FR3022479A1 - LASER WELDING APPARATUS FOR ASSEMBLING POLYMERIC PIECES - Google Patents

LASER WELDING APPARATUS FOR ASSEMBLING POLYMERIC PIECES Download PDF

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Abstract

L'invention a pour objet un appareil de soudage laser destiné à l'assemblage de pièces en matières polymères, comportant une source d'émission d'un faisceau laser et un dispositif de serrage (1) en superposition des pièces, ledit dispositif de serrage étant configuré pour exercer, en surface d'une des pièces, un appui sur une zone de ladite surface non impactée par le faisceau laser, le dispositif de serrage (1) comportant un support et un organe roulant (6) ayant un degré de liberté de mouvement en rotation propre relativement au support de sorte à être apte à se déplacer par roulement sur ladite surface, caractérisé en ce que l'organe roulant (6) comporte au moins un degré de liberté de mouvement additionnel en rotation relativement au support.The invention relates to a laser welding apparatus for assembling polymeric material parts, comprising a source for emitting a laser beam and a clamping device (1) superimposed on the parts, said clamping device being configured to exert, on the surface of one of the pieces, a bearing on an area of said surface not impacted by the laser beam, the clamping device (1) comprising a support and a rolling member (6) having a degree of freedom movement in own rotation relative to the support so as to be able to move by rolling on said surface, characterized in that the rolling member (6) comprises at least one additional degree of freedom of movement in rotation relative to the support.

Description

1 «Appareil de soudage laser destiné à l'assemblage de pièces en matières polymères» DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention est relative notamment à un dispositif et à un procédé de solidarisation de pièces par soudage laser. Plus particulièrement, sont visés les assemblages de pièces en matières 10 plastiques polymères dont les thermoplastiques, et notamment de pièces transparentes ou translucides. Une application préférée concerne l'industrie automobile pour la fabrication de parties de phares ou d'autres éléments de projection de faisceaux et/ou de signalisation. 15 ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE L'industrie, et spécialement l'industrie automobile, emploie des pièces de conception de plus en plus spécifique, avec des formes parfois complexes. Dans certains cas, typiquement pour les phares ou équivalent, les pièces en matériau 20 polymère ont une géométrie à trois dimensions. Durant les processus de fabrication, il peut être nécessaire d'assembler plusieurs pièces entre elles pour obtenir le système monobloc final. Des techniques de soudage employant un faisceau laser sont connues à cet effet. Généralement, les pièces à assembler sont superposées et placées sur une surface d'appui inférieure. Le dispositif de soudage se déplace au-dessus de cette 25 superposition de sorte à produire, avec des paramètres donnés (par exemple de vitesse d'avance, de concentration de faisceau et de puissance), un cordon de soudure à l'interface entre les pièces. Le faisceau peut être focalisé au niveau de cette interface. Une difficulté tient à la réalisation de cet assemblage par soudage eu égard à la complexité des pièces et/ou la nécessité de ne pas les altérer au cours de leur 30 solidarisation. On connait du document US-A1-2006/0144509 un appareil pour souder les pièces thermoplastiques moulées comprenant une source d'un faisceau lumineux du type laser et un dispositif de maintien des pièces appliquées l'une contre l'autre. Ce dernier dispositif emploie une roue apte à exercer un appui sur la surface d'une des 35 pièces à proximité du lieu où le faisceau laser applique un échauffement aux pièces à souder, la roue jouxtant le faisceau. 3022479 2 Un inconvénient est que cette technique peut dégrader la pièce à souder sur laquelle s'applique la roue ce qui est dommageable, surtout lorsque un état de surface de qualité est exigée ce qui est le cas pour des pièces optiques fonctionnelles ou esthétiques. Il faut comprendre qu'il est nécessaire que la roue appuie fortement sur 5 l'une des pièces à souder pour que les pièces soient au contact sur toute la zone de soudure. Dans le même temps, l'appui de la roue doit être localisé pour s'opérer précisément à proximité du faisceau et pour épouser les formes de la pièce dont elle suit la surface. Il est difficile voire impossible selon cette antériorité d'exercer un effort suffisant pour un maintien efficace des pièces durant le soudage sans les abimer.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates in particular to a device and a method for joining parts by laser welding. More particularly, the assemblies of parts made of polymeric plastic materials, including thermoplastics, and in particular transparent or translucent parts, are aimed at. A preferred application relates to the automotive industry for the manufacture of parts of headlights or other beam projection and / or signaling elements. TECHNOLOGICAL BACKGROUND The industry, and especially the automotive industry, employs more and more specific design parts, sometimes with complex shapes. In some cases, typically for headlights or the like, the polymer material parts have a three-dimensional geometry. During manufacturing processes, it may be necessary to assemble several parts together to obtain the final monobloc system. Welding techniques employing a laser beam are known for this purpose. Generally, the parts to be assembled are superimposed and placed on a lower bearing surface. The welding device moves over this superposition so as to produce, with given parameters (eg feed rate, beam concentration and power), a weld bead at the interface between the rooms. The beam can be focused at this interface. A difficulty lies in the realization of this assembly by welding in view of the complexity of the parts and / or the need not to alter them during their joining. Document US-A1-2006 / 0144509 discloses an apparatus for welding molded thermoplastic parts comprising a source of a laser-type light beam and a device for holding the parts applied against each other. The latter device employs a wheel adapted to exert a bearing on the surface of one of the 35 pieces near the place where the laser beam applies heat to the parts to be welded, the wheel adjoining the beam. A disadvantage is that this technique can degrade the workpiece to which the wheel is applied which is damaging, especially when a quality surface condition is required, which is the case for functional or aesthetic optical parts. It should be understood that it is necessary for the wheel to strongly press on one of the parts to be welded so that the parts are in contact over the entire weld area. At the same time, the support of the wheel must be located to operate precisely near the beam and to marry the shapes of the room which it follows the surface. It is difficult or even impossible according to this prior art to exert sufficient effort for effective maintenance of parts during welding without damaging them.

