FR3078644A1 - Dispositif et procede d'etalonnage du point de centrage d'un faisceau laser emis par une tete de soudage. - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un dispositif d'étalonnage (4, 6) du point de centrage (3) d'un faisceau LASER (2) émis par une tête de soudage (1). Le dispositif d'étalonnage comprend une mire (4) d'identification d'une position de référence du point de centrage (3) du faisceau LASER (2) suivant les trois axes (L1, T1, V1) d'un repère orthonormé, et un outil d'étalonnage (6). L'outil d'étalonnage (6) est muni d'un moyen de montage (8) amovible sur la tête de soudage (1) en une position d'étalonnage prédéfinie dans le repère orthonormé, et d'un corps solide (5) qui est monté mobile sur l'outil d'étalonnage (6) suivant chacun des trois axes (L1, T1, V1) du repère orthonormé. Le corps solide (5) est monté via un moyen de positionnement (9) sur l'outil d'étalonnage (6) en étant sélectivement immobilisable, via un moyen de blocage, en une position de calibrage dans laquelle le corps solide (5) est en position de pointage sur la mire (4).
Description
La présente invention relève du domaine des techniques de soudage par faisceau LASER pour l'assemblage de pièces entre elles, telles que des tôles par exemple. L'invention porte plus spécifiquement sur les modalités de positionnement du point de centrage d'un faisceau LASER émis par une tête de soudage par rapport à une trajectoire de soudage prédéfinie.
Dans le domaine du soudage de pièces à assembler entre elles, il est connu la technique de soudage par faisceau LASER (d'après l'acronyme en langue anglaise de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). A cet effet selon un mode d'exécution courant, une tête de soudage émettrice d'un faisceau LASER est montée sur un manipulateur pour son déplacement le long d'une trajectoire prédéfinie de soudage des pièces entre elles.
Les pièces sont soudées entre elles suivant la trajectoire de soudage via le point focal du faisceau LASER, ou autrement dit son point de centrage. La précision et la qualité du soudage obtenu implique donc que le point de centrage du faisceau LASER suive rigoureusement la trajectoire de soudage. Le déplacement de la tête de soudage par le manipulateur et l'orientation du faisceau LASER sont alors synchronisés, pour positionner en continu le point de centrage du faisceau LASER le long de la trajectoire de soudage.
La position du point de centrage du faisceau LASER le long de la trajectoire de soudage est définie par rapport aux axes d'un repère orthonormé, qui est lui-même identifié par rapport à un référentiel, tel que notamment la position de la tête de soudage sur le manipulateur. Au cours de l'opération de soudage, la position du point de centrage du faisceau LASER est contrôlée en continu, d'une part suivant chacune des directions définies par les axes du repère orthonormé et d'autre part en pivotement autour de chacun desdits axes.
Pour maintenir la position du point de centrage du faisceau LASER le long de la trajectoire de soudage, l'orientation du faisceau LASER est contrôlée en continu au cours de l'opération de soudage. A cet effet, la tête de soudage est équipée d'un système optique de renvoi du faisceau LASER, tel qu'il ressort par exemple du document EP2780131 (OPTEC SPA). La mise en œuvre du système optique est notamment régulée par un système de commande communément désigné par RWS, d'après l'acronyme en langue anglaise de Reactive Welding System.
Une séquence d'usinage est établie par un opérateur pour définir les positions successives devant être prises par le point de centrage du faisceau LASER, conformément au suivi de la trajectoire de soudage. A cet effet, l'opérateur effectue au préalable une opération d'étalonnage identifiant une position de référence du point de centrage du faisceau LASER par rapport à l'origine du repère orthonormé. Puis l'opérateur élabore la séquence d'usinage à partir d'une programmation de la cinématique du point de centrage du faisceau LASER dans ledit repère orthonormé.
Cependant le point de centrage du faisceau LASER n'est pas matérialisé, ce qui pose une difficulté pour identifier sa position tant lors de l'opération d'étalonnage que pour le suivi de la trajectoire de soudage par le point de centrage du faisceau LASER au cours de l'opération de soudage. Pour surmonter cette difficulté, il est couramment utilisé une mire sur laquelle le point de centrage du faisceau LASER est pointé pour en identifier la position.
La position de référence peut ainsi être identifiée au cours de l'opération d'étalonnage via une mire. Le suivi de la trajectoire de soudage par le point de centrage du faisceau LASER peut être contrôlé via un système optoélectronique mettant en œuvre ladite mire, tel qu'il ressort par exemple des documents CN203765163 (CHONGQING INST OPT. M.) ou US4326800 (HUGHES AIRCRAFT CO ).
Cependant, de telles modalités de positionnement et de suivi du point de centrage du faisceau LASER par rapport à la trajectoire de soudage présentent des inconvénients. En effet, de telles modalités sont complexes et coûteuses à mettre en œuvre, pour un résultat pouvant être insatisfaisant.
