WO2014128406A1 - Système de marquage de câble à zone de marquage courbe - Google Patents

Système de marquage de câble à zone de marquage courbe Download PDF

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WO2014128406A1
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cable
marking
wheel
laser
laser beam
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PCT/FR2014/050347
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Fabien Reversat
Stéphane ROUGIER
Pierre Bouvet
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Laselec
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    • B41M5/267—Marking of plastic artifacts, e.g. with laser

Definitions

  • the present invention relates to the marking of cables by laser beam.
  • This type of marking makes it possible to quickly and efficiently create markings (alphanumeric, barcode or other patterns) permanently and inalterably on the cable sheaths, such as electrical cables or other.
  • the marking may for example consist of a material ablation. It may also consist of discoloration of the cable sheath.
  • UV lasers can be used to strike cable sheaths doped with Titanium Dioxide pigment. This is particularly the case in aeronautical applications.
  • a first technique may consist in using a relatively high energy laser with a relatively low rate of fire (of the order of a few Hertz to a few tens of Hertz).
  • the laser beam can be shaped using an amplitude mask used as a "stencil", whose image is projected onto the surface of the cable via optical means.
  • each laser shot (whose duration is usually a few nanoseconds) allows the generation of a character (for example alphanumeric) whole.
  • a second technique may be to use a relatively low energy laser with a high rate of fire (of the order of a few kilohertz to several hundred kilohertz).
  • the laser beam can be focused and scanned on the surface of the cable using a deflection system.
  • each character for example alphanumeric
  • cable marking to be productive, generally requires to be done on the fly.
  • An optical deflection element is provided to allow the laser beam to follow the cable during the marking of a marker (consisting of one or more patterns or characters) and then to reposition itself quickly at the beginning of the marking zone for marking the marker next. This makes it possible to scroll the cable at a very high speed and to mark it at an artificially slowed speed.
  • a scanning head in an XY plane composed of two galvanometric mirrors, makes it possible to perform both the scanning of the beam to write each pattern or character, and the tracking of the cable according to its scrolling direction.
  • the flat-field lens is used to focus the laser beam in the plane of the cable surface.
  • the second marking technique mentioned above (using the scanning of a high frequency laser beam) has become widespread in many industrial applications. It enjoys the following advantages over the first technique (using a high energy, low frequency laser and an amplitude mask):
  • the transmission efficiency through the mask of the first technique can be less than 10%, while there is no energy loss if the second technique is used,
  • the aging of the optics is less critical in the case of low energies and high rates than in the case strong energies and low rates.
  • this second technique to the marking of electrical cables is particularly problematic, especially as regards the quality of the patterns obtained during marking the cable on the fly. It is indeed extremely difficult to avoid the vibrations of the cable during its travel in the rectilinear marking zone, in particular the movements transverse to the direction of travel or the rotational movements around this axis. These, even tiny, cause deformation of the marked characters, since the marking of a character is not instantaneous as in the case of the first mentioned technique.
  • the time interval between shots is of the order of 100 microseconds. If it takes 200 shots to write a dimension character of the order of one millimeter, the duration of the operation is 20 milliseconds.
  • the twist period of a shielded twisted multi-wire cable is generally between 5 millimeters and 50 millimeters. If the cable runs at a speed of 1 meter per second, the time period of vibration experienced by the cable because of its geometric characteristics will be of the order of 5 to 50 milliseconds.
  • This example based on figures relating to the performance of laser marking systems for aeronautical cables, shows that the time scales corresponding to the marking of a character and the vibration period are of the same order of magnitude.
  • the size of the characters marked in practice is generally of the order of one to a few millimeters.
  • the amplitude of the vibrations depends on the cables and how to guide them in the marking zone, but it sometimes reaches several tenths of a millimeter in a rectilinear marking zone, which causes a significant deformation of the characters and affects the readability of the marks. or barcode.
  • the vibration of the cable in the marking zone is also problematic in the case of the first technique mentioned above.
  • the vibration of the cable affects the alignment of the different characters with respect to each other, since the time scale between two LASER shots is a few milliseconds or tens of milliseconds.
  • the present invention falls within this framework.
  • a first aspect of the invention relates to a cable marking system comprising:
  • At least one marking zone for marking a portion of cable with at least one laser device
  • At least one cable driver configured to scroll said cable in said at least one marking area
  • at least one cable curvature device configured to curve said cable in said at least one marking zone
  • the curvature of the cable makes it possible to control the running of the cable so as to minimize the vibrations thereof and to avoid the marking deformations caused by such vibrations.
  • the curvature imposed on the cable in the marking zone may be circular, elliptical, parabolic or other.
  • the system may further include at least one cable holding device configured to maintain said cable at said at least one cable tensioning device.
  • the device can thus be used to press the cable against the cable curvature device.
  • the system may further comprise at least one cable guide device configured to guide said cable, at least in said marking area.
  • Such a guiding device allows for example to have the marking area close to areas where it is subjected to mechanical stresses such as a cutting area.
  • the compactness of the system is improved.
  • the driving device may comprise a coating adhering in contact with said cable.
  • the outer surface of a wheel, against which the cable is plated may include an adherent coating to prevent slippage of the cable. This is particularly useful in the case where the curvature and drive devices are combined.
  • the driving device may comprise at least one drive belt configured to drive said cable.
  • the drive device comprises at least a pair of drive belts facing each other and configured to receive said cable therebetween. The cable is thus sandwiched between the belts.
  • the driving device and the cable tensioning device can be integrated into a single device.
  • the system is reduced.
  • the curvature device comprises at least one wheel portion.
  • the wheel portion is configured to slide said cable into said marking area.
  • the wheel portion has a plurality of bearings for rolling said cable in said marking area.
  • the cable holding device may comprise a plurality of bearings. These bearings can be regularly spaced and / or organized according to the curvature of the curvature device. For example, with the use of a wheel as a bending device, the bearings can be organized in a circular arc so as to perfectly maintain the cable to be driven.
  • the wheel portion is configured to slide a cable drive belt into said marking area.
  • the wheel portion has a plurality of bearings for rolling said at least one belt into said marking area.