L'invention permet de résoudre tout ou partie des inconvénients des techniques actuelles. RESUME DE L'INVENTION Un aspect de l'invention concerne en particulier un appareil de soudage laser destiné à l'assemblage de pièces en matières polymères, comportant une source d'émission d'un faisceau laser et un dispositif de serrage en superposition des pièces, ledit dispositif de serrage étant configuré pour exercer, en surface d'une des pièces, un appui sur une zone de ladite surface non impactée par le faisceau laser, le dispositif de serrage comportant un support et un organe roulant ayant un degré de liberté de mouvement en rotation propre relativement au support de sorte à être apte à se déplacer par roulement sur ladite surface. De façon avantageuse, cet appareil est tel que l'organe roulant comporte au moins un degré de liberté de mouvement additionnel en rotation relativement au support.The invention solves all or part of the disadvantages of current techniques. SUMMARY OF THE INVENTION One aspect of the invention relates in particular to a laser welding apparatus for assembling polymeric material parts, comprising a laser beam emission source and a superimposed clamping device. , said clamping device being configured to exert, on the surface of one of the parts, a bearing on an area of said surface not impacted by the laser beam, the clamping device comprising a support and a rolling member having a degree of freedom of movement in own rotation relative to the support so as to be able to move by rolling on said surface. Advantageously, this apparatus is such that the rolling member comprises at least one additional degree of freedom of movement in rotation relative to the support.

Cette disposition permet d'améliorer la mobilité de l'organe roulant sur la pièce à souder. En effet, l'invention offre une capacité d'adaptation de la position de l'organe roulant au cours de son déplacement à la surface de la pièce. De cette manière l'organe roulant peut se mouvoir avec un contact de roulement sans frottement ou très peu. Sur les pièces fabriquées, le résultat est une optimisation de l'état de surface final car la pièce sur laquelle s'applique l'organe roulant est bien moins soumise à des rayures. En outre, l'invention peut avantageusement bien suivre les formes des pièces à souder de sorte que l'effet de serrage de l'organe roulant est plus continu qu'auparavant, même sur des pièces fortement galbées. Suivant une possibilité non limitative, le au moins un degré de liberté de mouvement additionnel en rotation comporte un pivot d'axe dirigé suivant une direction 3022479 3 perpendiculaire à une tangente à l'organe roulant au point de contact de l'organe roulant sur la surface. Dans cette situation, le degré de liberté supplémentaire est directement en lien avec la direction selon laquelle s'opère la force moyenne de réaction de la pièce à 5 souder lors de l'appui de l'organe roulant. Dans une variante avantageuse, le degré de liberté additionnel en rotation est limité. Cela évite un mouvement de rotation au-delà d'un secteur angulaire suffisant et prévient tout mouvement intempestif qui pourrait nuire à l'avance de l'organe roulant sur la surface de la pièce à souder.This arrangement improves the mobility of the rolling member on the workpiece. Indeed, the invention offers a capacity for adapting the position of the rolling member during its movement on the surface of the part. In this way the rolling member can move with rolling contact without friction or very little. On the manufactured parts, the result is an optimization of the final surface state because the part to which the rolling member applies is much less subject to scratches. In addition, the invention can advantageously follow the shapes of the parts to be welded so that the clamping effect of the rolling member is more continuous than before, even on highly curved parts. According to a non-limiting possibility, the at least one additional degree of freedom of movement in rotation comprises a pivot axis oriented in a direction perpendicular to a tangent to the rolling member at the point of contact of the rolling member on the area. In this situation, the additional degree of freedom is directly related to the direction in which the average reaction force of the workpiece to be welded during the support of the rolling member takes place. In an advantageous variant, the degree of additional freedom in rotation is limited. This avoids a rotational movement beyond a sufficient angular sector and prevents any inadvertent movement that could affect the advance of the rolling member on the surface of the workpiece.

