'un axe Y. Le faisceau laser 1 ainsi renvoyé est alors focalisé au moyen d'une lentille 4 à la surface de la pièce à découper.  The present invention relates to an optical device for focusing a laser beam. The invention also relates to a laser cutting system and a laser welding system comprising such an optical system for focusing a laser beam. There are known laser cutting systems using industrial lasers such as high power CO2 lasers to cut, weld, mark or drill flat parts. These systems are used for the machining of parts with particular shapes in fields as varied as aeronautics, the automotive sector, and industry in general. The advantage of these systems is that only the laser beam is in contact with the part during machining. There is therefore no physical contact between a cutting tool and the workpiece as in mechanical machining machines. Damage (tears, impacts, ...) generally caused to the surface of the workpiece by the implementation of these machine tools are therefore completely absent. Typically, such a laser cutting system comprises a work plane support over which is moved an optical focusing head of a laser beam. The laser beam is emitted by a laser source such as a CO2 laser and the movement of the focusing head is controlled by a programmable controller, or by numerical control or any other control system. Figure 1 is a schematic representation of the optical path followed by a laser beam on a laser cutting system of the prior art. The laser beam 1 emitted by a laser source is sent onto a first plane mirror 2 that can be displaced in translation along an axis X. This beam is then sent back to a second plane mirror 3 that can be displaced in translation along a Y axis. The laser beam 1 thus returned is then focused by means of a lens 4 on the surface of the piece to be cut.

Le déplacement des miroirs plans 2, 3 permet de déplacer le point de focalisation 5 du faisceau laser 1 dans le plan (X, Y) pour atteindre n'importe quel point de la pièce à usiner. Grâce à la directivité du faisceau laser 1, il est possible d'effectuer des découpages de très haute précision, le diamètre du point de focalisation du faisceau laser pouvant atteindre des valeurs de l'ordre de deux dixièmes de millimètre. Cependant, on observe que la qualité de la découpe n'est pas uniforme à la surface de la pièce à usiner. En effet, plus on s'éloigne de la sortie de la source laser, moins la qualité de la découpe laser est bonne.  The displacement of the plane mirrors 2, 3 makes it possible to move the focusing point 5 of the laser beam 1 in the plane (X, Y) to reach any point of the workpiece. Thanks to the directivity of the laser beam 1, it is possible to perform very high precision cutting, the diameter of the focus point of the laser beam can reach values of the order of two tenths of a millimeter. However, it is observed that the quality of the cut is not uniform on the surface of the workpiece. Indeed, the further one gets away from the output of the laser source, the less the quality of the laser cutting is good.

Cette dégradation de la précision de la découpe s'explique par la divergence naturelle du faisceau laser. La taille du point de focalisation du faisceau étant relativement proportionnelle au diamètre d'arrivée du faisceau sur la lentille de focalisation, la densité d'énergie au point de focalisation varie donc selon la distance séparant la lentille de focalisation du point de sortie de la source laser émettrice. On observe ainsi sur la Figure 1 que le point de focalisation 6 du faisceau laser 1 correspondant au chemin optique 7 le plus long est de plus grand diamètre que le point de focalisation 5 du faisceau laser 1 correspondant à un chemin optique plus court 8.  This degradation of the precision of the cut is explained by the natural divergence of the laser beam. Since the size of the focal point of the beam is relatively proportional to the beam arrival diameter on the focusing lens, the energy density at the focusing point therefore varies according to the distance between the focusing lens and the point of exit from the source. emitting laser. It can thus be seen in FIG. 1 that the focusing point 6 of the laser beam 1 corresponding to the longest optical path 7 is larger in diameter than the focusing point 5 of the laser beam 1 corresponding to a shorter optical path 8.

La variation de densité d'énergie résultante entre ces deux points de focalisation 5, 6 ne permet pas l'obtention d'une qualité constante d'usinage. Il est alors nécessaire de réduire la vitesse de découpe pour améliorer la qualité de découpe d'une pièce.  The resulting variation in energy density between these two focusing points 5, 6 does not allow to obtain a constant quality of machining. It is then necessary to reduce the cutting speed to improve the cutting quality of a part.