  • the wheel portion can be fixed. It is then possible to provide drive means combined therewith to drive the cable.
  • the driving device may also include a wheel configured to enter rotational movement.
  • the wheel is in free rotation movement or driven by a motor.
  • the trajectory imposed on the cable is then circular.
  • the wheel can also support a belt, driven or not, against which the cable is supported, and which imposes its curvature.
  • the laser device is configured to emit at least one laser beam in a direction perpendicular to the plane of said at least one wheel portion.
  • the system can then be more compact.
  • the laser device is configured to emit at least one laser beam moving according to the scrolling of said cable.
  • the laser device is configured to move the beam in a plane parallel to a running plane of the cable in the marking area.
  • the scanning of the laser beam can be carried out quickly and produce the marking in a plane parallel to the plane of movement of the cable in the marking zone.
  • the path of the laser beam can follow the curved path of the cable imposed by the bending device.
  • the marking device consists of a laser, optical elements for shaping the laser beam, a pair of galvanometric mirrors for scanning the beam along the two axes of a plane, and a flat field lens, for focusing the beam in a plane, the marking plane.
  • the system may further include a cable tensioning device configured to print a mechanical tension to said cable in said cable marking area.
  • a cable tensioning device configured to print a mechanical tension to said cable in said cable marking area.
  • the cable tensioning device and the driving device can be integrated into a single device.
  • a set of pulleys can serve both to drive the cable and to print a mechanical tension.
  • the system may further include the laser marking device.
  • a second aspect of the invention relates to a cable marking method comprising the following steps:
  • the method may further include system utilization steps of the first aspect.
  • the method may further include one or more of the following steps:
  • the method according to the second aspect of the invention provides at least the same advantages as those provided by the system according to the first aspect.
  • said laser beam is normal to said marking plane.
  • a laser beam cable marking system comprising:
  • a curvature device configured to curve the cable in a plane normal to the main direction of the laser beam, and - At least one laser device with beam scanning configured to make marks on the fly following the cable along at least a portion of its curved path imposed by said curvature device.
  • the tracking device may be several centimeters long.
  • the curvature device is a rotating wheel.
  • the system comprises for example a belt forming part of the bending device and which can be configured to drive the cable.
  • the bending device is associated with a cable driver having at least a pair of drive belts facing each other and configured to receive said cable therebetween.
  • the bending device comprises at least one wheel portion configured to slide said cable.
  • the wheel portion has a plurality of bearings for rolling said cable.
  • the curvature device also contributes to driving said cable.
  • the system comprises for example:
  • a plating device configured to clamp said cable against said motorized wheel so as to allow said cable to be driven.
  • the cable is both driven by said wheel, curved by it and marked on a portion of its curved path in the marking area.
  • the plating device comprises a plurality of bearings.
  • Another aspect of the invention which is non-exclusive of the foregoing aspects, relates to a method of marking a cable on the fly by laser comprising the following steps:
  • curvature of the cable at the level of the marking zone in a plane normal to the main direction of the laser beam marking the cable by scanning the laser beam with tracking the cable (by the laser beam) along at least a portion of the curved path imposed on said cable by said bending device
  • FIGS. 2a and 2b illustrate deformed and undistorted markings
  • FIG. 3-7 illustrate more specific embodiments.
  • top-hat marking with a laser beam whose spatial distribution has been optimized
  • a general embodiment is presented with reference to Figure 1.
  • a cable 1 is stretched and runs on a wheel 2 in rotation about its axis of rotation.
  • the wheel is used as a pulley.
  • a laser beam 3 from a laser device strikes the cable to make a marking 4 (LASELEC).
  • the marking of the cable is performed by tracking (or scanning) the cable by the laser beam along the curved path printed to the cable in a marking area.
  • the cable follows an arc (formed by a portion of the arc of the wheel on which is stretched the cable) constituting the marking area.
  • the marking is carried out in a plane parallel to the plane of the wheel and containing the surface of the cable.
  • the laser beam comes from a deflection system controlled by the system, its direction is close to normal to the plane of the wheel.
  • the laser beam is scanned to mark each marker character.
  • the cable being bent on the wheel it can not vibrate and evolves in a controlled manner on the arc constituting the marking area. This is the case for most types of cable, in particular wrapped cables and twisted multifilament cables, since their wavy shape matches the circular contour of the wheel and they rotate with it.
  • the wheel used preferably has a circularity the best possible, especially for cables of very small diameters.
  • the cable may also be driven by one or more driving devices (not shown).
  • the wheel can be motorized.
  • a cable tensioning device (not shown) may be provided to print a mechanical tension to the cable.
  • one or more cable unwinders may be used to gradually release the cable.
  • the cable is then released as it is driven by said driver.
  • the cable may for example be initially wound on a reel and unrolled progressively. During the progressive release of the cable, it is kept under mechanical tension.
  • a holding device (not shown) may be provided to hold the cable at the wheel. Thus, the cable can be pressed against the wheel.
  • the cable is driven by a drive device and kept taut (for example by the unwinding device itself).
  • the cable is for example pressed against the outer side of the bending device in the marking area.
  • the marking area may encompass the entire bending zone of the cable or only part of it.
  • the cable By undergoing a support force transverse to its direction of travel, the cable follows a controlled path and thus avoids vibrations that may cause deformation of the marking.
  • FIG. 2a shows a conventional marking result obtained on a wrapped monofilament cable guided in a rectilinear marking zone. Due to vibratory movements of the cable it has indeed deviated from its ideal transverse position during the marking on the fly of the character. This results in a distortion of the character ("4") marked.
  • Figure 2b shows a marking result on the fly according to embodiments obtained on the same type of cable.
  • the character marked (“4") has not been deformed because the cable has not deviated from its ideal transversal position during marking.
  • the wheel 23 serves both to guide and drive the cable 1.
  • the wheel is motorized (engine not shown).
  • the wheel can be covered with a coating (for example polyurethane) having good adhesion characteristics and wear resistance.
  • a cable plating system 7 may be associated with the wheel so as to combine in the same device the two functions of curvature of the cable and driving thereof.
  • the laser beam (not shown) is deflected by a scanning head in an XY plane.
  • the scanning head comprises for example two galvanometric mirrors.