10 Suivant un autre mode de réalisation, plusieurs organes roulant sont mis en oeuvre de sorte à répartir l'effort de serrage à plusieurs endroits autour du faisceau laser. Ces organes peuvent être portés par une seule et même pièce de support, par exemple formant un cadre autour de la zone où le faisceau laser est projeté. L'invention concerne aussi un procédé de soudage laser pour l'assemblage de 15 deux pièces polymères comportant les étapes suivantes : mise en superposition de zones respectives des pièces ; serrage des pièces par la surface d'une des pièces, en exerçant un appui sur une zone de ladite surface non impactée par le faisceau laser par un organe roulant ; émission d'un faisceau laser par une source de sorte à souder une portion d'interface des deux pièces et déplacement simultané de l'organe roulant 20 et du faisceau laser relativement aux deux pièces, l'organe roulant s'appliquant sur la surface d'une des pièces de sorte à se déplacer avec une liberté de mouvement en rotation propre, caractérisé en ce que l'organe roulant est laissé libre en rotation suivant une liberté de mouvement additionnelle. L'invention est aussi relative à une unité d'assemblage comportant un appareil 25 selon l'invention, et aux moins deux pièces à assembler en superposition et/ou un support de base pour recevoir lesdites pièces. BREVE INTRODUCTION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront 30 à la lecture de la description détaillée qui suit, et/ou en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - la figure 1 montre une vue en perspective d'un premier exemple de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue de profil du mode de réalisation de la figure 1 ; 35 - la figure 3 présente une vue en coupe selon les lignes A-A de la figure 2 et un exemple de position relative d'un faisceau et du dispositif de serrage ; 3022479 4 - la figure 4 est une vue en coupe selon les lignes B-B de la figure 2 ; - la figure 5 illustre un autre mode de réalisation de l'invention ; - la figure 6 montre une autre configuration de l'invention.In another embodiment, a plurality of rolling members are provided to distribute the clamping force at several locations around the laser beam. These members may be carried by a single support piece, for example forming a frame around the area where the laser beam is projected. The invention also relates to a laser welding method for assembling two polymeric pieces comprising the following steps: superimposing respective zones of the pieces; clamping the pieces by the surface of one of the pieces, exerting a bearing on an area of said surface not impacted by the laser beam by a rolling member; emission of a laser beam by a source so as to weld an interface portion of the two parts and simultaneous movement of the rolling member 20 and the laser beam relative to the two parts, the rolling member applying on the surface of one of the parts so as to move with a freedom of movement in own rotation, characterized in that the rolling member is left free in rotation according to an additional freedom of movement. The invention also relates to an assembly unit comprising an apparatus according to the invention, and at least two parts to be assembled in superposition and / or a base support for receiving said parts. BRIEF INTRODUCTION OF THE FIGURES Other features, objects and advantages of the present invention will be apparent from the following detailed description, and / or from the accompanying drawings given by way of non-limiting examples and in which: Figure 1 shows a perspective view of a first embodiment of the invention; FIG. 2 is a profile view of the embodiment of FIG. 1; FIG. 3 shows a sectional view along the lines A-A of FIG. 2 and an example of the relative position of a beam and of the clamping device; Figure 4 is a sectional view along the lines B-B of Figure 2; FIG. 5 illustrates another embodiment of the invention; - Figure 6 shows another configuration of the invention.

5 DESCRIPTION DETAILLEE Avant d'entrer dans le détail de formes préférées de réalisation de l'invention en référence aux dessins notamment, d'autres caractéristiques optionnelles de l'invention, qui peuvent être mises en oeuvre de façon combinée selon toutes combinaisons ou de 10 manière alternative, sont indiquées ci-après : - le au moins un degré de liberté de mouvement additionnel en rotation comporte un pivot d'axe 8 dirigé suivant une direction perpendiculaire à une tangente à l'organe roulant 6 au point de contact de l'organe roulant 6 sur la surface ; 15 - le pivot présente un débattement angulaire borné ; - le débattement angulaire est borné à un secteur angulaire inférieur à 30° et préférentiellement de 20° ; - le support comporte un palier 4 dans lequel est situé le pivot ; - l'organe roulant 6 est monté sur une potence 5 configurée pour former le 20 degré de liberté de mouvement en rotation propre ; - le palier 4 et la potence 5 comportent des butées coopérant de sorte à former le débattement angulaire borné ; - la direction 9 du degré de la liberté de mouvement en rotation propre est perpendiculaire à la direction du degré de liberté de mouvement additionnel 25 en rotation ; - l'organe roulant 6 est une roue ; - la roue comporte un profil de bande de roulement curviligne convexe, de préférence en portion de cercle ; - l'organe roulant 6 comporte deux degrés de liberté additionnels en rotation ; 30 - l'organe roulant 6 est sphérique ; - l'organe roulant 6 est monté en liaison rotule. - le dispositif de serrage 1 comporte plusieurs organes roulants 6 ; - les organes roulants 6 sont disposés de sorte à entourer au moins en partie le faisceau 19 laser ; 35 - les organes roulants 6 sont uniformément