Néanmoins, la qualité de découpe reste non uniforme à la surface de la pièce et le temps de découpe étant plus long, il est plus onéreux. Des solutions ont été proposées par exemple avec l'ajout d'éléments optiques comme des télescopes ou des collimateurs, ou encore des chemins optiques dits "à trombone" ou encore des miroirs déformants. Toutefois, ces éléments optiques sont complexes et coûteux. Ils ne permettent pas de plus d'obtenir des résultats entièrement satisfaisants. Il existe donc un besoin important pour un système de découpe laser présentant une qualité de découpe qui soit uniforme à la surface d'une pièce plane et qui permette d'usiner cette pièce rapidement. L'objectif de la présente invention est donc de proposer un dispositif optique de focalisation d'un faisceau laser simple dans sa conception et dans son mode opératoire, peu coûteux et permettant de conserver un point de focalisation constant quelque soit la position du point de focalisation à la surface d'une pièce à découper, percer, marquer, ou encore souder. Un tel dispositif permet de conserver une densité d'énergie constante sur toute la zone de travail et donc d'obtenir une qualité de découpe, par exemple, parfaitement uniforme. A cet effet, l'invention concerne un dispositif optique de focalisation d'un faisceau laser comportant un bloc optique de focalisation comprenant un premier miroir plan destiné à recevoir le faisceau laser et à renvoyer ce faisceau sur un élément optique de focalisation, ce bloc étant mobile dans un plan. Selon l'invention, le dispositif comprend - un bloc optique articulé comprenant deux parties superposées et mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre autour d'un premier axe de rotation, la première partie comprenant un deuxième miroir plan et la deuxième partie comprenant un troisième miroir plan, - cette première partie et le bloc optique de focalisation sont reliés l'un à l'autre par un bras creux de longueur d à l'intérieur duquel est destiné à se propager le faisceau, et la deuxième partie est reliée à un bloc optique d'entrée par un bras creux de longueur d', égale ou non à d, à l'intérieur duquel est destiné à se propager le faisceau, les longueurs d et d' étant constantes, - le bloc optique d'entrée comprend un quatrième miroir plan, chacun de ces quatrième, troisième et deuxième miroirs plans étant destiné à recevoir le faisceau laser et à renvoyer celui-ci vers le miroir plan suivant dans la direction de propagation du faisceau.  Nevertheless, the cutting quality remains non-uniform on the surface of the workpiece and the cutting time being longer, it is more expensive. Solutions have been proposed for example with the addition of optical elements such as telescopes or collimators, or so-called "trombone" optical paths or deforming mirrors. However, these optical elements are complex and expensive. They do not allow more to obtain entirely satisfactory results. There is therefore an important need for a laser cutting system having a cutting quality that is uniform on the surface of a flat part and that allows to machine this part quickly. The objective of the present invention is therefore to provide an optical device for focusing a single laser beam in its design and in its operating mode, inexpensive and to maintain a constant point of focus whatever the position of the focusing point on the surface of a piece to cut, drill, mark, or weld. Such a device makes it possible to maintain a constant energy density throughout the working area and thus to obtain a quality of cut, for example, perfectly uniform. For this purpose, the invention relates to an optical device for focusing a laser beam comprising an optical focusing unit comprising a first plane mirror intended to receive the laser beam and to return this beam to an optical focusing element, this block being mobile in a plane. According to the invention, the device comprises - an articulated optical unit comprising two superimposed parts rotatable relative to each other about a first axis of rotation, the first part comprising a second plane mirror and the second part part comprising a third plane mirror, - this first part and the optical focusing unit are connected to each other by a hollow arm of length d inside which is intended to propagate the beam, and the second part is connected to an input optical block by a hollow arm of length, equal or not to d, within which is intended to propagate the beam, the lengths d and d being constant, - the optical block input includes a fourth plane mirror, each of these fourth, third and second planar mirrors for receiving the laser beam and returning it to the next plane mirror in the direction of propagation of the beam.