En effet, la définition de la position de référence et/ou le suivi de la trajectoire de soudage par le point de centrage du faisceau LASER peuvent être imprécises. Les causes d'une telle imprécision sont incertaines et aléatoires, en raison de la complexité propre des différents systèmes utilisés, de leur mise en coopération et/ou d'une perturbation de l'opération de soudage par des éléments extérieurs, tel que par exemple des chocs que subit la tête de soudage.
Par suite il est fréquent qu'en cas d'imprécisions significatives constatées, un arrêt de la production soit nécessaire pour identifier et corriger la ou les causes de telles imprécisions. L'arrêt de la production est économiquement préjudiciable, qui plus est sur une durée qui est préalablement inconnue et/ou incertaine. La durée d'arrêt de la production peut être longue, notamment en raison de la reprise potentielle de chacune des opérations à effectuer depuis l'opération d'étalonnage jusqu'à la vérification de la pertinence des corrections apportées au programme contrôlant la cinématique du point de centrage du faisceau LASER.
Dans ce contexte, la présente invention a pour objet un dispositif et un procédé d'étalonnage du point de centrage d'un faisceau LASER via lequel des pièces sont soudées entre elles.
Le but principal de l'invention est d'obvier aux difficultés et aux inconvénients précédemment mentionnés.
Il est plus spécifiquement visé par l'invention de faciliter et/ou de fiabiliser l'opération d'étalonnage du point de centrage du faisceau LASER.
Il est encore plus spécifiquement visé par l'invention de faciliter et/ou de fiabiliser l'élaboration de la séquence de soudage à partir de la position de référence du point de centrage du faisceau LASER définie par l'opération d'étalonnage.
Il est encore plus spécifiquement visé par l'invention de simplifier, structurellement et/ou au regard de leur mise en œuvre, les modalités de correction des positions prises par le point de centrage du faisceau LASER au cours de l'opération de soudage, en cas d'un potentiel défaut du suivi de la trajectoire de soudage par celui-ci.
Il est encore plus particulièrement visé de proposer des modalités d'étalonnage du point de centrage du faisceau LASER et/ou de correction de la trajectoire qu'il suit au cours de l'opération de soudage, dont les coûts induits par leur mise en œuvre sont au mieux réduits. Une telle réduction de coûts visée est notamment relative :
-) à l'organisation structurelle des moyens mis en œuvre et/ou à l'aisance et à la rapidité de leur exploitation, et/ou
-) à un éventuel arrêt de production lié à une éventuelle correction à apporter du suivi de la trajectoire de soudage par le point de centrage du faisceau LASER, notamment en limitant au mieux sa durée.
Les buts visés par la présente invention sont atteints isolément ou en combinaison par application des dispositions qui suivent.
Le dispositif de la présente invention est un dispositif d'étalonnage du point de centrage d'un faisceau LASER émis par une tête de soudage. Le dispositif d'étalonnage comprend une mire d'identification d'une position de référence du point de centrage du faisceau LASER suivant les trois axes d'un repère orthonormé.
La démarche de l'invention est fondée sur une matérialisation par un corps solide du point de centrage du faisceau LASER, qui lui n'est physiquement pas matérialisé. Le corps solide est donc compris issu d'un matériau solide.
A partir d'une telle matérialisation, l'étalonnage du point de centrage du faisceau LASER dans ladite position de référence peut être rapidement et aisément contrôlé visuellement par un opérateur, notamment dans le cas où le point de centrage du faisceau LASER ne suit pas rigoureusement une trajectoire de soudage prédéfinie entre deux pièces à assembler l'une à l'autre.
En outre, la construction du programme numérique définissant la cinématique du point de centrage du faisceau LASER le long de la trajectoire de soudage en est simplifiée. A partir d'une visualisation du déplacement du corps solide, un programmeur (humain) peut contrôler la pertinence dudit programme et constater de visu les éventuelles modifications à apporter à ce programme.
Ainsi selon l'invention, le dispositif d'étalonnage est reconnaissable en ce qu'il comprend en outre un outil d'étalonnage muni :
-) d'un moyen de montage amovible de l'outil d'étalonnage sur la tête de soudage en une position d'étalonnage prédéfinie dans le repère orthonormé, et
-) d'un corps solide monté sur l'outil d'étalonnage et mobile suivant chacun des trois axes du repère orthonormé via un moyen de positionnement du corps solide sur l'outil d'étalonnage, le corps solide étant sélectivement immobilisable sur l'outil d'étalonnage via un moyen de blocage en une position de calibrage dans laquelle le corps solide est en position de pointage sur la mire.
L'outil d'étalonnage est ainsi configuré pour sélectivement être monté sur la tête de soudage conformément à ladite position d'étalonnage, notamment en l'absence d'émission du faisceau LASER, ou être retiré de la tête de soudage pour autoriser la mise en œuvre du faisceau LASER lors d'une opération de soudage de pièces entre elles.