  • the laser beam is focused using a flat-field optical lens whose focal plane is parallel to the plane of the wheel and coincides with the surface of the cable.
  • the marking on the fly is performed in rotation mode in the marking zone 5 located between one, two or more device (s) 6 for guiding the cable.
  • the cable plating system comprises for example a jack associated with a device adapted to the outer diameter of the wheel.
  • the plating system may further comprise bearings 8. This system makes it possible to press the cable against the lateral surface of the wheel, while allowing it to move, so that the motorized wheel can drive the cable without slipping.
  • the spacing between the various rollers 8 may be non-regular and optimized so as to allow optimal contact on the outer casing of twisted multifilament cables regardless of the period of twists and whatever their position.
  • This mode of implementation has the advantage, besides the possibility of avoiding the deformation of the characters (whatever the type of cable), to have a marking area very close to the cutting area of the cable (no represented) downstream from the training area (at plating device). It is indeed desirable to reduce this distance on the marking machines and cable cutters, so as to minimize the lost cable lengths (the beginning of the installed cable can not be marked and constitutes a fall).
  • This mode of implementation also makes it possible to avoid any deformation of the characters due to longitudinal vibrations of the cable (micro-jerks in the direction of travel), sometimes generated by toothed pulley cable drive systems. and belts, used mainly in current cable marking machines.
  • the laser marking of the cable 1 is performed on a non-motorized wheel 24 which can rotate freely.
  • the cable is driven using a pulley 9 and belt drive device 10 enclosing the "sandwich" cable.
  • the drive device is configured to avoid the generation of longitudinal vibrations of the cable, which would affect the quality of the marks as well as the transverse vibrations in a linear marking area.
  • the cable may for example be rewound on a motorized reel, marking being effected on the wheel 2 rotating freely, driven by the scrolling of the cable.
  • the cable 1 is in contact with a belt 1 1, which is itself in contact with the wheel 25. It is the latter which imposes the curvature of the cable on an arc of circle and makes it possible to avoid any transverse movement during the laser marking.
  • the laser beam 3 comes from above and is focused in the plane parallel to the plane of the wheel passing through the surface of the cable.
  • a scan of the laser beam allows the marking on the fly of all kinds of patterns, such as for example a bar code 12.
  • the use of a belt can simplify the replacement of the wear parts and / or couple the wheel guidance to a "pulley-belt" type drive system as shown in FIG. 4.
  • the wheel can be fixed or motorized and constitute the drive system of the belt. A system of tightening the cable against the belt can then be added.
  • the cable 1 is marked on the side of a wheel arc, but this time is fixed.
  • the wheel is truncated and is reduced to a mechanical part 15 formed by a curved lateral surface on which the cable 1 slides while conforming to its shape.
  • Pulleys 13 and 14 participate in guiding the cable. They allow the cable to remain pressed against the outer surface of the curved piece while scrolling.
  • the laser marking is carried out in the same manner as described above, that is to say on an arc following the surface of the cable.
  • the markings 16 are solid circular patterns. They were made in the marking zone corresponding to the central part of the guide piece. The patterns move with the cable to the exit of the marking area.
  • the laser beam 3 carries out the operations of scanning and tracking the cable during its course. It is in the extreme position of the marking area for the marking of the last pattern constituting the marker and, once the marker is completed, is repositioned at the beginning of the marking zone to start marking the next marker.
  • This mode of implementation has the advantage of greater compactness, especially if it is desired to have a marking zone of great length (which would imply a large wheel diameter).
  • the curved guide surface of the cable is not necessarily circular but may have another type of curvature for example elliptical, parabolic or other.
  • FIG. 7 which incorporates the elements of FIG. 1 with the same reference signs, instead of sliding on the smooth curved face of the "truncated wheel" 15 of FIG. 6, the cable 1 runs on a guiding device 17 having a number of bearings 18.
  • the bearings are organized to form an envelope in contact with the surface of the cable stretched over the device, whose curved shape allows a guide of the latter without the possibility of parasitic transverse movement.
  • the size and spacing of the rollers can be non-regular and optimized to perfectly guide uneven surface cables such as twisted electrical cables.

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Abstract

Système de marquage de câble comportant :- au moins une zone de marquage pour marquer une portion de câble par au moins un dispositif laser, - au moins un dispositif laser - au moins un dispositif d'entraînement de câble configuré pour faire défiler ledit câble dans ladite au moins une zone de marquage.

Description

Système de marquage de câble à zone de marquage courbe
La présente invention concerne le marquage de câbles par faisceau laser.
Ce type de marquage permet de créer de manière rapide et efficace des repères (alphanumériques, code barre ou autres motifs) de manière permanente et inaltérable sur les gaines des câbles, tels que les câbles électriques ou autre.
Le marquage peut par exemple consister en une ablation de matière. Il peut aussi consister en une décoloration de la gaine du câble.
Dans le cas de la décoloration, des lasers ultraviolets (UV) peuvent être utilisés pour frapper des gaines de câbles dopées en pigment de Dioxyde de Titane. C'est notamment le cas dans les applications aéronautiques.
Indépendamment du type de procédé utilisé (ablation, décoloration ou autre), plusieurs techniques de marquage peuvent être mises en œuvre.
Une première technique peut consister à utiliser un laser d'énergie relativement forte avec une cadence de tir relativement faible (de l'ordre de quelques Hertz à quelques dizaines de Hertz). Le faisceau laser peut être mis en forme à l'aide d'un masque d'amplitude utilisé comme un « pochoir », dont l'image est projetée sur la surface du câble via des moyens optiques. Avec cette première technique, chaque tir laser (dont la durée est généralement de quelques nanosecondes) permet la génération d'un caractère (par exemple alphanumérique) entier.