Avantageusement, la présente invention est applicable à tout type de source laser dont le faisceau laser émis peut se réfléchir sur des miroirs plans pour sa propagation. Dans différents modes de réalisation particuliers de ce dispositif optique de focalisation, chacun ayant ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses combinaisons techniques possibles: - le bloc optique d'entrée ayant un axe principal, ce bloc d'entrée est mobile en rotation autour d'un deuxième axe de rotation de sorte que le bloc optique de focalisation est mobile en translation dans un plan (X, Y), - le dispositif comporte une source laser émettant un faisceau laser de longueur d'onde X, 8pm, La source laser peut émettre en régime continu ou en régime pulsé. Avantageusement, la source laser est un laser à dioxyde de carbone dont la longueur d'onde du faisceau laser émis est comprise entre 9,4 et 11 pm. - les première et deuxième parties sont reliées entre elles par un élément de guidage en rotation, - le bloc optique de focalisation est monté sur un système de guidage au moyen duquel le bloc optique de focalisation est déplaçable le long de deux axes, - le bloc optique d'entrée et la première partie du bloc optique articulé sont motorisés de manière à entraîner en déplacement le bloc optique de focalisation. L'invention concerne également un système de découpe laser. Selon l'invention, ce système comprend un dispositif optique de focalisation tel que décrit précédemment.  Advantageously, the present invention is applicable to any type of laser source whose emitted laser beam can be reflected on flat mirrors for its propagation. In various particular embodiments of this optical focusing device, each having its particular advantages and capable of many possible technical combinations: the input optical block having a main axis, this input block is rotatable around a second axis of rotation so that the optical focusing unit is movable in translation in a plane (X, Y), the device comprises a laser source emitting a laser beam of wavelength λ, 8 μm, the laser source can transmit continuously or in pulsed mode. Advantageously, the laser source is a carbon dioxide laser whose wavelength of the emitted laser beam is between 9.4 and 11 μm. the first and second parts are interconnected by a rotational guiding element; the focusing optical unit is mounted on a guiding system by means of which the focusing optical unit is movable along two axes; optical input and the first part of the articulated optical unit are motorized so as to drive the focusing optical block. The invention also relates to a laser cutting system. According to the invention, this system comprises an optical focusing device as described above.

De préférence, ce système de découpe laser comprend une source laser à gaz qui peut être choisie dans le groupe comprenant le laser à 002, le laser à CO, le laser à N2, le laser à H2 ou encore le laser à N2O.  Preferably, this laser cutting system comprises a gas laser source which can be chosen from the group comprising the 002 laser, the CO laser, the N2 laser, the H2 laser or the N2O laser.

Enfin, l'invention concerne un système de soudure laser. Selon l'invention, ce système comprend un dispositif optique de focalisation tel que décrit précédemment. L'invention sera décrite plus en détail en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente schématiquement le chemin optique d'un faisceau laser dans un système de découpe laser de l'art antérieur; - la figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif optique de focalisation d'un faisceau laser selon un mode de réalisation particulier de l'invention;  Finally, the invention relates to a laser welding system. According to the invention, this system comprises an optical focusing device as described above. The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows schematically the optical path of a laser beam in a laser cutting system of the prior art; FIG. 2 is a schematic representation of an optical focusing device of a laser beam according to a particular embodiment of the invention;