L'outil d'étalonnage est aussi ainsi configuré pour :
-) réaliser préalablement à une dite opération de soudage, une opération de calibrage de l'outil d'étalonnage par réglage et blocage de la position du corps solide sur l'outil d'étalonnage en ladite position de calibrage, qui correspond alors par suite du pointage du corps solide sur la mire à la position de référence du point de centrage du faisceau LASER,
-) puis en cas d'un défaut constaté de suivi par le point de centrage du faisceau LASER d'une trajectoire de soudage prédéfinie, réaliser une opération de contrôle de l'étalonnage du point de centrage du faisceau LASER en position de référence, par vérification de la pertinence de la position par rapport à la mire du corps solide qui a été préalablement bloqué en position de calibrage sur l'outil d'étalonnage.
En cas d'un défaut constaté de pointage du corps solide sur la mire au cours de ladite opération de contrôle, la position de référence du point de centrage du faisceau LASER peut être rectifiée. Une telle opération de rectification est réalisée conformément à l'écart de position entre la position de calibrage préalablement établie et la position de pointage du corps solide sur la mire constatée lors de l'opération de contrôle. Une telle rectification permet de corriger la trajectoire et/ou la cinématique suivie par le point de centrage du faisceau LASER conformément au suivi correct de la trajectoire de soudage.
Plus particulièrement selon une forme préférée de réalisation, ladite rectification peut être avantageusement réalisée par une simple modification de la position relative entre la tête de soudage et la mire, conformément à l'écart de position entre la mire et la position de pointage du corps solide sur la mire.
Par exemple dans le cas où la tête de soudage est manœuvrée par un manipulateur sur lequel celle-ci est montée, la rectification de la position du point de centrage du faisceau LASER peut être réalisée par correction de la position de la tête de soudage sur le manipulateur.
Par exemple encore selon une variante préférée pour éviter de complexifier les modalités de montage de la tête de soudage sur le manipulateur, ladite rectification peut être réalisée par une intégration numérique dans le programme de déplacement du manipulateur et/ou de renvoi du faisceau LASER par un système optique, d'une nouvelle position de référence du point de centrage du faisceau LASER.
Plus spécifiquement, ladite rectification peut être réalisée par une correction de la cinématique du point de centrage du faisceau LASER lors de l'opération de soudage. Une telle correction peut être effectuée au moins en faisant varier l'orientation du faisceau LASER, tel que notamment typiquement via un système optique dont la mise en œuvre est commandée par un dit système RWS, après intégration numérique d'une nouvelle position de référence du point de centrage du faisceau LASER dans un programme numérique d'exécution de la cinématique du point de centrage du faisceau LASER.
Selon une forme de réalisation, l'outil d'étalonnage comprend un support allongé suivant un axe vertical du repère orthonormé définissant une direction de pointage du corps solide sur la mire. Le support est muni d'une part dudit moyen de montage à l'une proximale de ses extrémités, et d'autre part du moyen de positionnement porteur du corps solide et du moyen de blocage à son extrémité distale.
Les notions proximale et distale sont des notions relatives qui sont bien entendu considérées suivant la direction d'extension allongée du support.
Selon une forme de réalisation, le moyen de montage comprend un socle positionnable et fixable sur la tête de soudage suivant chacun des axes du repère orthonormé, via au moins un taquet dont sont indifféremment munis la tête de soudage ou le socle.
De préférence, ledit au moins un taquet est fixé à demeure sur la tête de soudage via au moins un premier organe de fixation. Le socle est fixable sur la tête de soudage via le taquet au moyen d'au moins un deuxième organe de fixation dont la manœuvre est aisée à effectuer, tel que par exemple une vis munie d'une tête de manœuvre du type à croisillon par exemple.
Selon une forme de réalisation, le moyen de montage comprend deux taquets qui sont distants l'un de l'autre suivant un axe transversal du repère orthonormé. Le socle est positionné sur la tête de soudage conjointement par les taquets suivant l'axe transversal, en pivotement autour de l'axe vertical via un premier taquet et en appui contre la tête de soudage suivant un axe longitudinal du repère orthonormé via un deuxième taquet.
Par exemple, ledit au moins un taquet est agencé en colonnette d'emboîtement suivant l'axe vertical dans un logement de forme complémentaire ménagé dans la tête de soudage.
Selon une forme de réalisation, ledit moyen de positionnement est agencé en structure étagée porteuse du corps solide. Les étages de la structure étagée sont mobiles respectivement suivant l'un des axes du repère orthonormé.