Une deuxième technique peut consister à utiliser un laser d'énergie relativement faible avec une cadence de tir élevée (de l'ordre de quelques kilohertz à plusieurs centaines de kilohertz). Le faisceau laser peut être focalisé et balayé sur la surface du câble à l'aide d'un système de déflexion. Avec cette deuxième technique, chaque caractère (par exemple alphanumérique) est pixélisé et est généré à l'aide d'un grand nombre de tirs laser. Indépendamment de la technique utilisée, le marquage de câble, pour être productif, nécessite généralement d'être effectué à la volée. Un élément de déflexion optique est prévu pour permettre au faisceau laser de suivre le câble pendant le marquage d'un repère (constitué d'un ou plusieurs motifs ou caractères) puis de se repositionner rapidement en début de zone de marquage pour le marquage du repère suivant. Cela permet de faire défiler le câble à très grande vitesse et de le marquer à une vitesse artificiellement ralentie.
Pour ce marquage de câble à la volée, il est possible d'utiliser une zone de marquage rectiligne, dans laquelle le câble qui défile est guidé de la meilleure façon possible. L'opération de déflexion du faisceau laser au-dessus de la zone de marquage peut être réalisée à l'aide d'un miroir galvanométrique associé à un objectif à champ plat, permettant de former une image nette dans le plan de la surface supérieure du câble sur toute la longueur de la zone de marquage.
Dans le cas de la deuxième technique évoquée plus haut, une tête de balayage dans un plan XY, composée de deux miroirs galvanométriques, permet d'effectuer à la fois le balayage du faisceau pour écrire chaque motif ou caractère, et le suivi du câble selon sa direction de défilement. L'objectif à champ plat permet de focaliser le faisceau laser dans le plan de la surface du câble.
D'une manière générale, la deuxième technique de marquage évoquée plus haut (utilisant le balayage d'un faisceau laser haute fréquence) s'est généralisée dans de nombreuses applications industrielles. Elle bénéficie des avantages suivants par rapport à la première technique (mettant en œuvre un laser de forte énergie, faible fréquence et un masque d'amplitude) :
- polyvalence des motifs marqués : leur taille et leur forme peuvent être choisies librement, plutôt qu'imposés par un masque.
- rendement optique meilleur : le faisceau n'étant pas obstrué par un masque d'amplitude, toute l'énergie est utile au processus de marquage.
Si l'on considère par exemple le marquage de la lettre « I » ou d'une barre de code barre, le rendement de transmission à travers le masque de la première technique peut être inférieur à 10%, alors qu'il n'y a aucune perte d'énergie si l'on utilise la deuxième technique,
- compatibilité avec les sources laser à haute cadence, pompées par diodes laser continues, caractérisées par une très grande fiabilité et une maintenance réduite,
- durée de vie des composants optiques de transport et mise en forme du faisceau plus importante (notamment pour le marquage UV) : à puissance moyenne équivalente, le vieillissement des optiques est moins critique dans le cas de faibles énergies et fortes cadences que dans le cas de fortes énergies et faibles cadences.
L'application de cette deuxième technique au marquage des câbles électriques est cependant particulièrement problématique, notamment en ce qui concerne la qualité des motifs obtenus lors d'un marquage du câble à la volée. Il est en effet extrêmement difficile d'éviter les vibrations du câble lors de son défilement dans la zone de marquage rectiligne, notamment les mouvements transverses à la direction de défilement ou les mouvements de rotation autour de cet axe. Ceux-ci, même infimes, provoquent une déformation des caractères marqués, puisque le marquage d'un caractère n'est pas instantané comme dans le cas de la première technique évoquée.
Ce problème est d'autant plus accru sur les câbles de section non parfaitement circulaire comme les câbles monobrins enrubannés ou, de manière encore plus sévère, sur les câbles multifilaires torsadés.
Si l'on considère par exemple une source laser de cadence 10 kHz, l'intervalle de temps entre chaque tir est de l'ordre de 100 microsecondes. S'il faut 200 tirs pour écrire un caractère de dimension de l'ordre d'un millimètre, la durée de l'opération est de 20 millisecondes.
La période de torsade d'un câble multifilaire torsadé blindé est généralement comprise entre 5 millimètres et 50 millimètres. Si le câble défile à une vitesse de 1 mètre par seconde, la période temporelle des vibrations subies par le câble à cause de ses caractéristiques géométriques sera de l'ordre de 5 à 50 millisecondes. Cet exemple basé sur des chiffres en lien avec les performances des systèmes de marquage laser des câbles aéronautiques montre que les échelles de temps correspondant au marquage d'un caractère et la période des vibrations sont du même ordre de grandeur.
II y a donc un risque important de distorsion des caractères dès lors que l'amplitude des vibrations n'est pas négligeable devant la dimension des caractères marqués.
La dimension des caractères marqués en pratique est généralement de l'ordre de un à quelques millimètres.
L'amplitude des vibrations dépend des câbles et de la façon de les guider dans la zone de marquage, mais elle atteint parfois plusieurs dixièmes de millimètres dans une zone de marquage rectiligne, ce qui entraîne une déformation importante des caractères et affecte la lisibilité des repères ou code-barres.
Le problème de déformation des caractères limite considérablement l'utilisation industrielle de la deuxième technique, bien qu'elle présente de nombreux avantages par rapport aux autres techniques.
La vibration du câble dans la zone de marquage est aussi problématique dans le cas de la première technique évoquée plus haut. En effet, la vibration du câble affecte l'alignement des différents caractères les uns par rapport aux autres, puisque l'échelle de temps entre deux tirs LASER est de quelques millisecondes ou dizaines de millisecondes.
Il existe donc un besoin pour améliorer les techniques de marquage de câble par laser, notamment eu égard aux problèmes évoqués ci-dessus.
La présente invention s'inscrit dans ce cadre.
Un premier aspect de l'invention concerne un système de marquage de câble comportant :
- au moins une zone de marquage pour marquer une portion de câble par au moins un dispositif laser,
- au moins un dispositif d'entraînement de câble configuré pour faire défiler ledit câble dans ladite au moins une zone de marquage, et - au moins un dispositif de courbure de câble, configuré pour courber ledit câble dans ladite au moins une zone de marquage.
La courbure du câble permet de contrôler le défilement du câble de sorte à minimiser les vibrations de celui-ci et éviter les déformations de marquage provoquées par de telles vibrations.
La courbure imposée au câble dans la zone de marquage peut être circulaire, elliptique, parabolique ou autre.
Il peut être possible d'imprimer au câble une tension mécanique au moyen d'un dispositif de tension de câble.
