FR2532228A1 - Dispositif de commande par calculateur d'un appareil d'usinage a laser - Google Patents

Abstract

L'APPAREIL COMPORTE DEUX CHAMBRES DE SOUDAGE 108 POUR RECEVOIR SIMULTANEMENT DEUX PIECES A SOUDER DANS UNE ATMOSPHERE CONTROLEE, ET QUI PEUVENT RECEVOIR ALTERNATIVEMENT UN FAISCEAU LASER 178. DEUX CALCULATEURS 126 ASSURENT LA COMMANDE DU FAISCEAU LASER PULSE ET LES MOUVEMENTS DES PIECES ET DES CHAMBRES DE SOUDAGE.

Description

1565/83

DISPOSITIF DE COMMANDE PAR CALCULATEUR D'UN APPAREIL

D'USINAGE A LASER

La présente invention concerne d'une façon générale un appareil d'usinage à laser et, plus particu- lièrement, un appareil de soudage à laser d'au moins une

première et une seconde pièces à usiner.

Plus particulièrement, l'invention concerne des commandes multiples par calculateur pour commander des opérations d'usinage par laser de la première et la seconde pièces, comprenant la commande des mouvements

de chaque pièce de manière qu'elle soit exactement posi-

tionnée par rapport à un faisceau laser, afin qu'une séquence d'opération d'usinage à laser puisse être

exécutée sur chaque pièce à la commande de son calculateur.

Plus particulièrement, l'invention concerne un appareil pour souder les éléments, c'est-à-dire les entretoises

d'une grille à barreaux combustible nucléaire.

L'appareil de soudage à laser de précision selon l'invention concerne généralement la fabrication d'éléments 10 de faisceau de combustible nucléaire,

comme celui représenté sur la figure 1 Comme le montre -

cette figure, l'élément 10 de faisceau de combustible nucléaire est une unité autonome constituée par un ensemble de buse supérieure 12 et un ensemble de buse inférieure 14

,32228

entre lesquels est disposée une matrice à barreaux combustible nucléaire 18 disposés en rangées et en colonnes et maintenus dans cette configuration par plusieurs grilles 16 Bien que cela ne soit pas représenté sur la figure 1, des parts de contrôle sont introduites dans des positions déterminées du réseau de barreaux combustibles nucléaires 18 Les ensembles 12 et 14 et les grilles 16 forment un cadre d'ossature pour supporter

les barreaux combustibles 18 et les barres de commande.

Les éléments 10 de faisceau de combustible nucléaire sont chargés dans des positions prédéterminées dans un réacteur nucléaire et par conséquent, l'orientation des barreaux combustibles 18 les uns par rapport aux autres est

rigoureusement contrôlée.

L'appareil de soudage à laser de précision selon l'invention, dans un exemple de réalisation, est orienté sur la fabrication des grilles 16 supportant les barreaux combustibles, comme le montrent les figures 2 A à AE La grille 16 a une forme à peu près carrée, sa périphérie étant constituée par quatre bandes extérieures 22 Une extrémité d'une bande extérieure 22 est soudée par un cordon de soudure d'angle 30 sur l'extrémité d'une bande extérieure disposée perpendiculairement Plusieurs bandes intérieures 20 sont disposées en rangées et en colonnes, perpendiculaires entre elles, de sorte que plusieurs cellules sont formées pour recevoir les barreaux combustibles 18 et les barres de contrôle Les bandes intérieures 20 disposées suivant les rangées et les colonnes comportent des fentes complémentaires à chacun

des points d'intersection 24 pour recevoir une bande inté-

rieure 20 qui lui est perpendiculaire Une soudure d'in-

tersection 32 est formée à chacun des points d'intersection 24, de sorte qu'une structure rigide en treillis est formée En outre, chacune des bandes intérieures 20 comporte à chaque extrémité deux languettes 26 de forme et de configuration lui permettant d'être reçue étroitement

dans une rangée supérieure et une rangée inférieure d'en-

coches 28 formées dans les bandes extérieures 22 comme le montre la figure 2 A Une soudure d'encoches et languettes 34 est effectuée le long des rangées supérieure et inférieure

formées par les encoches 28 dans les bandes extérieures 22.

De plus, plusieurs manchons de guidage 36 sont disposés sur la surface latérale de la grille 16 pour recevoir et -guider les barres de contrôle qui y sont disposées Une série de cordons de soudure d'encoches 40 fixe les manchons de guidage 16 sur les encoches 38 correspondantes formées dans les bandes intérieures 20 L'appareil de soudage à

laser de précision selon l'invention est adapté particu-

lièrement pour effectuer une série d'opérations de soudage contrôlées par lesquelles sont effectuées les soudures

, 32, 34 et 40 L'appareil de soudage à laser de préci-

sion selon l'invention contrôle non seulement les divers paramètres d'émission du laser en ce qui concerne la durée des impulsions, l'amplitude de chaque impulsion laser et le nombre des impulsions appliquées à chaque soudure, mais il contrôle également le positionnement

séquentiel des grilles 16 par rapport au faisceau laser.