Plus particulièrement selon un exemple de réalisation, les étages de la structure étagée sont respectivement formés :
-) par un chariot proximal monté mobile sur le support suivant une première direction de réglage définie par l'un quelconque de l'axe horizontal ou de l'axe transversal, -) par un chariot distal monté mobile sur le chariot proximal suivant une deuxième direction de réglage définie par l'autre quelconque de l'axe horizontal ou de l'axe transversal,
-) par le corps solide monté sur le chariot distal en étant mobile suivant une troisième direction de réglage définie par l'axe vertical.
Le réglage des dites mobilités respectives des chariots et du corps solide est de préférence réalisé via des organes filetés à pas étroit, pour permettre un ajustement précis de leurs positions respectives et par suite un réglage précis de la position de calibrage du corps solide.
Selon une forme de réalisation, un organe d'amortissement d'une prise d'appui du corps solide contre la mire est interposé entre le corps solide et le chariot distal.
L'organe d'amortissement est plus précisément constitué d'un ressort de compression interposé suivant la troisième direction entre le corps solide et le chariot distal. L'organe d'amortissement permet notamment d'éviter une détérioration du corps solide et/ou de la mire en cas de heurt entre eux par suite d'une approche inappropriée du corps solide vers la mire, notamment par suite d'un déplacement de la tête de soudage par un manipulateur.
Le corps solide est susceptible de comprendre un ou plusieurs composants issus d'un matériau solide. De préférence, le corps solide est agencé en pointeau comprenant un doigt épaulé en bout duquel est vissée une pointe. L'organe d'amortissement est interposé entre le doigt épaulé et le chariot distal.
La pointe d'un tel pointeau permet de matérialiser précisément le point de centrage du faisceau LASER lors du calibrage de l'outil d'étalonnage et/ou lors de l'opération de contrôle de la pertinence de l'étalonnage du point de centrage du faisceau LASER en position de référence, et/ou encore lors d'une rectification de l'étalonnage du point de centrage du faisceau LASER.
L'invention a aussi pour objet un procédé de mise en œuvre d'un dispositif d'étalonnage conforme à l'invention, comprenant les opérations suivantes :
-) une opération initiale de pointage de la mire par le point de centrage du faisceau LASER émis par la tête de soudage, et ensuite d'interruption de l'émission du faisceau LASER pour autoriser le montage de l'outil d'étalonnage sur la tête de soudage,
-) une opération de calibrage de l'outil d'étalonnage, selon laquelle l'outil d'étalonnage est monté sur la tête de soudage, puis selon laquelle le corps solide est placé en position de calibrage, puis selon laquelle l'outil d'étalonnage est retiré de la tête de soudage pour autoriser l'exécution d'une opération de soudage par le faisceau LASER conformément à une trajectoire de soudage préalablement établie, et
-) en cas d'un défaut de suivi de la trajectoire de soudage par le point de centrage du faisceau LASER, une opération d'étalonnage du point de centrage du faisceau LASER. Selon l'opération d'étalonnage et après interruption de l'émission du faisceau LASER par la tête de soudage, l'outil d'étalonnage est monté sur la tête de soudage pour détecter un éventuel écart de position entre la mire et le corps solide, puis une rectification de la position de référence du point de centrage du faisceau LASER est opérée conformément audit écart de position.
Des exemples de réalisation de la présente invention vont être décrits en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles :
-) la figure 1 est une illustration en perspective d'une tête de soudage par faisceau LASER prévue pour recevoir un outil d'étalonnage conforme à l'invention.
-) la figure 2 est une illustration en perspective d'un exemple de réalisation d'un outil d'étalonnage conforme à l'invention et configuré pour être sélectivement installé sur la tête de soudage représentée sur la figure 1.
-) la figure 3 est une illustration en perspective de l'outil d'étalonnage représenté sur la figure 2 qui est monté sur la tête de soudage représentée sur la figure 1.
-) la figure 4 est un détail en perspective de la figure 3 illustrant des modalités de montage de l'outil d'étalonnage sur la tête de soudage.
-) les figures 5 et 6 sont des détails en perspective d'un moyen de calibrage équipant l'outil d'étalonnage représenté sur la figure 2.
-) les figures 7 et 8 sont des illustrations en perspective d'étapes respectives de mise en œuvre de l'outil d'étalonnage représenté sur la figure 2.
Les figures et leurs descriptions détaillées exposent l'invention selon des modalités particulières qui ne sont pas restrictives quant à la portée de l'invention telle que définie par les revendications. Les figures et leurs descriptions détaillées d'exemples de réalisation de l'invention peuvent servir à mieux la définir, si besoin en relation avec la description générale qui vient d’en être faite.
Sur la figure 1, une tête de soudage 1 est émettrice d'un faisceau LASER 2 pour souder des pièces entre elles via son point focal, ou autrement dit son point de centrage 3. La tête de soudage 1 est typiquement configurée pour être montée sur un manipulateur provoquant son déplacement suivant les trois axes L1, T1, V1 d'un repère orthonormé d'origine 01.