Le système peut en outre comporter au moins un dispositif de maintien de câble configuré pour maintenir ledit câble au niveau dudit au moins un dispositif de tension de câble.
Le dispositif peut ainsi permettre de plaquer le câble contre le dispositif de courbure de câble.
Le contrôle du défilement du câble est ainsi renforcé.
Le système peut en outre comporter au moins un dispositif de guidage de câble configuré pour guider ledit câble, au moins dans ladite zone de marquage.
Un tel dispositif de guidage permet par exemple de disposer la zone de marquage proche de zones où celui-ci est soumis à des contraintes mécaniques comme par exemple une zone de coupe. La compacité du système s'en trouve améliorée.
Le dispositif d'entraînement peut comporter un revêtement adhérant en contact avec ledit câble.
Ainsi, l'entraînement du câble est amélioré.
Par exemple, la surface extérieure d'une roue, contre laquelle est plaqué le câble, peut comporter un revêtement adhérant permettant d'éviter le glissement du câble. Ceci est particulièrement utile dans le cas où les dispositifs de courbure et d'entraînement sont combinés.
Par exemple, le dispositif d'entraînement peut comporter au moins une courroie d'entraînement configurée pour entraîner ledit câble. Par exemple encore, le dispositif d'entraînement comporte au moins un couple de courroies d'entraînement se faisant face et configurées pour accueillir ledit câble entre elles. Le câble est ainsi pris en sandwich entre les courroies.
Le dispositif d'entraînement et le dispositif de tension de câble peuvent être intégrés en un même dispositif.
Ainsi, le système est plus compact.
C'est le cas par exemple d'une roue entraînant le câble tout en lui imprimant une courbure.
Le système s'en trouve réduit.
Selon des exemples de réalisation, le dispositif de courbure comporte au moins une portion de roue.
Ainsi, une roue complète peut être utilisée ou seulement une portion de celle-ci.
L'utilisation d'une portion de roue permet d'utiliser un rayon de courbure plus important tout en gardant des dimensions réduites du système.
Par exemple, la portion de roue est configurée pour laisser glisser ledit câble dans ladite zone de marquage.
Par exemple encore, la portion de roue comporte une pluralité de roulements pour faire rouler ledit câble dans ladite zone de marquage.
Par exemple, le dispositif de maintien de câble peut comporter une pluralité de roulements. Ces roulements peuvent être régulièrement espacés et/ou organisés selon la courbure du dispositif de courbure. Par exemple, avec l'utilisation d'une roue comme dispositif de courbure, les roulements peuvent être organisés en arc de cercle de manière à maintenir parfaitement le câble à entraîner.
Selon des réalisations, la portion de roue est configurée pour laisser glisser une courroie d'entraînement du câble dans ladite zone de marquage.
Par exemple, la portion de roue comporte une pluralité de roulements pour faire rouler ladite au moins une courroie dans ladite zone de marquage. La portion de roue peut être fixe. On peut alors prévoir des moyens d'entraînement combinés avec celle-ci pour entraîner le câble.
Le dispositif d'entraînement peut aussi comporter une roue configurée pour entrer en mouvement de rotation.
On peut alors mettre le câble en mouvement tout en tendant le câble.
Par exemple, la roue est en mouvement de rotation libre ou entraînée par un moteur. La trajectoire imposée au câble est alors circulaire.
La roue peut également supporter une courroie, entraînée ou non, contre laquelle est appuyé le câble, et qui lui impose sa courbure.
Selon des réalisations, le dispositif laser est configuré pour émettre au moins un faisceau laser dans une direction perpendiculaire au plan de ladite au moins une portion de roue.
Le système peut alors être plus compact.
Par exemple, le dispositif laser est configuré pour émettre au moins un faisceau laser se déplaçant en fonction du défilement dudit câble.
Par exemple, le dispositif laser est configuré pour déplacer le faisceau dans un plan parallèle à un plan de défilement du câble dans la zone de marquage.
Le balayage du faisceau laser peut être effectué de manière rapide et produire le marquage dans un plan parallèle au plan de défilement du câble dans la zone de marquage.
Dans le plan de marquage, englobant la surface du câble, la trajectoire du faisceau laser peut suivre la trajectoire courbe du câble imposée par le dispositif de courbure.
Selon des exemples de réalisation, le dispositif de marquage est constitué d'un laser, d'éléments optiques de mise en forme du faisceau laser, d'un couple de miroirs galvanométriques permettant de balayer le faisceau selon les deux axes d'un plan, et d'un objectif à champ plat, permettant de focaliser le faisceau dans un plan, le plan de marquage.
Le système peut en outre comporter un dispositif de tension de câble, configuré pour imprimer une tension mécanique audit câble dans ladite zone de marquage de câble. Par exemple, le dispositif de tension de câble et le dispositif d'entraînement peuvent être intégrés en un même dispositif.
Par exemple, un jeu de poulies peut servir à la fois à entraîner le câble et à lui imprimer une tension mécanique.
Le système peut en outre comporter le dispositif de marquage laser.
Un deuxième aspect de l'invention concerne un procédé de marquage de câble comportant les étapes suivantes :
- d'entraînement dudit câble pour le faire défiler dans une zone de marquage,
- de courbure dudit câble dans ladite zone de marquage, et
- de marquage d'au moins une portion dudit câble dans ladite zone de marquage.
Le procédé peut en outre comporter des étapes d'utilisation de moyens du système selon le premier aspect.
Le procédé peut en outre comporter l'une ou plusieurs des étapes suivantes :
- déroulement dudit câble chargé sur bobine, et maintien de la tension de ce dernier au cours de son défilement,
- guidage dudit câble dans ladite zone de marquage à l'aide dudit dispositif de courbure du câble, et
- marquage d'au moins une portion dudit câble dans ladite zone de marquage.
Le procédé selon le deuxième aspect de l'invention procure au moins les mêmes avantages que ceux procurés par le système selon le premier aspect.
Selon des réalisations du système ou du procédé selon les premier et deuxième aspects, ledit faisceau laser est normal audit plan de marquage.
