METHOD AND DEVICE FOR FABRICATING LASER BEAN HELICOIDAL METAL WAVEGUIDES

PROCEDE ET DISPOSITIF DE FABRICATION D'UN GUIDE D'ONDE METALLIQUE HELICOIDAL POUR FAISCEAU LASER

Abrégé français

ABRÉGÉ DESCRIPTIF
Le guide d'onde hélicoidal est obtenu à
partir d'une bande métallique plane, polie sur l'une
de. ses faces, que l'on fait passer dans au moins
deux postes de formage successifs comprenant chacun
une paire de galets profilés coopérants concave et
convexe, les galets convexes étant parfaitement
polis et l'écartement entre les galets du poste aval
étant légèrement inférieur à l'épaisseur de la bande
métallique qui les traverse, le rayon d'enroulement
hélicoidal final du guide d'onde étant ajusté par un
galet presseur à position réglable. Application
notamment aux dispositifs de découpe laser.

Revendications

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles
un droit exclusif de propriété ou de privilège est
revendiqué sont définies comme suit:
1. Procédé de fabrication d'un guide d'onde
métallique souple hélicoidal pour faisceau laser,
présentant une section droite arquée, caractérisé en
ce qu'il comprend les étapes de faire passer une
bande métallique plane dans au moins deux postes de
formage successifs comprenant chacun une paire de
galets profilés coopérants, concave et convexe, et
d'effectuer un laminage de la bande métallique dans
le poste de formage aval.
2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le galet convexe d'au moins le
poste aval est parfaitement poli.
3. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé en ce qu'on ajuste le diamètre de
l'enroulement hélicoidal du guide d'onde formé en
sortie des postes de formage.
4. Procédé selon l'une des revendications 1, 2
ou 3, caractérisé en ce que la face de la bande
destinée à venir en contact avec les galets convexes
est préalablement polie.
5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé
selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il
comporte au moins deux postes de formage en série
comprenant chacun une paire de galets profilés
coopérant concave et convexe, l'écartement entre les
galets du poste aval étant légèrement inférieur à
l'épaisseur de la bande métallique introduite entre
ces galets.

6. Dispositif selon la revendication 5,
caractérisé en ce que le galet convexe d'au moins le
poste aval est parfaitement poli.
7. Dispositif selon l'une des revendications 5
ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte, en aval des
postes de formage, un galet de réglage de courbure
de l'enroulement hélicoidal du guide d'onde formé.
8. Dispositif selon l'une des revendications 5
ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte, en amont des
postes de formage, un poste de polissage poussé
d'une face de la bande plane.