Au cours de l'opération de soudage, le faisceau LASER 2 est orienté via un système optique dont la mise en œuvre est contrôlée par un système RWS, pour maintenir son point de centrage 3 le long de la trajectoire de soudage des pièces entre-elles. Un programme de définition de la cinématique du point de centrage 3 du faisceau LASER 2 est alors élaboré par rapport à une position de référence définie par rapport au repère orthonormé L1, T1, V1.
Sur la figure 7, le faisceau LASER 2 est étalonné préalablement à l'opération de soudage. Une telle opération d'étalonnage permet de définir la position de référence du point de centrage 3 du faisceau LASER 2, à partir de laquelle sa cinématique est identifiée conformément au suivi d'une trajectoire de soudage des pièces entre elles.
A cet effet lors de l'opération d'étalonnage, le point de centrage 3 du faisceau LASER 2 est pointé sur une mire 4 pour définir sa position de référence par rapport à l'origine 01 du repère orthonormé L1, T1, V1. La position de référence étant identifiée, la cinématique du point de centrage du faisceau LASER peut être définie suivant chacune des directions des axes L1, T1, V1 du repère orthonormé et/ou en pivotement autour des dits axes L1, T1, V1.
Cependant le point de centrage 3 du faisceau LASER 2 n'est pas en luimême matérialisé. Ceci rend délicates à réaliser les opérations d'identification de ladite position de référence et l'élaboration du programme régulant la cinématique du point de centrage 3 du faisceau LASER 2 le long de la trajectoire de soudage. En outre au cours de l'opération de soudage des éléments extérieurs, comme par exemple des chocs sur la tête de soudage 1, peuvent provoquer un décalage entre le point de centrage 3 du faisceau LASER 2 et la trajectoire de soudage.
Sur la figure 8 pour remédier à de tels problèmes, il est proposé par l'invention de matérialiser le point de centrage 3 du faisceau LASER 2 par un corps solide 5. A cet effet, il est utilisé un dispositif d'étalonnage comprenant la mire 4 ainsi qu'un outil d'étalonnage 6 muni du corps solide 5 et configuré pour être monté sur la tête de soudage 1.
Lorsque l'outil d'étalonnage 6 est monté sur la tête de soudage 1, le corps solide 5 permet à un opérateur de visualiser le point de centrage 3 du faisceau LASER 2. Ceci est notamment utile lors de l'opération d'étalonnage et/ou au cours d'une opération ultérieure de contrôle de la pertinence du positionnement du point de centrage 3 du faisceau LASER 2 par rapport à la position de référence. Ceci est aussi notamment utile pour faciliter l'élaboration du programme régulant la cinématique du point de centrage 3 du faisceau LASER 2 au cours de l'opération de soudage.
Sur les figures 2 à 6, l'outil d'étalonnage 6 comprend un support 7 allongé suivant l'un des axes V1 du repère orthonormé, notamment suivant un axe vertical V1 correspondant à la direction de pointage sur la mire 4 du point de centrage 3 du faisceau LASER 2 et/ou du corps solide 5. Le support 7 est muni à son extrémité proximale d'un moyen de montage 8 amovible sur la tête de soudage 1 comme détaillé sur la figure 4, et à son extrémité distale du corps solide 5 qui est monté sur le support 7 via un moyen de positionnement 9 et un moyen de blocage 10a, 10b en position, comme détaillé sur les figures 5 et 6.
Sur les figures 2 à 4, le moyen de montage 8 comprend un socle 11 positionnable et fixable sur la tête de soudage 1 suivant chacun des axes L1, T1, V1 du repère orthonormé. A cet effet, le socle 11 est équipé d'un couple de taquets 12a, 12b de positionnement qui sont distants l'un de l'autre suivant un axe du repère orthonormé perpendiculaire à l'axe vertical V1, comme un axe transversal T1 selon l'exemple illustré.
Selon l'exemple illustré, l'axe transversal T1 est lui-même perpendiculaire à un axe longitudinal L1 de déplacement relatif dans le repère orthonormé entre la tête de soudage 1 et les pièces à assembler. Un tel déplacement relatif est de préférence obtenu à partir d'un déplacement de la tête de soudage 1 via le manipulateur sur lequel elle est montée.
Les taquets 12a, 12b sont chacun agencés en une colonnette 13 orientée suivant une direction définie par l'axe vertical V1, dont l'extrémité proximale de conformation cylindrique est configurée en organe d'emboîtement à l'intérieur d'un logement 14 de forme complémentaire ménagé dans la tête de soudage 1. Les taquets 12a, 12b sont fixés à la tête de soudage 1 via des premiers organes de fixation 15, tels que notamment constitués par des jeux de vis respectivement affectés à chacun des taquets 12a, 12b.