- la figure 3 montre en perspective un système de découpe laser selon un mode de réalisation particulier de l'invention; La Figure 2 montre de manière schématique un dispositif optique de focalisation d'un faisceau laser selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Ce dispositif comporte un bloc optique de focalisation 10 comprenant un premier miroir plan 11 destiné à recevoir un faisceau laser 12 et à renvoyer ce faisceau sur un élément optique de focalisation 13 tel qu'une lentille de focalisation. Cette lentille de focalisation peut être en ZnSe. Le premier miroir plan 11 est monté sur un élément de support creux 14. Il comprend également un bloc optique articulé 15 comprenant deux parties superposées 16, 17 et mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre autour d'un premier axe de rotation 18. Pour cela, la première partie 16 peut être reliée à la deuxième partie 17 par un élément de guidage en rotation 30. Cet élément de guidage 30 est par exemple un roulement à billes. La première partie 16 comprend un deuxième miroir plan 19 et un élément de support creux 20 sur lequel est monté ce deuxième miroir plan 19. La deuxième partie 17 comprend un troisième miroir plan 21 monté sur un élément de support creux 22. La première partie 16 et le bloc optique de focalisation 10 sont reliés l'un à l'autre par un bras creux 23 de longueur constante d tandis que la deuxième partie 17 est reliée à un bloc optique d'entrée 24 par un bras creux 25 de longueur égale aussi à d. Le bloc optique d'entrée 24 comprend un quatrième miroir plan 26 monté également sur un support creux 27. Ce bloc optique d'entrée 24 est de préférence mobile en rotation autour d'un deuxième axe de rotation 28 de sorte que ledit bloc optique de focalisation 10 soit mobile en translation dans ce plan. Chaque élément de support creux 14, 20, 22, 27 est relié de manière amovible ou non au bras creux 23, 25 correspondant. Ces bras creux 23, 25 peuvent être des tubes rigides à l'intérieur desquels le faisceau laser 12 est destiné à se propager. Chaque miroir plan 11, 19, 21, 26 peut être refroidi pour une haute tenue au flux. Chaque miroir plan comporte alors un logement dans laquelle est inséré un élément de refroidissement tel qu'un tube, lequel est relié à un circuit de refroidissement dans lequel circule un fluide de refroidissement. Ce fluide peut être à titre purement illustratif de l'eau. Le chemin optique suivi par un faisceau laser 12 émis par une source laser, non représentée, dans ce dispositif optique va maintenant être décrit plus en détails. Le faisceau laser 12 émis par cette source est reçu et dévié perpendiculairement à son axe de propagation par un cinquième miroir plan 29 qui envoie le faisceau ainsi dévié le long de l'axe 28 sur le quatrième miroir plan 26 du bloc optique d'entrée 24. Le cinquième miroir plan 29 est fixe par rapport au bloc optique d'entrée 24 puisque la source laser est fixe. Toutefois, si le dispositif optique est équipé de plusieurs sources laser, le cinquième miroir plan 29 peut être mobile en rotation de manière à être placé en vis-à-vis de la sortie de la source laser retenue en fonction de l'application envisagée. Ce quatrième miroir plan 26 dévie le faisceau laser à l'intérieur du tube creux 25 de manière coaxiale. Le faisceau laser 12 est ensuite dévié perpendiculairement à son axe propre par l'intermédiaire du troisième miroir plan 21 et est envoyé le long de l'axe 18. L'ensemble constitué du quatrième miroir plan 26 et de son élément de support creux 27, du bras creux 25, du troisième miroir plan 21 et de son élément de support creux 22 est fixe.  - Figure 3 shows in perspective a laser cutting system according to a particular embodiment of the invention; Figure 2 shows schematically an optical device for focusing a laser beam according to a particular embodiment of the invention. This device comprises a focusing optical unit 10 comprising a first plane mirror 11 intended to receive a laser beam 12 and to send this beam back to an optical focusing element 13 such as a focusing lens. This focusing lens may be in ZnSe. The first plane mirror 11 is mounted on a hollow support element 14. It also comprises an articulated optical block 15 comprising two superimposed parts 16, 17 and rotatable relative to each other about a first axis of For this, the first part 16 can be connected to the second part 17 by a rotational guiding element 30. This guide element 30 is for example a ball bearing. The first part 16 comprises a second plane mirror 19 and a hollow support member 20 on which is mounted this second plane mirror 19. The second part 17 comprises a third plane mirror 21 mounted on a hollow support member 22. The first part 16 and the optical focusing unit 10 are connected to each other by a hollow arm 23 of constant length d while the second part 17 is connected to an input optical unit 24 by a hollow arm 25 of equal length. to d. The input optical unit 24 comprises a fourth plane mirror 26 also mounted on a hollow support 27. This input optical unit 24 is preferably rotatable about a second axis of rotation 28 so that said optical block of FIG. focusing 10 is movable in translation in this plane. Each hollow support element 14, 20, 22, 27 is connected removably or not to the corresponding hollow arm 23, 25. These hollow arms 23, 25 may be rigid tubes within which the laser beam 12 is intended to propagate. Each plane mirror 11, 19, 21, 26 can be cooled for high flow resistance. Each plane mirror then comprises a housing in which is inserted a cooling element such as a tube, which is connected to a cooling circuit in which circulates a cooling fluid. This fluid can be purely illustrative of water. The optical path followed by a laser beam 12 emitted by a laser source, not shown, in this optical device will now be described in more detail. The laser beam 12 emitted by this source is received and deflected perpendicular to its axis of propagation by a fifth plane mirror 29 which sends the beam thus deflected along the axis 28 onto the fourth plane mirror 26 of the input optical unit 24 The fifth plane mirror 29 is fixed with respect to the input optical block 24 since the laser source is fixed. However, if the optical device is equipped with several laser sources, the fifth plane mirror 29 can be rotated so as to be placed opposite the output of the laser source selected according to the intended application. This fourth plane mirror 26 deflects the laser beam inside the hollow tube 25 coaxially. The laser beam 12 is then deflected perpendicularly to its own axis via the third plane mirror 21 and is sent along the axis 18. The assembly consisting of the fourth plane mirror 26 and its hollow support member 27, the hollow arm 25, the third plane mirror 21 and its hollow support member 22 is fixed.