Il est bien entendu qu'après chacune de ces soudures, la grille 16 est repositionnée et/ou le foyer du faisceau laser est changé pour effectuer le type particulier de

soudure voulue.

En se référant maintenant aux figures 2 B et

2 C, des doigts élastiques 44 sont disposés dans la direc-

tion longitudinale des bandes intérieures 20, parallèles entre eux Deux doigts d'écartement 46 sont disposés de chaque côté d'un doigt élastique 44 correspondant et servent, avec le doigt élastique 44, à assurer un serrage élastique des barreaux combustibles 18 qui sont disposés dans la cellule formée par les bandes intérieures-20 qui se croisent Un doigt élastique 44 a est disposé sur la droite, vue sur la figure 2 C, en face du doigt d'écartement 46 a de sorte qu'un barreau nucléaire 18 est

maintenu élastiquement entre eux.

La figure 2 D montre la manière d'assembler les bandes intérieures 20 entre elles ainsi que sur les bandes extérieures 22 Chacune des bandes intérieures 20 comporte plusieurs encoches complémentaires 52 Une bande supérieure 20 a comporte une encoche 52 a dirigée vers le bas tandis qu'une bande inférieure 20 b comporte des encoches 52 b dirigées vers le haut, de configuration et de dimensions leur permettant d'être reçues dans une encoche 52 a correspondante de la bande intérieure 20 a A chaque extrémité de la bande intérieure 20 sont disposées deux

languettes 26 qui sont placées dans des encoches 28 cor-

respondantes d'une bande extérieure 22.

Comme cela sera expliqué en détail par la suite, les bandes intérieures 20 sont soudées entre elles par des soudures d'intersection 32 formées par des languettes

en saillie 48 et une partie de languette 50 a et 50 b.

Plus particulièrement, une languette 48 est disposée entre un groupe correspondant de partie de languette 50 a et b quand les bandes intérieures 20 a et 20 b sont assemblées ensemble A l'application d'un faisceau laser sur la languette 48 et les parties de languette 48 et 50, une soudure d'intersection 32 est formée, rigidement solide et exempte de contamination selon l'invention En outre, chaque extrémité d'une bande extérieure 22 comporte une languette d'angle 54 Comme le montre la figure 2 D, les bandes extérieures 22 c et 22 b comportent respectivement des languettes d'angle 54 b et 54 c qui se chevauchent et qui sont soudées ensemble pour former le cordon de soudure

d'angle 30.

Comme le montrent les figures 2 C et 2 E, des ailettes 42 font saillie sur un côté d'ailettes de la grille 16 pour accentuer les turbulences de l'eau qui passent sur les barreaux nucléaires 18 En outre, et comme le montre particulièrement la figure 2 C, les manchons de guidage 36

sont alignés avec les cellules formées par les bandes inté-

rieures 20 qui sont exemptes de doigts élastiques 44 ou de doigts d'écartement 46 afin de permettre un libre mou- vement de la barre de contrôle dans la cellule et dans le

manchon de guidage 36.

Les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O

3.966 550 et 3 791 466 décrivent des configurations simi-

laires de grilles de support de barreaux combustibles de la technique antérieure Chacun de ces brevets décrit une grille à barreaux combustibles dans laquelle des bandes intérieures et extérieures sont faites d'un alliage métallique approprié comme de l'Inconel et les assemblages précités sont effectués par brasage au four Mais l'alliage de zirconium appelé avec Zircalloy est connu pour posséder les caractéristiques souhaitables d'une faible section d'absorption des neutrons permettant une utilisation plus efficace du combustible nucléaire en fonctionnement et permettant par conséquent un temps pluslong entre le rechargement par le remplacement des faisceaux par le combustible nucléaire En particulier, les grilles faites en Zircalloy ont un plus faible taux d'absorption des neutrons produits par les barreaux combustibles que celui des bandes faites en Inconel La réalisation des bandes

de grille en Zircalloy nécessite au moins plusieurs modi-

fications de l'ensemble des grilles à barreayx combusti-

bles Tout d'abord, il est nécessaire de réaliser les encoches de manière que les bandes intérieures puissent se couper entre elles avec des tolérances plus lâches car les bandes faites en Zircalloy ne permettent pas leur

assemblage à force, c'est-à-dire d'être forcées en posi-

tion, mais imposent plutôt un assemblage contrôlé pour permettre l'assemblage doux des bandes qui se coupent De plus, les bandes de grille en Zircalloy ne peuvent être brasées car le chauffage de cet alliage a une température suffisante pour fondre la brasure recuit le Zircalloy ce