Selon l'exemple illustré, les taquets 12a, 12b sont de préférence fixés à demeure sur la tête de soudage 1 via les premiers organes de fixation 15, et le socle 11 est muni de deuxièmes organes de fixation 16 pourvus d'une tête de manœuvre 10 agencée en croisillon. Les deuxièmes organes de fixation 16 procurent une fixation entre le socle 11 et les taquets 12a, 12b, eux-mêmes préalablement fixés à la tête de soudage 1 via les premiers organes de fixation 15. Le montage amovible de l'outil d'étalonnage 6 sur la tête de soudage 1 est ainsi réalisé via les deuxièmes organes de fixation 16 fixant le socle 11 aux taquets 12a, 12b, dont les manœuvres respectives sont aisées à effectuer par un opérateur via la tête de manœuvre 10 dont ils sont munis.
Le socle 11 est ainsi positionné et fixé en position sur la tête de soudage 1 conjointement par les taquets 12a, 12b suivant l'axe transversal T1, en pivotement autour de l'axe vertical V1 via l'une quelconque des colonnettes 13, et suivant l'axe longitudinal L1 par suite de l'emboîtement et de la fixation des colonnettes 13 à l'intérieur des logements 14 qui leurs sont respectivement affectés.
Sur les figures 2 et 3, et plus en détail sur les figures 5 et 6, le corps solide 5 est agencé en pointeau orienté suivant une direction de pointage DR3 définie par l'axe vertical V1. Le pointeau comprend une pointe 17 qui permet de matérialiser précisément le point de centrage 3 du faisceau LASER 2. La pointe 17 est montée sur un doigt épaulé 18 prenant appui suivant l'axe vertical V1 vers le support 7 via un organe d'amortissement 19, tel qu'un ressort de compression. Un tel organe d'amortissement 19 permet d'éviter une détérioration du corps solide 5 et/ou de la mire 4 en cas d'approche inappropriée l'un vers l'autre.
Le moyen de positionnement 9 du corps solide 5 sur le support 7 est agencé en structure étagée qui est montée sur le support via une platine 20 et qui comprend un chariot proximal 9a monté mobile sur le support 7 et un chariot distal 9b monté mobile sur le chariot proximal 9a. Selon l'exemple illustré, le chariot proximal 9a est mobile en translation suivant une première direction de réglage DR1 définie par l'axe longitudinal L1 et le chariot distal 9b est mobile en translation suivant une deuxième direction de réglage DR2 définie par l'axe transversal T1.
La pointe 17 du corps solide 5 est montée mobile sur le chariot distal 9b suivant une troisième direction de réglage DR3 définie par l'axe vertical V1 et correspondante à la direction de pointage DR3 du corps solide 5 sur la mire 4. A cet effet, la pointe 17 est de préférence vissée sur le doigt épaulé 18 du pointeau suivant l'axe vertical V1. Selon une variante, le corps solide 5 peut être monté mobile suivant l'axe vertical V1 sur le chariot distal 9b, par exemple via une vis de réglage.
L'opérateur peut ainsi placer le corps solide 5 en affleurement de la mire 4 via la pointe 17, lors d'une opération de calibrage de l'outil d'étalonnage 6 et/ou d'une opération de contrôle de la validité de la position de référence du point de centrage 3 du faisceau LASER 2. La mobilité d'approche du pointeau formant le corps solide 5 vers la mire 4 suivant la troisième direction de réglage DR3 peut être principalement réalisée par déplacement relatif entre le corps solide 5 et la mire 4 via un déplacement de la tête de soudage 1 par le manipulateur, puis être ajustée via le vissage/dévissage du corps solide 5 sur le doigt épaulé 18.
Le réglage en position des chariots 9a, 9b est de préférence réalisé via des vis de réglage 21a, 21b à pas étroit, qui permettent à un opérateur de déplacer précisément les chariots 9a, 9b en translation suivant les directions de réglage DR1, DR2 qui leur sont respectivement affectées. Le réglage en position des chariots 9a, 9b permet de placer précisément le corps solide 5 vers sa position de calibrage, dans laquelle la pointe 17 du corps solide 5 est pointée sur la mire 4 conformément à la position de référence comme illustré sur la figure 8.
Plus précisément, le calibrage de l'outil d'étalonnage 6 est réalisé par déplacement de la pointe 17 du corps solide 5 via les chariots 9a, 9b pour la placer en position de calibrage suivant l'axe transversal T1 et l'axe longitudinal L1 conformément à la position de référence, puis par déplacement de la pointe 17 par sur le doigt épaulé 18 en affleurement de la mire 4. Lorsque le corps solide 5 est en position de calibrage, les chariots 9a, 9b sont immobilisés en position sur le support 7 via le moyen de blocage 10a, 10b.
La pointe 17 étant précisément positionnée sur l'outil d'étalonnage 6 suivant la direction de pointage DR3 et le support 7 étant lui-même rigoureusement positionné sur la tête de soudage 1, le corps solide 5 est alors positionné sur la tête de soudage 1 par rapport à la mire 4 conformément à la position de référence préalablement établie via le point de centrage 3 du faisceau LASER 2.