Le faisceau laser 12 est ensuite dévié perpendiculairement à son propre axe de propagation par l'intermédiaire du deuxième miroir plan 19 à l'intérieur du bras creux 23 de manière coaxiale. La première partie 16 comprenant le deuxième miroir plan 19 et son élément de support creux 20 est mobile en rotation autour du premier axe de rotation 18 par rapport à la deuxième partie 17. Le faisceau laser 12 arrive sur le premier miroir plan 11 du bloc optique de focalisation 10 et est dévié par ce miroir plan de manière coaxiale à l'axe 31. Le faisceau 32 sort perpendiculaire à l'axe de propagation du faisceau laser 12 dans le bras creux 23. L'ensemble constitué du deuxième miroir plan 19 et de son élément de support creux 20, du bras creux 23, du premier miroir plan 11 et de son élément de support creux 14 est fixe. Les longueurs des bras 23, 25 creux sont constamment fixes.  The laser beam 12 is then deflected perpendicularly to its own axis of propagation via the second plane mirror 19 inside the hollow arm 23 in a coaxial manner. The first part 16 comprising the second plane mirror 19 and its hollow support member 20 is rotatable about the first axis of rotation 18 relative to the second portion 17. The laser beam 12 arrives on the first plane mirror 11 of the optical block 10 and is deflected by this plane mirror coaxially with the axis 31. The beam 32 leaves perpendicular to the axis of propagation of the laser beam 12 in the hollow arm 23. The assembly consisting of the second plane mirror 19 and its hollow support member 20, the hollow arm 23, the first planar mirror 11 and its hollow support member 14 is fixed. The lengths of the hollow arms 23, 25 are constantly fixed.

La Figure 3 montre un système de découpe laser selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Les éléments de la Figure 3 portant les mêmes références que les éléments de la Figure 2 représentent les mêmes objets et ne seront pas décrits de nouveau. La source laser émettant le faisceau laser n'est pas représentée par souci de clarté.  Figure 3 shows a laser cutting system according to a particular embodiment of the invention. The elements of Figure 3 bearing the same references as the elements of Figure 2 represent the same objects and will not be described again. The laser source emitting the laser beam is not represented for the sake of clarity.

Le bloc optique de focalisation 10 est monté sur un système de guidage au moyen duquel ce bloc optique de focalisation est déplaçable le long de deux axes X, Y. Le bloc optique de focalisation 10 est animé d'un mouvement relatif par rapport à l'ensemble à découper 33 de telle sorte que le point de focalisation du faisceau laser décrive une trajectoire correspondant au profil de découpe à réaliser. Le système de guidage comporte ici deux rails de guidage 34, 35 chaque rail étant orienté suivant un des axes X, Y. Le rail de guidage 34 est monté en translation sur l'autre rail de guidage 35. Le bloc optique de focalisation 10 est monté sur un chariot 36 mobile en translation le long du rail de guidage 34. Ce système de guidage 34, 35 et le déplacement du chariot 36 sont commandés par un automate programmable non représenté. Cet ensemble à découper 33 peut comprendre une seule couche telle qu'une tôle plane ou un ensemble de couches, par exemple un empilement de tôles planes. Cet ensemble 33 peut être fixe ou également animé d'un mouvement. Lorsqu `il est fixe, des moyens d'attache non représentés peuvent être mis en oeuvre pour éviter que l'ensemble ne bouge durant l'opération de découpe.  The focusing optical unit 10 is mounted on a guidance system by means of which this focusing optical unit is movable along two axes X, Y. The focusing optical unit 10 is driven by a relative movement with respect to the cutout assembly 33 so that the focusing point of the laser beam describes a trajectory corresponding to the cutting profile to be produced. The guide system here comprises two guide rails 34, each rail being oriented along one of the axes X, Y. The guide rail 34 is mounted in translation on the other guide rail 35. The optical focusing unit 10 is mounted on a carriage 36 movable in translation along the guide rail 34. This guide system 34, 35 and the movement of the carriage 36 are controlled by a not shown programmable controller. This cutting assembly 33 may comprise a single layer such as a flat sheet or a set of layers, for example a stack of flat sheets. This set 33 can be fixed or also animated with a movement. When it is fixed, fastening means not shown can be implemented to prevent the assembly from moving during the cutting operation.