espacés suivant un cercle autour du faisceau 19 ; 3022479 5 - le support comporte une base 17 dans laquelle les organes roulants 6 sont montés, la base 17 présentant un trou central 18 débouchant configuré pour laisser passer le faisceau 19 laser ; - la surface de l'organe de roulement 6 apte à être mise en contact avec la 5 surface d'une des pièces est en un matériau présentant une dureté HRC supérieure à 56. - le ou les organes de roulements et la source étant agencés de manière à ce que l'organe roulant soit à distance de la trajectoire du faisceau laser émis par ladite source. Ainsi, le point de l'organe roulant destiné à être en contact avec 10 la surface est à distance de la trajectoire du faisceau laser émis par ladite source et donc à distance de la zone impactée par le faisceau. Une application de l'invention est la production d'éléments à partir de pièces en matière plastique. Il s'agira notamment de polymères thermoplastiques et les pièces pourront avoir toutes les configurations géométriques. De manière préférée, ces pièces 15 se présentent sous forme de couches minces, c'est-à-dire qu'elles ont une épaisseur bien moindre devant au moins une autre dimension. Par exemple, un élément d'optique de phare, en forme globale de coque, peut être obtenu par l'invention. Cet assemblage implique la mise en recouvrement au moins partiel de deux pièces de sorte à permettre une soudure au niveau de leur interface. Cette soudure est 20 avantageusement obtenue par un échauffement localisé permettant de dépasser le point de fusion du matériau d'au moins une des pièces. L'échauffement en question est produit par un faisceau 19 lumineux, avantageusement laser, la ou les pièces au travers desquelles le faisceau 19 étant amené à passer étant transmissive de la lumière considérée (on utilise 25 préférentiellement des pièces transparentes ou translucides, par exemple en polycarbonate). Avantageusement, le faisceau est focalisé de sorte à ce que son foyer soit sur ou à proximité de l'interface entre les pièces à souder. Ainsi, on limite l'apport calorique en dehors de cette interface et on concentre l'échauffement à l'endroit de la soudure.DETAILED DESCRIPTION Before going into detail of preferred embodiments of the invention with reference to the drawings in particular, other optional features of the invention, which can be implemented in combination in any combination or in combination with each other. alternatively, are indicated below: the at least one additional degree of freedom of movement in rotation comprises a pivot axis 8 directed in a direction perpendicular to a tangent to the rolling member 6 at the point of contact of the rolling member 6 on the surface; The pivot has a bounded angular deflection; the angular deflection is limited to an angular sector of less than 30 ° and preferably of 20 °; the support comprises a bearing 4 in which the pivot is located; the rolling member 6 is mounted on a bracket 5 configured to form the degree of freedom of movement in its own rotation; - The bearing 4 and the bracket 5 comprise stops cooperating so as to form the bounded angular deflection; the direction 9 of the degree of freedom of movement in its own rotation is perpendicular to the direction of the additional degree of freedom of movement in rotation; the rolling member 6 is a wheel; the wheel comprises a convex curvilinear tread profile, preferably in a portion of a circle; - The rolling member 6 has two additional degrees of freedom in rotation; The rolling member 6 is spherical; - The rolling member 6 is mounted in ball joint. - The clamping device 1 comprises a plurality of rolling members 6; the rolling members 6 are arranged so as to surround at least part of the laser beam 19; The rolling members 6 are uniformly spaced in a circle around the bundle 19; The support comprises a base 17 in which the rolling members 6 are mounted, the base 17 having a central hole 18 opening configured to pass the laser beam 19; the surface of the rolling member 6 adapted to be brought into contact with the surface of one of the parts is made of a material having a HRC hardness of greater than 56. the bearing member (s) and the source being arranged with in such a way that the rolling member is at a distance from the trajectory of the laser beam emitted by said source. Thus, the point of the rolling member intended to be in contact with the surface is at a distance from the trajectory of the laser beam emitted by said source and therefore at a distance from the zone impacted by the beam. An application of the invention is the production of elements from plastic parts. This will include thermoplastic polymers and parts may have all geometric configurations. Preferably, these parts 15 are in the form of thin layers, that is to say that they have a much smaller thickness in front of at least one other dimension. For example, a lighthouse optic element, in overall hull form, can be obtained by the invention. This assembly involves the at least partial overlap of two parts so as to allow a weld at their interface. This weld is advantageously obtained by localized heating to exceed the melting point of the material of at least one of the parts. The heating in question is produced by a light beam 19, advantageously laser, the room or parts through which the beam 19 being passed to be transmissive of the light in question (preferentially used transparent or translucent parts, for example in polycarbonate). Advantageously, the beam is focused so that its focus is on or near the interface between the parts to be welded. Thus, the caloric intake is limited outside this interface and the heating is concentrated at the location of the weld.