Plus en détail sur les figures 5 et 6, lesdits moyens de blocage 10a, 10b comprennent des vis de blocage des chariots 9a, 9b en position sur le support 7. Selon l'exemple illustré, les vis de blocage 10a, 10b sont orientées parallèlement aux vis de réglage 21a, 21b. Une première vis de blocage 10a permet d'immobiliser le chariot proximal 9a sur le support 7 et une deuxième vis de blocage 10b permet d'immobiliser le chariot distal 9b sur le chariot proximal 9a.
Les figures 7 et 8 illustrent les modalités de calibrage de l'outil d'étalonnage 6 et les modalités d'étalonnage du point de centrage 3 du faisceau LASER 2 via l'outil d'étalonnage 6 préalablement calibré.
Pour réaliser le calibrage de l'outil d'étalonnage 6, une opération initiale est réalisée comme illustré sur la figure 7. Lors de cette opération initiale le faisceau LASER 2 est émis par la tête de soudage 1 et son point de centrage 3 est positionné par rapport à la mire 4 à partir d'un déplacement de la tête de soudage 1. Une position de référence initiale du point de centrage 3 du faisceau LASER 2 est ainsi identifiée et mémorisée.
Puis la tête de soudage 1 est maintenue en position conformément au pointage de la mire 4 par le point de centrage 3 du faisceau LASER 2 en position de référence, et l'émission du faisceau LASER 2 par la tête de soudage 1 est interrompue. La tête de soudage 1 est alors légèrement déplacée suivant l'axe vertical V1 pour permettre le montage de l'outil d'étalonnage 6 sur la tête de soudage 1 et effectuer son calibrage.
Pour calibrer l'outil d'étalonnage 6, la tête de soudage 1 est déplacée vers la mire 4 suivant l'axe vertical V1 en approche du corps solide 5 formé du pointeau à proximité de la mire 4. L'organe d'amortissement 19 permet de limiter les efforts de contact entre le corps solide 5 et la mire 4 en cas d'approche inapproprié, pour éviter leur détérioration et notamment celle de la mire 4.
Le corps solide 5 est alors déplacé par l'opérateur via les chariots 9a, 9b pour le placer en position de calibrage dans laquelle la pointe 17 est positionnée suivant l'axe transversal T1 et l'axe longitudinal L1 conformément à la position de référence, comme illustré sur la figure 8. Lorsque le corps solide 5 est positionné suivant l'axe transversal T1 et l'axe longitudinal L1 via les chariots 9a, 9b, ceux-ci sont bloqués en position sur le support 7. L'opérateur peut alors placer le corps solide 5 en affleurement de la mire 4 par réglage suivant l'axe vertical V1 de la position de la pointe 17 dont il est équipé par rapport au chariot distal 9b.
Le corps solide 5 étant ainsi positionné et bloqué sur le support 7 conformément à la position de référence, l'outil d'étalonnage 6 peut être retiré de la tête de soudage 1 après son dégagement de la mire 4. La tête de soudage 1 peut alors émettre le faisceau LASER 2 pour réaliser une opération de soudage, conformément à l'exécution d'un programme de régulation de la cinématique du point de centrage 3 du faisceau LASER 2.
Il est alors considéré le cas d'un défaut constaté du suivi de la trajectoire de soudage par le point de centrage 3 du faisceau LASER 2. Dans ce cas, la position de référence initiale du point de centrage 3 du faisceau LASER peut être rectifiée au moyen de l'outil d'étalonnage 6, qui est alors installé sur la tête de soudage 1 après interruption de l'émission du faisceau LASER 2 par la tête de soudage 1.
En cas d'écart constaté entre la mire 4 et la position de pointage du corps solide 5 sur la mire 4, les coordonnées d'un tel écart par rapport au repère orthonormé L1, T1, V1 sont alors exploitées pour rectifier les coordonnées de la position de référence initiale. Une position de référence corrigée est alors mémorisée et exploitée par le programme de suivi de la trajectoire de soudage par le point de centrage 3 du faisceau LASER 2.
Claims (10)
1. - Dispositif d'étalonnage (4, 6) du point de centrage (3) d'un faisceau LASER (2) émis par une tête de soudage (1 ), le dispositif d'étalonnage comprenant une mire (4) d'identification d'une position de référence du point de centrage (3) du faisceau LASER (2) suivant les trois axes (L1, T1, V1) d'un repère orthonormé, caractérisé en ce que le dispositif d'étalonnage comprend en outre un outil d'étalonnage (6) muni :
-) d'un moyen de montage (8) amovible de l'outil d'étalonnage (6) sur la tête de soudage (1) en une position d'étalonnage prédéfinie dans le repère orthonormé, et -) d'unr corps solide^ (5) monté sur l'outil d'étalonnage (6) et mobile suivant chacun des trois axes (L1, T1, V1 ) du repère orthonormé via un moyen de positionnement (9) du corps solide (5) sur l'outil d'étalonnage (6), le corps solide (5) étant sélectivement immobilisable sur l'outil d'étalonnage (6) via un moyen de blocage (10a, 10b) en une position de calibrage dans laquelle le corps solide (5) est en position de pointage sur la mire (4).