Le bloc optique d'entrée 24 est monté sur un élément de support tel qu'un pilier métallique 36 solidaire de la structure du système de découpe laser. Le dispositif comprend un bras de renfort 37 monté en rotation à une de ses extrémités sur cet élément de support 36 pour supporter le bloc optique articulé 15 de sorte à maintenir le bras creux 25 de longueur d' dans un plan lors du déplacement de ce bloc optique articulé 15 entraîné par le déplacement du bloc optique de focalisation 10. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le bloc optique d'entrée 24 et la première partie du bloc optique articulé 16 sont chacun motorisés de manière à entraîner en déplacement le bloc optique de focalisation 10 dans un plan X, Y. L'alimentation de la motorisation de chacun de ces éléments peut être commandée de manière indépendante et des moyens de mesure tels que des capteurs permettent de déterminer l'angle de rotation réalisé par chacun d'entre eux. La combinaison des déplacements du bloc optique d'entrée 24 et de la première partie du bloc optique articulé 16 permet de déplacer le bloc optique de focalisation 10, et donc le point de focalisation, en tout point du plan X, Y. L'avantage de ce système est que le bloc optique de focalisation 10 n'est alors plus monté sur un système de guidage tel que décrit précédemment, lequel est encombrant et coûteux.  The input optical block 24 is mounted on a support member such as a metal pillar 36 integral with the structure of the laser cutting system. The device comprises a reinforcing arm 37 rotatably mounted at one of its ends on this support element 36 to support the articulated optical block 15 so as to maintain the hollow arm 25 of length in a plane during the movement of this block Articulated optic 15 driven by the displacement of the focusing optical unit 10. In another embodiment of the invention, the input optical unit 24 and the first part of the articulated optical unit 16 are each motorized so as to drive on the move. the optical focusing unit 10 in an X, Y plane. The power supply for the motorization of each of these elements can be controlled independently and measurement means such as sensors make it possible to determine the angle of rotation achieved by each of them. The combination of the displacements of the input optical block 24 and the first part of the articulated optical block 16 makes it possible to move the focusing optical unit 10, and therefore the focusing point, at any point of the plane X, Y. The advantage of this system is that the optical focusing unit 10 is then no longer mounted on a guiding system as described above, which is cumbersome and expensive.