30 A titre d'exemple, les pièces à assembler peuvent être reçues et maintenues sur un banc de montage sur lequel elles sont superposées. Le faisceau 19 est porté par une tête de soudage supportant la source de lumière, la tête étant commandée en avance, par exemple suivant un chemin tridimensionnel, pour former un cordon de soudure continu ou non entre les deux pièces.By way of example, the parts to be assembled can be received and maintained on a mounting bench on which they are superimposed. The beam 19 is carried by a welding head supporting the light source, the head being controlled in advance, for example along a three-dimensional path, to form a continuous weld seam or not between the two parts.

35 Le faisceau 19 est typiquement du type laser (acronyme anglais pour « light amplification by stimulated emission of radiation », amplification de la lumière par 3022479 6 émission stimulée de rayonnement). L'efficacité du soudage est impactée par d'éventuels défauts de contact entre les deux pièces à souder. Pour garantir un bon contact à l'interface des pièces, l'invention met aussi en oeuvre un dispositif de serrage 1. Ce dernier exerce un appui sur la surface (opposée à l'interface pièce/pièce) d'une 5 des pièces. Cet appui est de préférence localisé et situé à proximité du lieu de la soudure. Par exemple, l'appui est décalé latéralement du faisceau 19 suivant la direction d'avance de ce dernier au cours du soudage. A titre d'illustration, ce décalage peut être inférieur à une valeur de 2 à 5 cm. Pour réaliser l'appui sans pour autant nuire gravement à la qualité de surface de 10 la pièce à souder, l'appui s'opère préférentiellement en limitant le frottement, par le biais d'un organe roulant 6, tel une roue. Avantageusement, la roue suit la trajectoire du faisceau 19 au cours du soudage, avec une rotation propre autour de son axe 9 de symétrie. Afin d'optimiser l'action de l'organe roulant 6 et de limiter, voire de supprimer, la 15 dégradation de la surface de la pièce à souder, l'invention propose un appareil de soudage ajoutant une liberté de mouvement à l'organe de soudage. Un premier exemple est illustré aux figures 1 à 4. Dans cet exemple, comme dans celui de la figure 5, un seul organe roulant 6 est illustré. Il s'entend que ce cas n'est pas limitatif et que l'enseignement de l'invention, en particulier en référence à ce 20 mode de réalisation, peut s'appliquer à une pluralité d'organes roulants 6. Par ailleurs, l'appareil de l'invention peut comporter plus d'un faisceau 19 laser. La figure 1 montre un exemple du dispositif de serrage 1 apte à générer un appui sur l'une des pièces à assembler. Au sein de l'appareil de soudage, ce dispositif peut s'intégrer dans un ensemble avec une source de faisceau laser, cet ensemble étant 25 mobile au fur et à mesure du soudage, relativement aux pièces à assembler. Le dispositif de serrage 1 présente dans l'exemple un bras 3 raccordé, par une extrémité supérieure, à une partie de fixation 2 apte à rapporter le dispositif sur le reste de l'ensemble mobile de soudage. A son extrémité inférieure, le bras 3 reçoit un palier 4 qui est préférentiellement le lieu d'une articulation, ici sous forme d'un pivot d'axe de 30 rotation 8. Cette articulation permet un mouvement de la partie inférieure du dispositif 1 relativement à la partie comprenant le bras 3. La partie inférieure comprend, comme en figure 1, une potence 5 portant à son extrémité inférieure, un arbre 10 sur lequel est monté, à rotation, l'organe roulant 6 ici sous forme d'une roue.The beam 19 is typically of the laser type (acronym for "light amplification by stimulated emission of radiation", amplification of light by stimulated emission of radiation). The welding efficiency is impacted by possible contact defects between the two parts to be welded. To ensure good contact at the interface of the parts, the invention also implements a clamping device 1. The latter exerts a bearing on the surface (opposite to the interface piece / piece) of one of the 5 pieces. This support is preferably located and located near the place of the weld. For example, the support is shifted laterally of the beam 19 in the direction of advance of the latter during welding. As an illustration, this offset may be less than a value of 2 to 5 cm. To achieve the support without seriously damaging the surface quality of the workpiece, the support is preferably effected by limiting the friction, by means of a rolling member 6, such as a wheel. Advantageously, the wheel follows the path of the beam 19 during welding, with a proper rotation around its axis 9 of symmetry. In order to optimize the action of the rolling member 6 and to limit or even eliminate the degradation of the surface of the part to be welded, the invention proposes a welding apparatus which adds a freedom of movement to the body welding. A first example is illustrated in Figures 1 to 4. In this example, as in that of Figure 5, a single rolling member 6 is illustrated. It is understood that this case is not limiting and that the teaching of the invention, in particular with reference to this embodiment, can be applied to a plurality of rolling members 6. Moreover, The apparatus of the invention may comprise more than one laser beam. Figure 1 shows an example of the clamping device 1 adapted to generate a support on one of the parts to be assembled. Within the welding apparatus, this device can be integrated into an assembly with a laser beam source, this assembly being movable as welding takes place, relative to the parts to be assembled. The clamping device 1 has in the example an arm 3 connected, by an upper end, to a fixing portion 2 adapted to bring the device to the rest of the movable welding assembly. At its lower end, the arm 3 receives a bearing 4 which is preferably the locus of a hinge, here in the form of a pivot of rotation axis 8. This articulation allows a movement of the lower part of the device 1 relatively to the part comprising the arm 3. The lower part comprises, as in Figure 1, a bracket 5 carrying at its lower end, a shaft 10 on which is rotatably mounted, the rolling member 6 here in the form of a wheel .