Un autre aspect de l'invention, non-exclusif des aspects précédents, concerne un système de marquage de câble par faisceau laser comportant:
- un dispositif de courbure configuré pour courber le câble dans un plan normal à la direction principale du faisceau laser, et - au moins un dispositif laser avec balayage du faisceau configuré pour réaliser des marques à la volée en suivant le câble le long d'au moins une portion de sa trajectoire courbe imposée par ledit dispositif de courbure.
Le suivi peut par exemple se faire sur plusieurs centimètres Par exemple, le dispositif de courbure est une roue en rotation
Le système comporte par exemple une courroie faisant partie du dispositif de courbure et pouvant être configurée pour entraîner le câble.
Par exemple, le dispositif de courbure est associé à un dispositif d'entraînement du câble comportant au moins un couple de courroies d'entraînement se faisant face et configurées pour accueillir ledit câble entre elles.
Par exemple, le dispositif de courbure comporte au moins une portion de roue configurée pour laisser glisser ledit câble.
Par exemple, la portion de roue comporte une pluralité de roulements pour faire rouler ledit câble.
Par exemple, le dispositif de courbure contribue également à l'entraînement dudit câble.
Le système comporte par exemple :
- une roue motorisée avec un revêtement adhérant pour adhérer audit câble,
- un dispositif de placage configuré pour serrer ledit câble contre ladite roue motorisée pour ainsi permettre l'entraînement dudit câble.
Par exemple, le câble est à la fois entraîné par ladite roue, courbé par celle-ci et marqué sur une portion de sa trajectoire courbe dans la zone de marquage.
Par exemple, le dispositif de placage comporte une pluralité de roulements.
Un autre aspect de l'invention, non-exclusif des aspects précédents, concerne un procédé de marquage de câble à la volée par laser comportant les étapes suivantes:
- courbure du câble au niveau de la zone de marquage dans un plan normal à la direction principale du faisceau laser, - marquage du câble par balayage du faisceau laser avec suivi du câble (par le faisceau laser) le long d'au moins une portion de la trajectoire courbe imposée audit câble par ledit dispositif de courbure
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la présente description détaillée qui suit, à titre d'exemple non limitatif, et des figures annexées parmi lesquelles:
- la figure 1 illustre schématiquement un mode de réalisation général;
- les figures 2a et 2b illustrent des marquages déformé et non déformé;
- les figures 3-7 illustrent des modes de réalisation plus particuliers.
Dans la description qui suit, des modes de réalisation sont décrits dans le cadre du marquage par balayage du faisceau. Ces modes de réalisation, permettent d'éviter la déformation des caractères marqués à la volée lors du défilement du câble dans la zone de marquage.
Chaque élément présenté dans chaque mode de réalisation peut, le cas échéant, être mis en œuvre dans un autre mode de réalisation.
Les domaines d'application de ces modes de réalisation sont notamment:
- le marquage par décoloration de la gaine des câbles électriques aéronautiques à l'aide d'une source LASER UV impulsionnelle en régime nanoseconde,
- le marquage de la gaine des câbles électriques ou fibres optiques noire, blanche ou colorée à l'aide d'une source LASER impulsionnelle de longueur d'onde UV, visible ou bien infrarouge,
- le marquage de la gaine des câbles électriques ou fibres optiques noire, blanche ou colorée à l'aide d'une source LASER continue de longueur UV, visible ou bien infrarouge,
- le marquage LASER de la surface de tous types de fils, cordons, gaines, tubes ou tuyaux flexibles non conducteurs d'électricité.
Les marquages réalisables au moyen de ces modes de réalisation sont notamment :
- le marquage par décoloration du matériau, - le marquage par ablation et modification des propriétés de réflectance du matériau traité,
- le marquage de caractères alphanumériques filaires ou par remplissage avec ou sans contour,
- le marquage de codes-barres,
- le marquage de codes-barres 2D (data matrix),
- le marquage de logos ou sigles,
- le marquage de graduations,
- le marquage à l'aide d'un ou plusieurs faisceau(x) laser focalisé(s) sur la surface du fil,
- le marquage à l'aide d'un faisceau laser dont la distribution spatiale à été optimisée (« top-hat »).
Un mode de réalisation général est présenté en référence à la figure 1. Un câble 1 est tendu et défile sur une roue 2 en rotation autour de son axe de rotation. La roue est utilisée comme une poulie. Un faisceau laser 3 issu d'un dispositif laser (non représenté) frappe le câble pour réaliser un marquage 4 (LASELEC).
Le marquage du câble est effectué par suivi (ou balayage) du câble par le faisceau laser selon la trajectoire courbée imprimée au câble dans une zone de marquage. Ici, le câble suit un arc de cercle (formé par une portion de l'arc de la roue sur lequel est tendu le câble) constituant la zone de marquage. Le marquage s'effectue dans un plan parallèle au plan de la roue et contenant la surface du câble. Le faisceau laser est issu d'un système de déflexion piloté par le système, sa direction est proche de la normale au plan de la roue. Le faisceau laser est balayé pour marquer chaque caractère du repère.
Le câble étant courbé sur la roue, il ne peut vibrer et évolue de manière contrôlée sur l'arc de cercle constituant la zone de marquage. Ceci est le cas pour la plupart des types de câble, notamment les câbles enrubannés et les câbles multifilaires torsadés, puisque leur forme ondulée épouse le contour circulaire de la roue et qu'ils tournent avec elle. La roue utilisée a préférentiellement une circularité la meilleure possible, notamment pour les câbles de très petits diamètres.
Le câble peut aussi être entraîné par un ou plusieurs dispositifs d'entraînement (non représentés). Alternativement, ou en combinaison, la roue peut être motorisée.
Alternativement, ou en combinaison, un dispositif de tension de câble (non représenté) peut être prévu pour imprimer une tension mécanique au câble. Ainsi, le maintien de celui-ci peut être assuré ou amélioré.
Par exemple, un ou plusieurs dispositifs de déroulement de câble peuvent être utilisés pour libérer progressivement le câble. Le câble est alors libéré au fur et à mesure qu'il est entraîné par ledit dispositif d'entraînement. Le câble peut par exemple être initialement enroulé sur une bobine et déroulé progressivement. Durant la libération progressive du câble, celui-ci est maintenu sous tension mécanique.