2. -Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'outil d'étalonnage (6) comprend un support (7) allongé suivant un axe vertical (V1 ) du repère orthonormé définissant une direction de pointage (DR3) du corps solide (5) sur la mire (4), le support (7) étant muni d'une part dudit moyen de montage (8) à l'une proximale de ses extrémités, et d'autre part du moyen de positionnement (9) porteur du corps solide (5) et du moyen de blocage (10a, 10b) à son extrémité distale.
3. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moyen de montage (8) comprend un socle (11) positionnable et fixable sur la tête de soudage (1 ) suivant chacun des axes (L1, T1, V1) du repère orthonormé, via au moins un taquet (12a, 12b) dont sont indifféremment munis la tête de soudage (1) ou le socle (11).
4. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de montage (8) comprend deux taquets (12a, 12b) qui sont distants l'un de l'autre suivant un axe transversal (T1 ) du repère orthonormé, le socle (11) étant positionné sur la tête de soudage (1) conjointement par les taquets (12a, 12b) suivant l'axe transversal (T1), en pivotement autour de l'axe vertical (V1) via un premier taquet (12a) et en appui contre la tête de soudage (1) suivant un axe longitudinal (L1) du repère orthonormé via un deuxième taquet (12b).
5. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ledit au moins un taquet (12a, 12b) est agencé en colonnette (13) d'emboîtement suivant l'axe vertical (V1 ) dans un logement (14) de forme complémentaire ménagé dans la tête de soudage (1).
6. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit moyen de positionnement (9) est agencé en structure étagée porteuse du corps solide (5), dont les étages sont mobiles respectivement suivant l'un des axes du repère orthonormé.
7. - Dispositif selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce que les étages de la structure étagée sont respectivement formés :
-) par un chariot proximal (9a) monté mobile sur le support (7) suivant une première direction de réglage (DR1) définie par l'un quelconque de l'axe horizontal (L1) Ou de l'axe transversal (T1),
-) par un chariot distal (9b) monté mobile sur le chariot proximal (9a) suivant une deuxième direction de réglage (DR2) définie par l'autre quelconque de l'axe horizontal (L1) ou de l'axe transversal (T1),
-) par le corps solide (5) monté sur le chariot distal (9b) en étant mobile suivant une troisième direction de réglage (DR3) définie par l'axe vertical (V1 ).
8. - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un organe d'amortissement (19) d’une prise d'appui du corps solide (5) contre la mire (4), est interposé entre le corps solide (5) et le chariot distal (9b).
9. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le corps solide (5) est agencé en pointeau comprenant un doigt épaulé (18) en bout duquel est vissée une pointe (17).
10, - Procédé de mise en œuvre d'un dispositif d'étalonnage (4, 6) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes :
-) une opération initiale de pointage de la mire (4) par le point de centrage (3) du faisceau LASER (2) émis par la tête de soudage (1), et ensuite d'interruption de l'émission du faisceau LASER (2) pour autoriser le montage de l'outil d'étalonnage (6) sur la tête de soudage (1 ),
-) une opération de calibrage de l'outil d'étalonnage (6), selon laquelle l'outil d'étalonnage (6) est monté sur la tête de soudage (1), puis selon laquelle le corps solide (5) est placé en position de calibrage, puis selon laquelle l'outil d'étalonnage (6) est retiré de la tête de soudage (1) pour autoriser l'exécution d'une opération de soudage par le faisceau LASER (2) conformément à une trajectoire de soudage préalablement établie, et
-) en cas d'un défaut de suivi de la trajectoire de soudage par le point de centrage (3) du faisceau LASER (2), une opération d'étalonnage du point de centrage (3) du faisceau LASER (2) selon laquelle, après interruption de l'émission du faisceau LASER (2) par la tête de soudage (1 ), l'outil d'étalonnage (6) est monté sur la tête de soudage (1) pour détecter un éventuel écart de position entre la mire (4) et le corps solide (5), puis selon laquelle une rectification de la position de référence du point de centrage (3) du faisceau LASER (2) est opérée conformément audit écart de position.
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|---|---|---|---|---|
| FR3107663A1 (fr) * | 2020-02-27 | 2021-09-03 | Psa Automobiles Sa | Dispositif d’étalonnage pour un système de soudage laser |
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| CN203765163U (zh) * | 2014-04-09 | 2014-08-13 | 重庆市光学机械研究所 | 激光飞行光路校正装置 |
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-
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