35 Les figures 3 et 4 montrent un exemple de ce montage de la roue sur l'arbre 10, via un épaulement de l'arbre et un maintien par un écrou. Cet exemple est 3022479 7 schématique et tout autre montage permettant une rotation propre de la roue autour de l'axe 9 est possible. De l'autre côté de la potence 5, un arbre 10 est reçu dans le palier 4, par l'intermédiaire d'un montage à roulements 7.Figures 3 and 4 show an example of this mounting of the wheel on the shaft 10, via a shoulder of the shaft and a retention by a nut. This example is schematic and any other arrangement allowing a clean rotation of the wheel about the axis 9 is possible. On the other side of the bracket 5, a shaft 10 is received in the bearing 4, via a bearing arrangement 7.

5 On comprend que l'organe roulant 6 dispose alors de deux mobilités en rotation. L'une est fournie par sa rotation propre autour de l'axe 9, l'autre par le pivot suivant l'axe 8. Suivant une possibilité, les axes 8 et 9 sont perpendiculaires mais cela n'est pas obligatoire.It will be understood that the rolling member 6 then has two rotational mobilities. One is provided by its own rotation about the axis 9, the other by the pivot along the axis 8. According to one possibility, the axes 8 and 9 are perpendicular but this is not mandatory.

10 Par exemple, l'axe 9 peut être incliné pour que la roue ne s'inscrive pas dans un plan vertical et/ou parallèle au faisceau 19 et/ou perpendiculaire à la force de l'appui sur la surface. Il est avantageux que l'axe 8 soit dirigé suivant la direction de la force de réaction produite par la surface de la pièce à souder sur l'organe roulant 6 lors du serrage. Le 15 contact de l'organe roulant 6 sur la pièce à souder étant usuellement ponctuel et la direction de l'axe 9 peut correspondre à la direction d'une droite perpendiculaire à la tangente à la roue au point de contact avec la pièce. Toujours de manière non limitative, les axes 8 et 9 ne sont pas concourants. L'axe 8 peut être situé dans un plan plus en avant suivant le sens d'avance de 20 l'appareil au cours du soudage. Cela favorise le maintien de la trajectoire de l'organe roulant 6. Ce décalage ressort par exemple des figures 2 et 3. Pour éviter l'incursion de l'organe roulant 6 dans des secteurs angulaires trop obliques relativement au plan perpendiculaire à son axe 9, on peut limiter le degré de liberté de mouvement additionnel formé par le pivot d'axe 8, sur un secteur angulaire 25 borné. Cette limitation angulaire est, dans le mode de réalisation des figures 1 et 4, produite par la coopération de butées formées respectivement sur l'arbre de la potence 5 et le palier 4. En figure 3, le palier 4 présente une ouverture 12 s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe 8. L'arbre de la potence 5 comporte une butée 13 30 s'insérant dans cette ouverture 12, les extrémités de cette dernière limitant le débattement angulaire relatif. Par exemple, un débattement de moins de 30°, notamment de 20°, de préférence centré sur la direction d'avance de l'appareil peut convenir. Les figures 3 et 4 montrent par ailleurs que l'axe 9 au droit duquel s'opère l'appui 35 de la roue sur la pièce à souder peut être dans un même plan que l'axe du faisceau 19 laser.For example, the axis 9 may be inclined so that the wheel does not fit in a vertical plane and / or parallel to the beam 19 and / or perpendicular to the force of the support on the surface. It is advantageous that the axis 8 is directed in the direction of the reaction force produced by the surface of the workpiece to be welded to the rolling member 6 during clamping. The contact of the rolling member 6 on the workpiece being usually punctual and the direction of the axis 9 may correspond to the direction of a straight line perpendicular to the tangent to the wheel at the point of contact with the workpiece. Still in a nonlimiting manner, the axes 8 and 9 are not concurrent. The axis 8 may be located in a plane further forward in the direction of advance of the apparatus during welding. This favors the maintenance of the trajectory of the rolling member 6. This offset emerges, for example, from FIGS. 2 and 3. To prevent the incursion of the rolling member 6 into angular sectors that are too oblique relative to the plane perpendicular to its axis 9 the degree of additional freedom of movement formed by the axis pivot 8 can be limited to a bounded angular sector. This angular limitation is, in the embodiment of Figures 1 and 4, produced by the cooperation of stops respectively formed on the shaft of the bracket 5 and the bearing 4. In Figure 3, the bearing 4 has an opening 12 s' extending in a plane perpendicular to the axis 8. The shaft of the bracket 5 comprises a stop 13 30 inserted into this opening 12, the ends of the latter limiting the relative angular movement. For example, a travel of less than 30 °, especially 20 °, preferably centered on the direction of advance of the apparatus may be suitable. Figures 3 and 4 show moreover that the axis 9 at the right of which occurs the support 35 of the wheel on the workpiece may be in the same plane as the axis of the beam 19 laser.