Un dispositif de maintien (non représenté) peut être prévu pour maintenir le câble au niveau de la roue. Ainsi, le câble peut être plaqué contre la roue.
Ainsi, selon des réalisations, le câble est entraîné par un dispositif d'entraînement et maintenu tendu (par exemple par le dispositif de déroulement lui-même). Le câble est par exemple plaqué contre le flanc extérieur du dispositif de courbure dans la zone de marquage. La zone de marquage peut englober toute la zone de courbure du câble ou une partie seulement.
En subissant une force d'appui transverse à sa direction de défilement, le câble suit une trajectoire contrôlée et évite ainsi les vibrations risquant de provoquer une déformation du marquage.
La figure 2a représente un résultat de marquage à la volée classique obtenu sur un câble monofilaire enrubanné guidé dans une zone de marquage rectiligne. Du fait de mouvements vibratoires du câble celui-ci a en effet dévié de sa position transversale idéale au cours du marquage à la volée du caractère. Il en résulte une déformation du caractère (« 4 ») marqué.
La figure 2b représente un résultat de marquage à la volée selon des modes de réalisation obtenu sur le même type de câble. Le caractère marqué (« 4 ») n'a subi aucune déformation, car le câble n'a pas dévié de sa position transversale idéale au cours du marquage.
Dans le mode de réalisation illustré par la figure 3 (qui reprend les éléments de la figure 1 avec les mêmes signes de référence), la roue 23 sert à la fois de guidage et d'entraînement du câble 1 .
La roue est motorisée (moteur non représenté). Pour améliorer l'entraînement du câble, la roue peut être recouverte d'un revêtement (par exemple en polyuréthane) présentant de bonnes caractéristiques d'adhérence et de résistance à l'usure. En outre, un système de placage du câble 7 peut être associé à la roue de manière à combiner dans un même dispositif les deux fonctions de courbure du câble et d'entraînement de celui-ci.
Le faisceau laser (non représenté) est défléchi par une tête de balayage dans un plan XY. La tête de balayage comporte par exemple deux miroirs galvanométriques. Le faisceau laser est par exemple focalisé à l'aide d'un objectif optique à champ plat, dont le plan focal est parallèle au plan de la roue et confondu avec la surface du câble.
Le marquage à la volée s'effectue en mode rotation dans la zone de marquage 5 située entre un, deux ou plus dispositif(s) 6 de guidage du câble.
Le système de placage du câble comporte par exemple un vérin associé à un dispositif adapté au diamètre extérieur de la roue. Le système de placage peut en outre comporter des roulements 8. Ce système permet de presser le câble contre la surface latérale de la roue, tout en permettant son défilement, de manière à ce que la roue motorisée puisse entraîner le câble sans glissement.
L'écartement entre les différentes roulettes 8 peut être non régulier et optimisé de sorte à permettre un contact optimal sur l'enveloppe extérieure des câbles multifilaires torsadés quelle que soit la période des torsades et quelle que soit leur position.
Ce mode de mise en œuvre présente l'avantage, outre la possibilité d'éviter la déformation des caractères (quel que soit le type de câble), de disposer d'une zone de marquage très proche de la zone de coupe du câble (non représentée) située en aval de la zone d'entraînement (au niveau du dispositif de placage). Il est en effet souhaitable de réduire cette distance sur les machines de marquage et coupe de câbles, de sorte à minimiser les longueurs de câbles perdues (le début du câble installé ne peut être marqué et constitue une chute).
Ce mode de mise en œuvre permet en outre d'éviter toute déformation des caractères liée à des vibrations longitudinales du câble (micro « à-coups » dans la direction de défilement), parfois générées par les systèmes d'entraînement de câble à poulies crantées et courroies, utilisés majoritairement dans les machines de marquage de câble actuelles.
Dans le mode de réalisation illustré par la figure 4, qui reprend les éléments de la figure 1 avec les mêmes références, le marquage laser du câble 1 s'effectue sur une roue 24 non motorisée qui peut tourner librement.
L'entraînement du câble s'effectue à l'aide d'un dispositif d'entraînement à poulies 9 et courroies 10 enserrant le câble en « sandwich ».
Le dispositif d'entraînement est configuré en sorte à éviter la génération de vibrations longitudinales du câble, qui affecteraient la qualité des marques au même titre que les vibrations transverses dans une zone de marquage linéaire.
D'autres systèmes d'entraînement peuvent être utilisés. Le câble peut être par exemple rembobiné sur une bobine motorisée, le marquage s'effectuant sur la roue 2 tournant librement, entraînée par le défilement du câble.
Dans le mode de réalisation illustré par la figure 5, qui reprend les éléments de la figure 1 avec les mêmes signes de référence, le câble 1 est en contact avec une courroie 1 1 , qui est elle-même en contact avec la roue 25. C'est cette dernière qui impose la courbure du câble sur un arc de cercle et permet d'éviter tout mouvement transverse durant le marquage laser.
Le faisceau laser 3 provient du dessus et est focalisé dans le plan parallèle au plan de la roue passant par la surface du câble. Un balayage du faisceau laser permet le marquage à la volée de toute sorte de motifs, comme par exemple un code-barres 12. L'utilisation d'une courroie peut permettre de simplifier le remplacement des pièces d'usure et/ou de coupler le guidage sur roue à un système d'entraînement de type « poulies - courroies » comme représenté sur la figure 4.
La roue peut être fixe ou être motorisée et constituer le système d'entraînement de la courroie. Un système du serrage du câble contre la courroie peut alors être ajouté.
Dans le mode de réalisation illustré par la figure 6, qui reprend les éléments de la figure 1 avec les mêmes signes de référence, le câble 1 est marqué sur le côté d'un arc de roue, mais celle-ci est cette fois fixe. Dans cet exemple, la roue est tronquée et se résume à une pièce mécanique 15 formée par une surface latérale courbe sur laquelle le câble 1 glisse tout en épousant sa forme.
Des poulies 13 et 14 participent au guidage du câble. Elles permettent au câble de rester plaqué contre la surface extérieure de la pièce courbe tout en défilant.