dont il résulte une perte de rigidité mécanique.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 555 239 est un exemple ancien d'une large partie de la technique

antérieure, décrivant un appareil de soudage à laser auto-

matique dans lequel la position de la pièce, ainsi que l'opération de soudage, sont commandées par un calculateur numérique Ce brevet décrit la commande de faisceau de laser tout en commandant la pièce lorsqu'elle passe d'un côté à l'autre le long d'un axe X, horizontalement vers l'avant et l'arrière le long d'un axe Y et verticalement vers le haut et le bas le long d'un axe Z Par exemple, des moteurs pas à pas sont commandés par le calculateur pour déplacer linéairement la pièce le long d'un axe

choisi En outre, la soudure est effectuée dans une atmos-

phère contrôlée, et, en particulier, la pression et le débit du gaz dans la chambre de soudage sont commandés par le calculateur numérique De plus, un compteur est utilisé pour compter des impulsions afin que le nombre des impulsions de laser appliquées à la pièce puissent aussi être contrôlées. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 088 890 décrit un dispositif de commande programmable destiné à

commander l'émission laser et, en particulier, pour com-

mander un obturateur de faisceau afin que la quantité

voulue d'émission laser soit dirigée sur la pièce usinée.

Ce brevet décrit également le mouvement rectiligne d'un

chariot supportant la pièce usinée le long d'un axe ver-

tical afin que la pièce soit amenée correctement dans une

position dans laquelle une soudure au laser est effectuée.

En particulier, ce brevet décrit l'exécution d'un cordon de soudure, la pièce usinée tournant pendant que le faisceau

laser est dirigé sur un joint entre deux pièces à souder.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 422 246 décrit un outil de machine de découpage au laser comprenant un dispositif asservi pour commander des servomoteurs d'entraînement d'une-pièce le long d'axes X et Y Un transducteur est associé à chacun des servomoteurs pour produire des signaux de réaction indiquant le mouvement de la pièce le long de son axe respectif, afin d'assurer ainsi

une position précise de la pièce usinée.

Au cours du développement initial du dispo-

sitif d'usinage à laser, des lasers ont été utilisés pour

des opérations individuelles d'usinage à faible production.

Avec le développement de la technique, des dispositifs à laser ont été de plus en plus utilisés, pour des opérations de traitement d'usinage à grande production, commandées automatiquement par des calculateurs Comme cela a été décrit ci-dessus, ces dispositifs de haute production fonctionnent de façon efficace pour repositionner la pièce à usiner, de sorte qu'une série de soudures ou autres opérations d'usinage peut être exécutée rapidement O Sous l'effet de ces demandes de fonctionnement continu, la longévité du laser devient un facteur en ce qui concerne le rendement du fonctionnement et le coût de production J Il faut noter que sous l'effet d'un usage intense lorsque des soudures répétées sont nécessaires, comme pour la production des grilles à barreaux combustibles décrit

ci-dessus, la longévité du laser devient un facteur impor-

tant à considérer Sous l'effet d'un usage intense, la durée de vie attendue des lampes d'excitation du laser pulsé peut être de l'ordre de quelques jours et quand

cette durée est dépassée, il devient nécessaire de rempla-

cer au moins les lampes ainsi que d'étalonner le nouveau

dispositif à laser.

Dans le but d'améliorer le rendement et la longévité du laser, la technique antérieure illustrée par

les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 4 223 201 t 4 223.

202 et 4 083 529, décrivent le passage temporel d'un

faisceau de laser émis par un même laser et dirigé alter-

nativement le long d'un premier et d'un second trajets

optiques, sur une même pièce à usiner Le brevet des Etats-

Unis d'Amérique no 4 083 629 décrit des problèmes soulevés par des dispositifs de soudage automatique dans lesquels la pièce doit recevoir plusieurs soudures; en particulier, la pièce doit être amené à un premier poste o un premier dispositif de soudage fonctionne, puis transféré à un second poste dans lequel un second dispositif de soudage effectue une soudure En variante, deux dispositifs-de soudage peuvent être utilisés en un même poste pour effectuer plusieurs soudures, réduisant ainsi au minimum la nécessité de transporter la pièce d'un premier poste à un second Mais ces procédés imposent -que la pièce soit transportée ou orientée à nouveau, ce qui réduit le taux de production, ou que deux dispositifs de soudage soient

utilisés, ce qui augmente substantiellement l'investis-

sement pour cet appareil Dans le but de résoudre ces problèmes, le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 083 629 suggère l'utilisation d'un dispositif de commutation à deux modes, par lequel le dispositif de soudage à laser effectue successivement des soudures en deux points distincts En particulier, ce brevet suggère qu'un moteur fasse tourner un miroir réfléchissant par lequel le faisceau est dirigé alternativement le long d'un premier puis d'un secord trajets vers la pièce à usiner, pour effectuer une première et une seconde soudures sur une même pièce, comme un composant électrique Il apparaît qu'il-existe une commande automatique du dispositif de soudage à laser pour synchroniser le déclenchement du laser avec le changement d'orientation du faisceau, la coupe des fils et autres

opérations Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 223.