3022479 8 Par ailleurs, le plan défini par l'axe 9 et le point d'appui de l'organe roulant 6 sur la pièce à souder peut être parallèle à l'axe 8. A titre préféré, l'organe roulant 6 présente une dureté HRC (selon la norme de dureté Rockwell) supérieure à 50, et préférentiellement supérieure ou égale à 56. Il est 5 avantageusement en acier. Alors que l'on aurait pu penser que l'organe roulant 6, du fait d'un appui quasi ponctuel sur la pièce à souder, pouvait la dégrader d'autant plus fortement en étant dure, l'invention a mis en évidence, au contraire, qu'une dureté élevée favorise un roulement sans frottement et sans dégradation de la pièce à souder. Dans le cas où l'organe roulant 6 est une roue, cette dernière présente 10 avantageusement un profil curviligne convexe sur la bande de roulement, comme cela ressort des figures 3 et 4. Un profil en portion de cercle est préféré. Le contact sur la pièce à souder est d'autant plus précis dans cette configuration. L'organe roulant 6 peut aussi être une sphère comme dans les exemples des figures 5 et 6. L'invention n'exclut en outre pas de combiner des organes roulants 6 de 15 formes différentes, roues et sphères en particulier. A la figure 5, l'organe roulant 6 est une sphère unique. Elle est montée libre en rotation dans une base 17 fixée au bras 3. Par exemple, la base 17 comprend une première 14 et une deuxième 15 parties raccordables et définissant un volume intérieur global de logement de la sphère, cette dernière dépassant du logement par un trou 16 20 traversant la deuxième partie 15. On comprend de ce mode de réalisation que l'organe roulant 6 peut comporter plus d'une mobilité additionnelle en rotation. En l'espèce, outre la rotation propre correspondant au suivi du mouvement d'avance de l'organe roulant 6 au contact de la surface de la pièce à souder, il y a deux mobilités additionnelles et on forme une liaison 25 rotule. Il peut être avantageux de répartir l'appui de serrage autour du faisceau 19, comme le représente la figure 6. Le dispositif de serrage 1 comporte une base 17 dans laquelle sont montés plusieurs organes roulants 6, par exemple sous forme de sphères, avec une liaison rotule à 3 degrés de liberté en rotation. Il pourrait aussi s'agir 30 de roues à deux degrés de liberté en rotation. Les sphères font saillie, comme dans le cas de la figure 5, en direction de la surface de la pièce à souder ici suivant un même plan. Deux bras 3 servent au support de la base 17. La base 17 est configurée pour positionner les organes roulants 6 autour du faisceau 19. La base 17 de la figure 6 est une forme fermée entourant 35 totalement le faisceau 19, avec un passage sous forme de trou 18 au centre pour ledit faisceau 19. La base 17 peut avoir une forme annulaire. Les organes roulants 6 3022479 9 peuvent être régulièrement répartis autour de la base 17. A titre d'illustration, le passage au centre de la base 17 peut être circulaire, notamment avec un diamètre de 1 à 3 mm plus grand que celui du faisceau 19 à l'entrée du trou 18. Toujours à titre d'exemple, des billes de l'ordre de 1,5 à 2,5 mm peuvent 5 convenir dans cet exemple. On notera que le montage du ou des organes roulants 6 sur le reste du dispositif de serrage 1 peut comporter d'autres mobilités, tel un amortissement. De plus, dans le cas de la figure 6, un pivot entre les bras 3 peut permettre d'améliorer l'adaptation du contact des organes roulants 6 sur la pièce à souder, ce pivot pouvant être d'axe perpendiculaire à l'avance du dispositif de serrage 1 au cours du soudage. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits mais s'étend à tous modes de réalisation conformes à son esprit.Moreover, the plane defined by the axis 9 and the bearing point of the rolling member 6 on the workpiece may be parallel to the axis 8. Preferably, the rolling member 6 has a hardness HRC (according to the Rockwell hardness standard) greater than 50, and preferably greater than or equal to 56. It is advantageously made of steel. While one would have thought that the rolling member 6, due to a virtually punctual support on the workpiece, could degrade it even more strongly by being hard, the invention has highlighted, at the contrary, a high hardness promotes frictionless rolling and without degradation of the workpiece. In the case where the rolling member 6 is a wheel, the latter advantageously has a convex curvilinear profile on the tread, as is apparent from Figures 3 and 4. A profile in a circle portion is preferred. The contact on the workpiece is all the more precise in this configuration. The rolling member 6 may also be a sphere as in the examples of Figures 5 and 6. The invention also does not exclude combining rolling members 6 of 15 different shapes, wheels and spheres in particular. In Figure 5, the rolling member 6 is a single sphere. It is rotatably mounted in a base 17 fixed to the arm 3. For example, the base 17 comprises a first 14 and a second 15 connectable parts and defining an overall interior volume of housing of the sphere, the latter protruding from the housing by a Hole 16 traversing the second portion 15. It will be understood from this embodiment that the rolling member 6 may have more than one additional rotational mobility. In this case, in addition to the proper rotation corresponding to the follow-up of the advance movement of the rolling member 6 in contact with the surface of the workpiece, there are two additional mobilities and a ball joint is formed. It may be advantageous to distribute the clamping support around the bundle 19, as shown in FIG. 6. The clamping device 1 comprises a base 17 in which several rolling members 6 are mounted, for example in the form of spheres, with a ball joint with 3 degrees of freedom in rotation. It could also be wheels with two degrees of freedom in rotation. The spheres protrude, as in the case of Figure 5, towards the surface of the workpiece here following a same plane. Two arms 3 serve to support the base 17. The base 17 is configured to position the rolling members 6 around the beam 19. The base 17 of Figure 6 is a closed form completely surrounding the beam 19, with a passage in form Hole 18 in the center for said beam 19. The base 17 may have an annular shape. The rolling members 6 may be evenly distributed around the base 17. By way of illustration, the passage at the center of the base 17 may be circular, in particular with a diameter of 1 to 3 mm greater than that of the beam 19. at the entrance to the hole 18. Still by way of example, balls of the order of 1.5 to 2.5 mm may be suitable in this example. Note that the mounting of the rolling members 6 or on the rest of the clamping device 1 may include other mobilities, such as a damping. In addition, in the case of FIG. 6, a pivot between the arms 3 can make it possible to improve the adaptation of the contact of the rolling members 6 to the part to be welded, this pivot being able to be of axis perpendicular to the advance of the clamping device 1 during welding. The invention is not limited to the previously described embodiments but extends to all embodiments in accordance with his spirit.