Le marquage laser s'effectue de la même manière que décrit précédemment, c'est-à-dire sur un arc de cercle suivant la surface du câble. Ici les marquages 16 sont des motifs circulaires pleins. Ils ont été réalisés dans la zone de marquage correspondant à la partie centrale de la pièce de guidage. Les motifs se déplacent avec le câble vers la sortie de la zone de marquage. Le faisceau laser 3 réalise les opérations de balayage et de suivi du câble pendant son déroulement. Il se trouve dans la position extrême de la zone de marquage pour le marquage du dernier motif constituant le repère et, une fois le repère terminé, est repositionné au début de la zone de marquage pour commencer le marquage du repère suivant.
Ce mode de mise en œuvre présente l'avantage d'une plus grande compacité, notamment si l'on désire disposer d'une zone de marquage de grande longueur (qui impliquerait un grand diamètre de roue).
Dans le cas précis de ce mode de mise en œuvre la surface courbe de guidage du câble n'est pas nécessairement circulaire mais peut avoir un autre type de courbure par exemple elliptique, parabolique ou autre. Dans le mode de réalisation de la figure 7, qui reprend les éléments de la figure 1 avec les mêmes signes de référence, au lieu de glisser sur la face courbe lisse de la « roue tronquée » 15 de la figure 6, le câble 1 défile sur un dispositif de guidage 17 comportant un certain nombre de roulements 18.
Les roulements sont organisés pour former une enveloppe en contact avec la surface du câble tendu sur le dispositif, dont la forme courbe permet un guidage de ce dernier sans possibilité de mouvement transverse parasite.
La taille et l'écartement des roulettes peuvent être non régulier et optimisés de sorte à guider parfaitement les câbles à surface irrégulière comme les câbles électriques torsadés.
La présente invention a été décrite et illustrée dans la présente description détaillée en référence aux figures jointes. Toutefois la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation présentées. D'autres variantes, modes de réalisation et combinaisons de caractéristiques peuvent être déduits et mis en œuvre par la personne du métier à la lecture de la présente description et des figures annexées.
Pour satisfaire des besoins spécifiques, une personne compétente dans le domaine de l'invention pourra appliquer des modifications ou adaptations.
Dans les revendications, le terme "comporter" n'exclut pas d'autres éléments ou d'autres étapes. L'article indéfini « un » n'exclut pas le pluriel. Les différentes caractéristiques présentées et/ou revendiquées peuvent être avantageusement combinées. Leur présence dans la description ou dans des revendications dépendantes différentes, n'exclut pas en effet la possibilité de les combiner. Les signes de référence ne sauraient être compris comme limitant la portée de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
Système de marquage de câble comportant :
- au moins un dispositif laser,
- au moins une zone de marquage (5) pour marquer une portion de câble (1 ) par ledit au moins un dispositif laser,
- au moins un dispositif d'entraînement de câble (2, 9, 10, 1 1 , 13, 14) configuré pour faire défiler ledit câble dans ladite au moins une zone de marquage, et
- au moins un dispositif de courbure de câble (2, 15, 17) configuré pour courber ledit câble dans ladite au moins une zone de marquage, dans lequel ledit au moins un dispositif laser est configuré pour émettre au moins un faisceau laser, qui dans le plan de marquage englobant la surface dudit câble, suit la trajectoire courbe du câble imposée par le dispositif de courbure.
2. Système selon la revendication 1 , dans lequel ledit faisceau laser est normal audit plan de marquage.
Système selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre au moins un dispositif de maintien de câble (7) configuré pour maintenir ledit câble au niveau dudit au moins un dispositif de courbure de câble.
Système selon l'une des revendications précédentes, comportant en outre au moins un dispositif de guidage de câble (6) configuré pour guider ledit câble, au moins dans ladite zone de marquage.
Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un dispositif d'entraînement comporte un revêtement adhérant en contact avec ledit câble.
6. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un dispositif d'entraînement comporte au moins une courroie d'entraînement (9, 10, 1 1 ) configurée pour entraîner ledit câble.
7. Système selon la revendication 6, dans lequel ledit au moins un dispositif d'entraînement comporte au moins un couple de courroies d'entraînement (9, 10) se faisant face et configurées accueillir ledit câble entre elles.
8. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif d'entraînement et ledit dispositif de courbure de câble sont intégrés en un même dispositif (2).
9. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un dispositif de courbure comporte au moins une portion de roue (15, 17).
10. Système selon la revendication 9, dans lequel ladite au moins une portion de roue (15, 17) est configurée pour laisser glisser ledit câble dans ladite zone de marquage.
1 1 . Système selon la revendication 9, dans lequel ladite portion de roue (17) comporte une pluralité de roulements pour faire rouler ledit câble dans ladite zone de marquage.
12. Système selon la revendication 9 en combinaison avec la revendication 6 ou 7, dans lequel ladite au moins une portion de roue (25) est configurée pour laisser glisser ladite au moins une courroie dans ladite zone de marquage.
13. Système selon la revendication 12, dans lequel ladite portion de roue comporte une pluralité de roulements pour faire rouler ladite au moins une courroie dans ladite zone de marquage.
14. Système selon l'une des revendications 9 à 1 3, dans lequel ladite au moins une portion de roue (1 5, 25) est fixe.
15. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un dispositif d'entraînement comporte au moins une roue (2,
23, 24, 25, 1 3, 14) configurée pour entrer en mouvement de rotation.
16. Système selon l'une des revendications 9 à 1 5, dans lequel ledit dispositif laser est configuré pour émettre au moins un faisceau laser dans une direction perpendiculaire au plan de ladite au moins une portion de roue.
17. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif laser est configuré pour émettre au moins un faisceau laser se déplaçant en fonction du défilement dudit câble.
18. Procédé de marquage de câble comportant les étapes suivantes :
- d'entraînement dudit câble pour le faire défiler dans une zone de marquage,
- de courbure dudit câble dans ladite zone de marquage, et
- de marquage d'au moins une portion dudit câble dans ladite zone de marquage, par au moins un dispositif laser émettant au moins un faisceau laser, qui dans le plan de marquage englobant la surface dudit câble, suit la trajectoire courbe du câble dans la zone de marquage.
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