201 décrit un dispositif à laser assez similaire adapté pour de plus grandes pièces comme celles qui se rencontrent dans la construction navale En particulier, le brevet précité suggère d'utiliser un miroir tournant qui dirige successivement le faisceau laser le long d'un premier et d'un second trajets, afin qu'un même faisceau laser soit partagé dans le temps En outre, un dispositif de commande automatique approprié est utilisé pour commander une première et une seconde têtes de soudage qui sont déplacées en relation temporelle avec le partage du faisceau afin d'effectuer séquentiellement une série de soudures en deux positions différentes d'une même pièce Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 223 202 suggère d'effectuer un cordon de soudure sur deux pièces, la soudure se faisant sur les côtés opposés de la pièce, pratiquement au même point pour effectuer une soudure par cordon au laser

bilatérale, pendant que le dispositif de commande auto-

matique effectue un déplacement des têtes de soudage

par rapport à la pièce.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 4 083.

629 précité décrit la commande en temps partagé d'une même source laser, par laquelle le faisceau de laser est séparé et dirigé le long de trajets séparés sur des points d'usinage ou de soudage Ce brevet décrit que chacun des deux points de soudage est disposé sur une même

pièce à usiner Ainsi, aucune description n'est faite

des problèmes associés avec l'usinage de deux pièces lorsqu'il y a lieu de commander en temps partagé une même source laser et de diriger des faisceaux sur des trajets séparés vers deux pièces distinctes Dans un tel appareil d'usinage à laser, il est couramment souhaité de commander des opérations d'usinage sur chaque pièce Chaque pièce est associée avec son propre poste de travail, comme

selon l'invention, comprenant un dispositif pour position-

ner chaque poste de travail sélectivement dans trois di-

mensions par rapport au faisceau laser dirigé vers ce poste.

En outre, il fait considéré la matière dont est faite chaque pièce, sa réaction à l'atmosphère normale et il est

nécessaire de conduire l'usinage par laser dans un envi-

ronnement qui ne réagit pas avec la matière de la pièce.

Il est donc nécessaire de prévoir une séquence d'instruc-

tions de commande pour chaque pièce à usiner, non seulement pour exécuter la séquence voulue des mouvements, mais également pour contrôler l'environnement de chaque poste de travail et assurer un usinage à laser de haute qualité,

en particulier un soudage.

Ce brevet décrit également un appareil de soudage à laser et suggère particulièrement d'utiliser un mécanisme de déviation disposé pour intercepter le faisceau

laser, de manière que ce dernier puisse être orienté sur -

un dissipateur thermique En particulier, ce brevet suggère que le faisceau laser soit dévié sur un dissipateur thermique pendant que la pièce usinée est remplacée par une autre Bien qu'une telle technique permette au laser de maintenir le déclenchement à une fréquence uniforme sans être arrêtée, afin que sa température une fois établie à l'état d'équilibre ne soit pas modifiée entre les opérations

d'usinage, elle réduit nettement le rendement du fonction-

nement en ce que l'usinage au laser et en particulier le soudage au laser se font pendant une période relativement courte comparativement au temps nécessaire pour enlever

ou remplacer la pièce usinée.

Un objet de l'invention est donc de proposer un nouvel appareil d'usinage à laser perfectionné, permettant d'obtenir un rendement accru pour la production de pièces usinées. D'une façon générale, l'invention concerne un appareil pour l'usinage au laser d'au moins une première et une seconde pièces à usiner, cet appareil comprenant

a) une seule source de laser fonctionnant en temps partagé -

pour émettre un faisceau laser; b) un orienteur de faisceau pour diriger le faisceau laser sur un premier trajet de laser et un second trajet de laser;Oc) un premier

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il et un second postes de travail disposés pour intercepter respectivement le premier et le second trajets laser;

d) un premier et un second dispositifs optiques pour foca-

liser le faisceau laser sur la première et la seconde pièces à usiner; l'appareil étant caractérisé par e) un premier et un second dispositif de commande par calculateur, commandant respectivement l'usinage à laser de la première et la seconde pièces et couplés en fonctionnement chacun avec ledit orienteur de faisceau, le premier et le second calculateurs étant reliés entre eux pour permettre qu'un seul d'entre eux assure la commande d'orienteur de faisceaux un moment donné tout en excluant l'accès de

l'autre calculateur à cet orienteur de faisceau.