3022479 10 REFERENCES 1. Dispositif de serrage 2. Partie de fixation 3. Bras 4. Palier 5. Potence 6. Organe roulant 7. Roulement 8. Axe de rotation 9. Axe de roulage 10. Arbre 11. Surface d'appui 12. Ouverture 13. Butée 14. Première pièce de logement 15. Deuxième pièce de logement 16. Trou 17. Base 18. Trou 19. Faisceau3022479 10 REFERENCES 1. Clamping device 2. Clamping part 3. Arm 4. Bearing 5. Stem 6. Rolling member 7. Bearing 8. Rotating shaft 9. Rolling shaft 10. Shaft 11. Bearing surface 12. Opening 13. Stop 14. First housing part 15. Second housing part 16. Hole 17. Base 18. Hole 19. Beam

Claims (20)

REVENDICATIONS1. Appareil de soudage laser destiné à l'assemblage de pièces en matières polymères, comportant une source d'émission d'un faisceau laser et un dispositif de serrage (1) en superposition des pièces, ledit dispositif de serrage étant configuré pour exercer, en surface d'une des pièces, un appui sur une zone de ladite surface non impactée par le faisceau laser, le dispositif de serrage (1) comportant un support et un organe roulant (6) ayant un degré de liberté de mouvement en rotation propre relativement au support de sorte à être apte à se déplacer par roulement sur ladite surface, caractérisé en ce que l'organe roulant (6) comporte au moins un degré de liberté de mouvement additionnel en rotation relativement au support.REVENDICATIONS1. Laser welding apparatus for assembling polymeric material parts, comprising a laser beam emission source and a superimposing clamping device (1), said clamping device being configured to exert on the surface one of the parts, a support on an area of said surface not impacted by the laser beam, the clamping device (1) comprising a support and a rolling member (6) having a degree of freedom of movement in its own rotation relative to the support so as to be able to move by rolling on said surface, characterized in that the rolling member (6) has at least one additional degree of freedom of movement in rotation relative to the support. 2. Appareil selon la revendication précédente dans lequel le au moins un degré de liberté de mouvement additionnel en rotation comporte un pivot d'axe (8) dirigé suivant une direction perpendiculaire à une tangente à l'organe roulant (6) au point de contact de l'organe roulant (6) sur la surface.2. Apparatus according to the preceding claim wherein the at least one additional degree of freedom of movement in rotation comprises an axis pivot (8) directed in a direction perpendicular to a tangent to the rolling member (6) at the point of contact of the rolling member (6) on the surface. 3. Appareil selon la revendication précédente dans lequel le pivot présente un débattement angulaire borné.3. Apparatus according to the preceding claim wherein the pivot has a bounded angular deflection. 4. Appareil selon la revendication précédente dans lequel le débattement angulaire est borné à un secteur angulaire inférieur à 30° et préférentiellement de 20°.4. Apparatus according to the preceding claim wherein the angular deflection is limited to an angular sector of less than 30 ° and preferably 20 °. 5. Appareil selon l'une des revendications 2 à 4 dans lequel le support comporte un palier (4) dans lequel est situé le pivot.5. Apparatus according to one of claims 2 to 4 wherein the support comprises a bearing (4) in which is located the pivot. 6. Appareil selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'organe roulant (6) est monté sur une potence (5) configurée pour former le degré de liberté de mouvement en rotation propre.6. Apparatus according to one of the preceding claims, wherein the rolling member (6) is mounted on a bracket (5) configured to form the degree of freedom of movement in own rotation. 7. Appareil selon les deux revendications précédentes en combinaison et en combinaison avec l'une des revendications 3 ou 4, le palier (4) et la potence (5) comportent des butées coopérant de sorte à former le débattement angulaire borné.7. Apparatus according to the two preceding claims in combination and in combination with one of claims 3 or 4, the bearing (4) and the bracket (5) comprise stops cooperating to form the bounded angular deflection. 8. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel la direction (9) du degré de la liberté de mouvement en rotation propre est perpendiculaire à la direction du degré de liberté de mouvement additionnel en rotation.8. Apparatus according to one of the preceding claims wherein the direction (9) of the degree of freedom of movement in own rotation is perpendicular to the direction of the degree of freedom of movement additional rotation. 9. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel l'organe roulant (6) est une roue.9. Apparatus according to one of the preceding claims wherein the rolling member (6) is a wheel. 10. Appareil selon la revendication précédente dans lequel la roue (6) comporte un profil de bande de roulement curviligne convexe, de préférence en portion de cercle. 3022479 1210. Apparatus according to the preceding claim wherein the wheel (6) comprises a convex curvilinear tread profile, preferably in a portion of a circle. 3022479 12 11. Appareil selon la revendication 9 ou 10, dans lequel la roue (6) comprend un axe (9) de symétrie autour duquel elle est apte à tourner pour rouler sur ladite surface, et dans lequel le au moins un degré de liberté de mouvement additionnel en rotation comporte un pivot d'axe (8), ledit axe de pivot (8) et ledit axe (9) de symétrie étant 5 perpendiculaires.11. Apparatus according to claim 9 or 10, wherein the wheel (6) comprises an axis (9) of symmetry around which it is rotatable to roll on said surface, and wherein the at least one degree of freedom of movement additional rotation comprises an axis pivot (8), said pivot axis (8) and said axis (9) of symmetry being perpendicular. 12. Appareil selon la revendication 1 dans lequel l'organe roulant (6) comporte deux degrés de liberté additionnels en rotation.12. Apparatus according to claim 1 wherein the rolling member (6) has two additional degrees of freedom in rotation. 13. Appareil selon la revendication précédente dans lequel l'organe roulant (6) est sphérique. 1013. Apparatus according to the preceding claim wherein the rolling member (6) is spherical. 10 14. Appareil selon la revendication précédente dans lequel le support comporte un logement dans lequel l'organe roulant (6) est monté en liaison rotule.14. Apparatus according to the preceding claim wherein the support comprises a housing in which the rolling member (6) is mounted in ball joint. 15. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel le dispositif de serrage (1) comporte plusieurs organes roulants (6).15. Apparatus according to one of the preceding claims wherein the clamping device (1) comprises a plurality of rolling members (6). 16. Appareil selon la revendication précédente dans lequel les organes roulants 15 (6) sont disposés de sorte à entourer au moins en partie le faisceau (19) laser.16. Apparatus according to the preceding claim wherein the rolling members (6) are arranged to surround at least in part the beam (19) laser. 17. Appareil selon la revendication précédente dans lequel les organes roulants (6) sont uniformément espacés suivant un cercle autour du faisceau (19).17. Apparatus according to the preceding claim wherein the rolling members (6) are uniformly spaced in a circle around the beam (19). 18. Appareil selon la revendication précédente, le support comportant une base (17) dans laquelle les organes roulants (6) sont montés, la base (17) présentant un 20 trou central (18) débouchant configuré pour laisser passer le faisceau (19) laser.18. Apparatus according to the preceding claim, the support comprising a base (17) in which the rolling members (6) are mounted, the base (17) having a central hole (18) opening configured to let the beam (19). laser. 19. Appareil selon l'une des revendications précédentes dans lequel la surface de l'organe de roulement (6) apte à être mise en contact avec la surface d'une des pièces est en un matériau présentant une dureté HRC supérieure à 56.19. Apparatus according to one of the preceding claims wherein the surface of the rolling member (6) adapted to be brought into contact with the surface of one of the parts is a material having an HRC hardness greater than 56. 20. Procédé de soudage laser pour l'assemblage de deux pièces polymères 25 comportant les étapes suivantes : - mise en superposition de zones respectives des pièces ; - serrage des pièces par la surface d'une des pièces, en exerçant un appui sur une zone de ladite surface non impactée par le faisceau (19) laser par un organe roulant (6) ; 30 - émission d'un faisceau (19) laser par une source de sorte à souder une portion d'interface des deux pièces ; - déplacement simultané de l'organe roulant (6) et du faisceau (19) laser relativement aux deux pièces, l'organe roulant (6) s'appliquant sur la surface d'une des pièces de sorte à se déplacer avec une liberté de mouvement en rotation propre, 35 caractérisé en ce que l'organe roulant (6) est laissé libre en rotation suivant une liberté de mouvement additionnelle.20. Laser welding process for assembling two polymeric parts 25 comprising the following steps: superimposition of respective zones of the parts; - Tightening parts by the surface of one of the parts, exerting a bearing on an area of said surface not impacted by the beam (19) laser by a rolling member (6); 30 - emission of a laser beam (19) by a source so as to weld an interface portion of the two parts; - Simultaneous movement of the rolling member (6) and the laser beam (19) relative to the two parts, the rolling member (6) applying to the surface of one of the parts so as to move with a freedom of movement. movement in clean rotation, characterized in that the rolling member (6) is left free to rotate according to an additional freedom of movement.
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