SISTEMA Y PROCEDIMIENTO PARA DESPLAZAR UN PUNTO DE FOCALIZACION DE UNA RADIACION LASER DE POTENCIA.

- un dispositivo de focalización de la radiación láser colimada sobre el punto de focalización.

En el caso de los sistemas conocidos, se admite que los ejes del dispositivo de focalización y del dispositivo de colimación deben coincidir. Por consiguiente, en los sistemas conocidos, el dispositivo de focalización y el dispositivo de colimación van rígidamente fijos a un mismo bastidor movible de manera a mantener una alineación constante entre los dos dispositivos. Por tanto, para desplazar el punto de focalización creado por el dispositivo de focalización a lo largo de una trayectoria presente sobre la superficie de un objeto a tratar, es necesario desplazar el bastidor, sobre el cual van fijados los dispositivos de colimación y de focalización. En el caso en que la radiación láser de potencia se utiliza para soldar entre sí unas placas metálicas, el peso de un tal bastidor movible varía de 7 a 10 kgs. En efecto, además de los dispositivos de colimación y de focalización, el bastidor se usa igualmente para fijar otros elementos, tales como toberas o boquillas de soplado de gas inerte, medios de guía de hilo o alambre de aporte u otros.

Clásicamente, la posición de este bastidor movible está sujeta a la de la trayectoria a seguir sobre el objeto. Sin embargo, aunque la posición de este bastidor movible se someta o sujete a la trayectoria a seguir, se señalan unas divergencias importantes, del orden de 0,5 a 1 mm. entre la posición real del punto de focalización y la trayectoria a seguir cuando esta trayectoria presenta unos ángulos. Por ejemplo, si la trayectoria es rectilínea sobre algunos centímetros, luego vuelve al ángulo recto describiendo un cuarto de círculo, cuyo radio de curvatura queda comprendido entre 20 y 50 mm. se observa frecuentemente una divergencia o diferencia máxima de 0,7 mm. entre la posición del punto de focalización y la trayectoria a seguir. En efecto, la precisión del sometimiento queda limitada para la energía cinética del bastidor movible. Se ha propuesto reducir esta diferencia o divergencia limitando la velocidad de desplazamiento del bastidor movible, pero una medida de esta naturaleza es contraproductiva. Otra solución consistiría en utilizar un accionador más potente para mandar los desplazamientos del bastidor movible. Sin embargo, este accionador va generalmente montado en el extremo de un brazo articulado de un robot adecuado para desplazar el accionador a lo largo de una trayectoria aproximativa pre-registrada, no desplazando el accionador el bastidor movible más que para compensar las diferencias o divergencias entre esta trayectoria pre-registrada y la trayectoria presente sobre la superficie del objeto que se va a tratar. No se puede aumentar el peso de este accionador, puesto que es transportado el mismo por el brazo del robot. Así pues, la potencia de este accionador no se puede acrecentar de manera inconsiderada sin penalizar los rendimientos de los sistemas por otro lado. Se comprende, pues, que a causa de la potencia limitada del accionador las divergencias o diferencias observadas se provoquen por la incapacidad de este accionador para compensar eficazmente la energía cinética del bastidor movible.

En US 4 997 150, US 4 896 944, US 5 059 759 y US 5 667 707 se describen unos dispositivos de desplazamiento de una lente de focalización con respecto a un dispositivo de colimación.

La invención trata de remediar este inconveniente al proponer un sistema, en el cual se limitan las diferencias o discrepancias entre la trayectoria efectivamente seguida por el punto de focalización y la trayectoria a seguir sobre la superficie del objeto que se va a tratar.

Así pues, la invención tiene por objeto un sistema conforme a la reivindicación 1 para desplazar un punto de focalización de una radiación láser de potencia a lo largo de una trayectoria presente sobre la superficie de un objeto que se va a tratar.

En el caso del sistema descrito más arriba, ya no es el conjunto formado por el dispositivo de focalización y el dispositivo de colimación el que se desplaza, sino solamente el dispositivo de focalización. Por consiguiente, ya no es necesario montar el dispositivo de colimación sobre el bastidor movible, y el peso del bastidor movible se encuentra aligerado. Por consiguiente, se reducen los errores de sujeción o por sometimiento debidos a la energía sin que sea necesario limitar la velocidad de desplazamiento del bastidor movible o utilizar un accionador más potente.

Otras características del sistema conforme a la invención aparecen en las reivindicaciones dependientes.

La invención tiene igualmente por objeto un procedimiento conforme a la reivindicación 11 para desplazar un punto de focalización de una radiación láser de potencia a lo largo de una trayectoria presente sobre la superficie de un objeto.

Otras características de un procedimiento conforme a la invención se ponen de manifiesto en las reivindicaciones dependientes.

La invención será comprendida mejor con la lectura de la subsiguiente descripción, dada únicamente a título de ejemplo, y refiriéndose a los dibujos, en los cuales:

- la figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema para desplazar un punto de focalización de una radiación láser de potencia conforme a la invención;

- la figura 2 es una vista agrandada de una porción de un dispositivo de desplazamiento utilizado en el sistema de la figura 1;

- la figura 3 es un organigrama de un procedimiento para desplazar un punto de focalización de una radiación láser de potencia conforme a la invención; y

- la figura 4 es una ilustración esquemática de trayectorias seguidas por un punto de focalización, obtenidas con la ayuda de un sistema conocido y de un sistema conforme a la invención.

La figura 1 representa un sistema, designado por la referencia general 2, para desplazar un punto 4 de focalización de una radiación láser de potencia destinada a calentar una junta de soldadura 6 entre dos placas metálicas 8, 10 para soldarlas entre sí a lo largo de esta junta de soldadura 6.

En la figura 1 sólo se representan los elementos necesarios para la realización y para la comprensión de la invención. No han sido representados, de manera a aligerar esta ilustración, los elementos clásicos de los sistemas de soldado mediante láser, tales como, por ejemplo, boquillas o toberas de soplado de gas inerte para evitar la oxidación de la soldadura, o medios para guiar el hilo o alambre de aportación a lo largo de la junta de soldadura.

Aquí, la junta de soldadura 6 forma la trayectoria a seguir sobre la superficie del objeto 8, 10, que se va a tratar. Esta trayectoria a seguir 6 presenta unas partes curvas con un pequeño radio de curvatura, típicamente inferior a 20 mm, hasta incluso unos ángulos agudos u obtusos.

Sobre el punto 4 se representa un punto de referencia ortonormado con tres ejes x, y, z. El eje x es tangente a la trayectoria 6 a nivel del punto de focalización 4. El eje y es ortogonal al eje x y tangente a la superficie del objeto 8, 10 a tratar a nivel del punto de focalización 4. El eje z es ortogonal a la superficie del objeto 8, 10 a nivel del punto de focalización 4.

El sistema 2 comporta principalmente un robot o autómata 14 equipado con un brazo articulado 16 en el extremo del cual se fija, por intermedio de una articulación pivotante 18, un bastidor de soporte 20. Un bastidor movible 20 o equipo movible va unido al bastidor de soporte 20 por intermedio de un dispositivo de desplazamiento 24.

El robot o autómata 14 está asociado a una memoria 30, que constituye un medio de almacenamiento de informaciones y contiene una trayectoria pre-registrada formada, por ejemplo, por una multitud de puntos. Esta trayectoria pre-registrada o pre-grabada corresponde a la trayectoria, que debe seguir el bastidor de soporte 20 para que...

- una lente (50) de focalización de la radiación láser colimada sobre el punto de focalización,