Selon cet objet ainsi que d'autres, l'inven-

tion concerne donc un appareil d'usinage à laser destiné à usiner chacune d'au moins une première et une seconde pièces à usiner et en particulier, pour conduire une

séquence de phase d'usinage sur chacune de ces pièces.

L'appareil d'usinage à laser comporte un seul laser fonc-

tionnant en temps partagé qui émet un faisceau laser, et un dispositif d'orientation de faisceau, par exemple sous la forme d'une pièce comprenant une partie transmettant le faisceau laser et une partie réfléchissant le faisceau laser, de manière que le même faisceau puisse êtr dirigé suivant un premier trajet vers la première pièce et suivant un second trajet vers la seconde pièce Il est bien

entendu que le dispositif d'orientation de faisceau est-

agencé pour traiter seulement une pièce à la fois.

Selon un aspect important de l'invention,

chaque poste de travail comporte un dispositif pour posi-

tionner sa pièce à usiner de manière qu'entre les phases d'usinage effectuées par le faisceau laser, la pièce soit sélectivement repositionnée en préparation à la phase d'usinage au laser suivante Par exemple, le dispositif de positionnement peut prendre la forme de tables entraînées X et Y, chaque pièce étant déplacée le long des axes X et Y par rapport au trajet de laser de manière qu'elle soit

positionnée pour la phase d'usinage au laser suivante.

Selon un autre aspect de l'invention, chaque pièce à usiner est associée avec un calculateur de commande distinct, chaque calculateur prenant la commande du fonctionnement du dispositif d'orientation de faisceau, étant bien entendu qu'un seul calculateur de commande peut accéder à la commande de ce dispositif d'orientation A cet effet, chaque dispositif de commande par calculateur comporte un dispositif de détermination de priorité qui est couplé par une liaison appropriée avec un dispositif similaire de l'autre calculateur de commande, de manière que lôrsqu'un- calculateur a demandé et obtenu la commande du dispositif d'orientation de faisceau de sa source de laser, l'autre calculateur de commande soit exclu d'accéder

à cette commande.

Mais l'autre calculateur de commande qui est inhibé en ce qui concerne la commande d'orientation de faisceau de la source de laser, conserve la commande complète sur le dispositif de positionnement de pièces à usiner ainsi que d'autres dispositifs de traitement associés avec sa pièce, pour continuer les opérations d'usinage, même quand le faisceau laser n'est pas dirigé sur cette pièce Il-en résulte une augmentation notable du rendement en production, selon l'invention, en permettant à l'autre calculateur de commande inhibée de continuer à accéder et de commander le dispositif de positionnement de son poste de travail, la pièce pouvant ainsi être

repositionnée pour la phase d'usinage à laser suivante.

Selon un autre aspect encore de l'invention, l'un de plusieurs calculateurs de commande est désigné comme le calculateur de commande choisi ou principal, ce calculateur de commande principal établissant le mode particulier d'usinage, par exemple le soudage, comprenant par exemple la fréquence et la durée des impulsions de

laser appliquée à la pièce à usiner Mais chaquecalcula-

teur de commande établit sa propre tension laser, c'est-

à-dire la tension qui est appliquée au réseau de formation d'impulsions, afin que des impulsions d'excitation soient appliquées à ses lampes d'excitation de laser De cette manière, chaque calculateur de commande peut régler, sur la base de mesures d'étalonnage, l'intensité de son faisceau de laser qu'il dirige sur sa pièce en fonction du trajet optique le long duquel le faisceau est dirigé

sur la pièce.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention apparaîtront au cours de la description qui

va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant

aux dessins annexés sur lesquels -

La figure 1 est une vue en perspective d'un élément de faisceau de combustible linéaire comportant des grilles réalisées selon l'invention, Les figures 2 A à 2 E sont respectivement une vue en perspective, une vue en plan, une vue en coupe de côté, une vue en perspective éclatée et une vue en plan d'une grille à barreaux combustibles, réalisée selon l'invention et incorporée dans l'élément de la figure 1, Les figures 3 A à 3 L sont une série de vues en perspective montrant la séquence des opérations de soudage de la grille à barreaux nucléaires représentée sur les figures 2 A à 2 E, La figure 4 est une représentation schématique en perspective du dispositif à laser incorporé dans l'appareil de soudage à laser de précision représenté sur les figures 4 et 5 pour diriger sur une base de temps partagé un faisceau de laser émis par une seule source de laser vers chacune de deux pièces à usiner, par exemple des grilles à barreaux combustibles nucléaires, La figure 5 est un schéma d'un dispositif d'alimentation d'argon par lequel un gaz inerte approprié, par exemple de l'argon, est fourni depuis un réservoir, à chacune des chambres de soudage et à chacun des ensembles de lentilles de focalisation laser, Les figures 6 A et 6 B forment un schéma du dispositif de commande à calculateur pour l'appareil de soudage à laser, et montrent les relations des circuits d'interface avec l'unité centrale de traitement et la mémoire et avec chacun des mécanismes de positionnement de chambre, avec un second dispositif de commande par

calculateur semblable, le dispositif à laser, le dispo-

sitif d'alimentation d'argon, le dispositif de mise sous vide, le dispositif d'entraînement de rotation d'axe B, l'analyseur d'oxygène, l'analyseur d'humidité et la thermopile, Les figures 7 A et 7 B forment un organigramme général du programme de pièce illustrant les phases des opérations de commande par lesquelles l'appareil de soudage à laser est commandé pour effectuer une série de soudures sur la grille, avec précision,