Eventuellement afin d'assurer le déplacement du bras creux 23 dans un plan horizontal un autre bras de renfort monté en rotation à une de ses extrémités sur un élément de support pour supporter le bloc optique de focalisation 10.  Possibly to ensure the displacement of the hollow arm 23 in a horizontal plane another reinforcing arm rotatably mounted at one of its ends on a support element for supporting the optical focusing unit 10.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Dispositif optique de focalisation d'un faisceau laser comportant un bloc optique de focalisation (10) comprenant un premier miroir plan (11) destiné à recevoir ledit faisceau laser et à renvoyer ledit faisceau sur un élément optique de focalisation (13), ledit bloc étant mobile dans un plan, caractérisé en ce qu'il comprend - un bloc optique articulé (15) comprenant deux parties superposées et mobiles en rotation l'une par rapport à l'autre autour d'un premier axe de rotation (18), ladite première partie (16) comprenant un deuxième miroir plan (19) et ladite deuxième partie (17) comprenant un troisième miroir plan (21), - ladite première partie (16) et ledit bloc optique de focalisation (10) étant reliés l'un à l'autre par un bras creux de longueur d (23) à l'intérieur duquel est destiné à se propager ledit faisceau, et ladite deuxième partie (17) étant reliée à un bloc optique d'entrée par un bras creux de longueur d' (25), égale ou non à d, à l'intérieur duquel est destiné à se propager ledit faisceau, les longueurs d et d' étant constantes, - ledit bloc optique d'entrée (24) comprenant un quatrième miroir plan (26), chacun desdits quatrième (26), troisième (21) et deuxième (19) miroirs plans étant destiné à recevoir le faisceau laser et à renvoyer celui-ci vers le miroir plan suivant dans la direction de propagation du faisceau.  An optical focusing device of a laser beam comprising an optical focusing unit (10) comprising a first planar mirror (11) for receiving said laser beam and returning said beam to an optical focusing element (13), said block being movable in a plane, characterized in that it comprises - an articulated optical block (15) comprising two superimposed parts and movable in rotation with respect to one another about a first axis of rotation (18) said first portion (16) comprising a second plane mirror (19) and said second portion (17) comprising a third plane mirror (21), said first portion (16) and said focusing optical unit (10) being connected to each other to one another by a hollow arm of length d (23) inside which is intended to propagate said beam, and said second part (17) being connected to an input optical block by a hollow arm of length of (25), equal or not to d, to the int which is intended to propagate said beam, the lengths d and d being constant, - said input optical unit (24) comprising a fourth plane mirror (26), each of said fourth (26), third (21) and second (19) planar mirrors for receiving the laser beam and returning it to the next plane mirror in the propagation direction of the beam. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bloc optique d'entrée (24) est mobile en rotation autour d'un deuxième axe de rotation (28) de sorte que ledit bloc optique de focalisation (10) est mobile en translation dans un plan (X, Y).  2. Device according to claim 1, characterized in that said input optical block (24) is rotatable about a second axis of rotation (28) so that said optical focusing unit (10) is movable in translation in a plane (X, Y). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un cinquième miroir plan (29) destiné à recevoir ledit faisceau laser et à renvoyer celui-ci sur ledit quatrième miroir plan (26), ledit cinquième miroir plan (29) étant fixe par rapport audit bloc optique d'entrée (24).  3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a fifth plane mirror (29) intended to receive said laser beam and to return it to said fourth plane mirror (26), said fifth plane mirror ( 29) being fixed with respect to said input optical block (24). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une source laser émettant un faisceau laser de longueur d'onde X, 8pm.  4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a laser source emitting a laser beam of wavelength λ, 8pm. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième parties (16, 17) comprennent chacune un élément de support creux (20, 22) sur lequel est monté ledit miroir plan (19, 21), ledit élément de support (20, 22) étant relié de manière amovible ou non audit bras creux (23, 25) correspondant.  5. Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said first and second parts (16, 17) each comprise a hollow support member (20, 22) on which is mounted said plane mirror (19, 21), said support member (20, 22) being removably or non-releasably connected to said corresponding hollow arm (23, 25). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième parties (16, 17) sont reliées entre elles par un élément de guidage en rotation (30).  6. Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said first and second parts (16, 17) are interconnected by a rotating guide member (30). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit bloc optique de focalisation (10) est monté sur un système de guidage (34-36) au moyen duquel ledit bloc optique de focalisation (10) est déplaçable le long de deux axes.  7. Device according to any one of claims 2 to 6, characterized in that said focusing optical unit (10) is mounted on a guidance system (34-36) by means of which said focusing optical unit (10) is movable along two axes. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que ledit bloc optique d'entrée (24) et ladite première partie (16) du bloc optique articulé (15) sont motorisés de manière à entraîner en déplacement ledit bloc optique de focalisation (10).  8. Device according to any one of claims 2 to 6, characterized in that said input optical block (24) and said first part (16) of the articulated optical block (15) are motorized so as to drive in displacement said focusing optical unit (10). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit bloc optique d'entrée (24) étant monté sur un élément de support (36), le dispositif comprend un bras de renfort (37) monté en rotation à une de ses extrémités sur ledit élément de support (36) pour supporter ledit bloc optique articulé (15) de sorte à maintenir ledit bras creux de longueur d' dans un plan.  9. Device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that said input optical unit (24) being mounted on a support member (36), the device comprises a reinforcing arm (37) mounted in rotating at one of its ends on said support member (36) to support said articulated optical block (15) so as to maintain said hollow arm of length in a plane. 10. Système de découpe laser, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.  10. A laser cutting system, characterized in that it comprises an optical device according to any one of claims 1 to 9. 11. Système de soudure laser, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif optique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.  11. Laser welding system, characterized in that it comprises an optical device according to any one of claims 1 to 9.
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