Description

2~8~
Procédé et dis~_itif de fabr _ation d'un ~ d'onde
métallique_hélicoidal_~our -faiscea~l laser
La présen-te invention concerne un procédé de fabrication
d'un guide d'onde métallique souple hélicoidal pour faisceau laser, du
type dit "galerie chuchotante", présentant une section droite arquée.
Un guide d'onde de ce type est décrit dans le document
US-A-4.194.808 et se caractérise par une allure générale hélicoidale
et une sec-tion droite arquée en forme de gQuttière. Ces guides d'onde
conviennent tout particulièrement pour guider, de façon extrêmement
simple et souple, un faisceau laser infrarouge, notamment un faisceau
laser d'un laser ~2~ plus particulièrement pour la découpe de
matériaux.
Les guides d'onde de ce type, dont la face interne doit
présenter d'excellentes qualités optiques, sont habituellement
realisés par électroformage sur un mandrin présentant une
configuration extérieure hélicoidale correspondante. Cette technique
est cependant fort onéreuse et ne permet pas de garantir au produit
fini toutes les caractéristiques mécaniques requises. Dans le document
FR-A-2.644.374, on a proposé des procédés de formage par hydroformage
ou par repoussage sur un mandrin de forme à partir d'un tube
métallique. Ces techniques se révèlent également onéreuses et ne
permettent pas de garantir un excellent poli de la surface interne du
guide d'onde.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé de
fabrication perfectionné, simple, fiable et permettant des coûts de
fabrication considérablement réduits et autorisant des modifications
locales de la forme du guide d'onde.
Pour ce fa7re, le procédé selon l'invention comprend les
étapes de ~aire pa~ser une bande métallique plane dans au moins deux
postes de formage successifs comprenant chacun une paire de galets
profilés coopérants, concave et convexe, et d'effectuer un laminage de
la bande métallique dans le poste de formage aval.
Selon des caracteristiques particulières de l'invention :
- le galet convexe d'au moins le poste de formage terminal
est parfaitement poli ;
- on ajuste le diamètre de l'enroulement hélicoidal du guide
d'onde formé en sortie des postes de formage.
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209~141
La présente invention a également pour objet un dispositi~
pour la mise en oeuvre de ce procédé, comportant au moins deux postes
de formage en série comprenant chacun une paire de galets profilés
coopérants, concave et convexe, l'écartement entre les galets du pos-te
aval étant lé~èremen-t in-Férieur à l'épaisseur de la bande métallique
introduite entr~ ces gale-ts, le galet convexe d'au moins le poste
terminal étant avantageusement parfaitenlent poli (poli optique).
D'autres caractéristiques et avan-tages de la présente
invention ressortiront de la description suivante de modes de
réalisation, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif,
faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d'un disposi-t-if de
fabrication d'un guide d'~nde hélicoidal selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique en coupe montrant la
forme des galets coopérants ; et
- les figures 3 et 4 sont des vues en coupe montrant la
forme du ruban métallique respectivement à l'entrée et à la sortie des
postes de formage.
Comme on le voit sur la figure 1, selon l'invention, une
bande métallique 1, par exemple en nickel, en alliage de cuivre ou en
acier, d'une largeur comprise entre 10 et 30 mm et d'une épaisseur
entre 2/10 et 1 mm, est amenée à passer à travers au moins deux, trois
dans l'exemple représenté, postes de formage 2-4 comprenant chacun un
rouleau (supérieur sur la f;gure 1) 21-41, comportant une gorge
périphérique concave 5 et dont l'autre (inférieur sur la figure 1)
comporte une protubérance periphérique 6 partiellement reçue dans la
gorge S et de meme profil que cette dernière. Le creux de la gorge 5
est progressivement accentué depuis le premier poste 2 jusqu'au
dernier poste 4 où, comme on le voit sur la figure 2, la gorge 5 et la
protubérance 6 définissent entre elles un espace sensiblement en forme
d'arc de cercle qui est 1a configuration finale du guide d'onde mis en
forme 7 comme on le voit sur la figure 4.
Selon un aspect de l'invention, l'écar~ement entre la paire
de galets aval 41~ 42 est fixé de fa~on à être légèrement inférieur à
l'épaisseur de la bande métallique introduit entre ceux-ci, de façon à
e~fectuer un léger laminage de la bande métallique. La protubérance 6
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2~9~4:~
de chaque galet 22-~2 est parfaitement polie ou super-polie (poli
optique~ de sorte que ce poli optique est transféré par le laminaye
aval à la surFace concave de la bande métallique qui recevra
ultérieurement un trai-tement optique réfléchissant, -typiquement par
dépât d'une -Fine couche d'or. Selon un aspect de l'invention, avant ce
passage dans les pos-tes de formage 2-4, la bande métallique 1 subit
préalablement, sur sa face destinée à former la face interne du guide
d'onde, un polissage poussé dans un poste de polissage 8. Par exemple,
on enroule en hélice la bande plane 1 sur un cylindre droit que l'on
entraîne en rotation et le long d'une génératrice duquel on fait se
déplacer~ avec une vitesse axiale faible, une tête de polissage en
léger contact de pression avec la bande.
Le formage du guide d'onde 7 dans les postes de formage 2 à
4 provoque naturellement, en sortie du dernier poste de formage 4, une
mise en forme hélicoidale du guide d'onde formé résultant. Selon un
aspect de l'invention, le diamètre de l'enroulement hélicoidal du
guide d'onde formé 7 est contrôlé en positionnant un galet presseur
rotatif g sur le trajet du guide d'onde en sortie du dernier poste de
formage 4.
En modifiant progressivement la position du galet final 9 et
en rapprDchant progressivement l'un de l'autre les galets des postes
de formage 2 à 4, on peut aisément modifier progressivement le rayon
de l'enroulement hélicoidal final ainsi que le rayon de courbure
interne de la gouttière pour un meilleur couplage du guide d'onde à
une source de faisceau laser et à un dispositif de focalisation de
sortie, comme décrit dans la demande de brevet français FR 92 07080.
quoique la présente invention ait été décrite en relation
avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas
limitée pour autant mais est au contraire susceptible de modifications
et de variantes qui apparaStront à l'homme de l'art.
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Dessin représentatif