Les figures 8 A, 8 B, 8 C et 8 D sont des sous-

programmes d'application qui sont sollicités par des codes M, S et T établis par le programme de pièce comme le

montrent les figures 7 A et 7 B et en particulier, les sous-

programmes d'application d'exécution de soudure par laser, de synchronisation, d'attente de l'autre CNC et de passage au laser respectivement, et, Les figures 9 A, 9 B et 9 C forment un schéma d'interconnexion entre chacun des calculateurs de commande

et le dispositif de commande de laser selon l'invention.

Les grilles 16 à barreaux combustibles sont constituées de la manière décrite ci-dessus par des bandes intérieures et extérieures 20 et 22 qui sont assemblées et soudées ensemble comme le montrent les figures 2 A à 2 E. Chacune des bandes 20 et 22 est poinçonnée dans une bande

25322 ? 8

continue de matière et elle accumule une certaine quantité d'huile en surface au cours de l'opération de poinçonnage La pellicule d'huile est nettoyée, et ensuite, la bande est recuite puis elle est assemblée dans un montage de travail tel que celui décrit dans la demande de brevet français déposé ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre: "DISPOSITIF, BANDE DE

RETENUE ET PROCEDE POUR L'ASSEMBLAGE DE GRILLES DE SUPPORT

DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE" Ensuite, la grille 16 et le montage sont soudés par l'appareil de soudage à laser 100 selon l'invention qui effectue les soudures d'intersection 32, les cordons de soudure d'angle 30, les soudures d'encoches et languettes 34 et les cordons de soudure d'encoches 40 dans une atmosphère pure d'un gaz inerte La séquence des opérations de soudage dans le gaz inerte selon l'invention sera décrite enregard des figures 3 A à 3 L L'appareil de soudage à laser 100 sera décrit en détail par la suite; il semble qu'une bonne compréhension de la manière dont la pièce à usiner, c'est-à-dire la grille 16 est manipulée dans chacune des

trois dimensions facilitera la compréhension du fonction-

nement de l'appareil de soudage à laser 1000 Comme cela ressort des figures, la grille 16 est déplacée pas à pas le long de ses axes X et Y, dans un plan, et elle est tournée sélectivement autour de son axe Y Il importe de noter que ces mouvements sont exécutés dans une chambre dans laquelle une atmosphère de gaz inerte est maintenue

à un degré de pureté élevé La première phase est illus-

trée sur la figure 3 A selon laquelle la grille 16 est disposée dans l'atmosphère contrôlée formée par la chambre

de soudage, avec ses ailettes 42 dirigées vers le haut.

Un montage de soudage est décrit dans la demande de brevet français déposée ce même jour au-nom de la demanderesse sous le titre: "PLAQUES DE SOUDAGE POUR UNE GRILLE DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE", de manière

2532228 -

que les bandes intérieures et extérieures 20 et 22 soient disposées de façon fixe les unes par rapport aux autres pendant les opérations de soudage Un montage supresseur d'ailettes est un outil qui est utilisé pour déformer les ailettes 42 afin qu'elles soient introduites

dans le montage de soudage, le montage suppresseur d'ai-

lettes est décrit dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse: "DISPOSITIF ET

PROCEDE DE POSITIONNEMENT DE LAMES ET D'AILETTES POUR DES

GRILLES DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE".

L'atmosphère est purifiée en dirigeant de l'argon dans la chambre de soudage jusqu'à ce que le degré voulu de pureté soit atteint, c'est-àdire 10 ppm d'eau et 7 ppm d'oxygène Quand l'atmosphère pure a été établie, la grille 16 est déplacée en une série de mouvements pas à pas le long des axes X et Y afin que chacun des points d'intersection 24 entre des bandes intérieures 20 soit aligné avec un faisceau laser 178 et ensuite une quantité d'énergie contrôlée lui est appliquée pour effectuer la soudure d'intersection 32 Comme cela sera expliqué en détail par la suite, le faisceau laser 178 est produit par un laser pulsé Nd:YAG qui est excité par des lampes à excitation pulsée, alimentées par une tension réservoir étalonnée afin de fournir un niveau spécifié d'énergie à la grille 16 En particulier, le nombre des impulsions

dirigées sur le point d'intersection 24 des bandes inté-

rieures 20 est contrôlé, six impulsions de faisceau laser

étant dirigées sur la pièce pour former la soudure d'in-

tersection 32, chaque impulsion ayant une durée de 6,2 ms, une fréquence de 20 impulsions/seconde, une puissance moyenne de 350 watts et une puissance de crête de 2580 watts Les soudures d'intersection 32 sont formées en établissant le faisceau laser 178 quand la grille 16 a

été disposée dans une position alignée à ce faisceau.

La phase suivante est illustrée par la figure 3 B, selon laquelle la grille 16 est tournée de 90 autour de son axe Y par un mécanisme qui sera décrit, afin qu'un premier groupe de soudures d'encoches et languettes 34 et

un premier cordon de soudures d'angle 30 soient exécutés.

Ces soudures sont des cordons de soudure qui sont exécu- tés en déplaçant la grille 16 le long de son axe X tout en dirigeant le faisceau laser 178 sur la pièce Dans un

exemple de réalisation de l'invention, les soudures d'en-

coches et languettes 34 sont effectuées avec un faisceau laser 178 d'une durée d'impulsions de 2,2 ms, une fréquence d'impulsions de 50/seconde et une puissance moyenne de 350 watts, la grille 16 étant déplacée à une vitesse de 750 mm/minute La figure 3 B montre la position relative du faisceau laser 178 pour effectuer chacune des soudures d'encoches et languettes 34 a et le cordon de soudure

d'angle 30 a.

Ensuite, comme le montre la figure 3 C, la grille 16 est tournée dans le sens des aiguilles d'une montre de manière que la bande extérieure 22 b opposée soit alignée avec le faisceau laser 178 afin qu'un second groupe de soudures d'encoches et languettes 34 b et un

second cordon de soudure d'angle 30 b soient exécutés.

Ensuite, comme le montre la figure 3 D, la grille 16 est tournée de 90 en sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à sa position initiale comme le montre la figure 3 A et la grille 16 et son montage de soudage sont sortis

de la chambre de soudage.

Comme le montrent les figures 3 E à 3 H, un

groupe similaire d'opérations de soudage sont exécutées.

Après la sortie de la chambre, la grille 16 et son montage sont tournés pour disposer le côté des ailettes en bas, et ils sont tournés autour des axes Z de 90 dans le sens des aiguilles d'une montre afin que la bande extérieure

22 c non soudée soit en face de la porte de la chambre.

La grille 16 et son montage de soudage sont verrouillés en position par rapport à la chambre de soudage et au faisceau laser Tout d'abord, l'air dans la chambre de soudage est purgé avec l'argon jusqu'à un niveau acceptable de pureté Ensuite, comme le montre la figure 3 E, la grille 16 est déplacée d'une série de pas le long des axes X et Y, afin que chacune des soudures d'intersection 32 soit

effectuée de la manière décrite Quand les soudures d'in-

tersection 32 sont terminées, la grille 16 est tournée de 900 en sens inverse des aiguilles d'une montre autour de son axe Y afin que sa bande extérieure 22 c soit amenée sous le faisceau laser 178 et un troisième groupe de soudure d'encoches et languettes 34 c est effectué ainsi qu'un troisième cordon de soudures d'angle 30 c Ensuite, comme le montre la figure 3 G, la grille 16 est tournée de 1800 autour de son axe Y pour présenter la quatrième bande extérieure 22 d au faisceau laser 178 et un quatrième groupe de soudure d'encoches et languettes 34 d ainsi qu'un

quatrième cordon de soudure d'angle 30 d sont effectués.

Puis à la phase représentée 3 H, la grille 16 est tournée de 900 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à sa position initiale avant qu'elle soit sortie

avec son montage de la chambre de soudage.

Les figures 3 I à 3 L illustrent les opérations par lesquelles les manchons de guidage 36 sont soudés à la grille 16 Tout d'abord, la grille 16 est sortie de son montage de soudage, nécessaire pour les opérations des figures 3 A à 3 H et elle est placée dans un montage de soudage de manchons tels que décrits dans la demande de

brevet français déposée ce même jour au nom de la deman-

deresse sous le titre: "GRILLE A BARREAUX COMBUSTIBLES AVEC DES MANCHONS SOUDES DANS DES BANDES ENCOCHEES", le montage de soudage des manchons comporte plusieurs broches disposées dans certaines déterminées des cellules formées des bandes intérieures 20 de la grille pour recevoir les manchons 36, c'est-à-dire des ouvertures comportant des encoches 38 disposées sur les bords périphériques comme le montre la figure 3 J En particulier, les broches du montage positionnent exactement les manchons de guidage 36 pour que leurs axes soient disposés au centre et parallèlement aux surfaces des bandes intérieures 20 Avec les manchons de guidage 36 alignés et assemblés avec précision par rapport à la grille 16, cette dernière et son montage de soudage de manchon sont disposés dans la chambre de soudage et fixés par rapport à elle et par rapport au faisceau laser 178 Ensuite, l'air est purgé avec de l'argon jusqu'au niveau de pureté voulu Ensuite, conme le montre la figure 3 J, la grille 16 est tournée de 450 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, puis la grille et le montage de soudage de manchons sont verrouillés dans cette position à 45 par rapport au trajet du faisceau laser 178 comme le montre la figure 3 J. Puis une série de cordons de soudure d'encoches 40 est effectuée avec une durée d'impulsions de 6,2 ms, une fréquence de 20 impulsions, une puissance moyenne de 255 watts et une vitesse de soudage de 250 m/minute La grille 16 est déplacée le long de l'axe Y à la vitesse

indiquée pendant que le faisceau laser 178 est pulsé.

Comme cela sera expliqué en détails par la sỉte, il est nécessaire de focaliser à nouveau le faisceau laser 178 pour chaque rangée horizontale de manchons de guidage 3-6

comme le montre la figure 3 J Une série de cordons de sou-

dure d'encoches 40 est effectuée en déplaçant la grille 16 le long de son axe Y, en amenant chaque manchon de guidage 36 en position par rapport au faisceau laser 178, en établissant ce dernier pour effectuer le cordon de soudure 40 et en déplaçant ensuite la grille 16 pour aligner le manchon de guidage 36 suivant Lorsqu'une rangée de manchons de guidage 36 a été soudée, la grille 16 est déplacée le long de son axe X pour positionner la rangée suivante de manchons de guidage 36 en alignement avec le faisceau laser 178 Il est ensuite nécessaire

de focaliser à nouveau le faisceau laser 178 pour effec-

tuer des cordons de soudure d'encoche 40 Comme le montrent les figures 3 J et 3 K, le manchon 36 est ajusté dans quatre encoches 38 et des cordons de soudure 40

sont effectués sur les côtés opposée des manchons 36.

Lorsqu'un côté du manchon de guidage 36 a été soudé, il est nécessaire de tourner la grille 16 de 90 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre comme le montre la figure 3 K pour exposer l'autre encoche 38 opposée, au faisceau laser 178 Après la rotation, une série de cordons de série d'encoches 40 est exécutée comme expliqué ci-dessus Enfin, à la phase de la figure 3 L, la grille 16 est tournée de 45 dans le sens des aiguilles d'une montre, jusqu'à sa position initiale avant qu'elle soit sortie avec son montage de la chambre de soudage pour terminer lés phases de soudage

de la grille.

La figure 4 représente un appareil de soudage à laser 102 destiné à contrôler la série des soudures et en particulier, des soudures d'intersection 32, des soudures d'encoche et languette 34, des cordons de soudure d'angle 30 et des cordons de soudure d'encoche , qui sont nécessaires pour assembler les bandes intérieures et extérieures 20 et 22 pour former la grille 16 et pour fixer les manchons de guidage 36 à la grille en commandant l'appareil 102 (représenté en détail sur les figures suivantes) afin qu'il émette un faisceau laser 178 d'énergie contrôlée, qu'il positionne successivement et avec précision la grille 16 et qu'il commande la fourniture d'un gaz inerte, par exemple de l'argon, dans

lequel sont exécutées les soudures à laser précitées.

Dans un mode de réalisation de l'invention, l'appareil à laser 102 se présente sous la forme d'un appareil-à laser fabriqué par Raytheon, sous la désignation S 5500 L'appareil à laser 102 comporte un barreau de laser 170, par exemple un cristal de Nd:YAG et deux lampes éclair linéaires au krypton disposées dans une tête à laser de haut rendement La tête à laser comporte un miroir à réflexion totale 182 et un miroir à réflexion partielle 184 disposés à chaque extrémité du barreau de laser 170 Un obturateur de cavité intérieure 188 est disposé entre le barreau de laser 170 et le miroir à -réflexion totale 182 et il est commandé sélectivement pour libérer un nombre déterminé d'impulsions de laser afin que l'énergie appliquée au soudage à laser soit contrôlée avec précision d'une manière qui sera expliquée par la suite La tête à laser est de construction modulaire pour permettre que tous les éléments optiques qu'elle comporte, y compris le barreau de laser 170, les lampes d'excitation 186 et les miroirs 182 et 184 puissent être remplacés facilement et indépendamment Les lampes d'excitation 186 doivent être rapidement remplacées sans perturber l'alignement optique De plus, les lampes d'excitation ou lampes éclair 186 sont refroidies par de l'eau sur toute leur longueur, y compris les connecteurs d'extrémité Le déclenchement des lampes assure la

pulsation parallèle des lampes d'excitation 186 en exci-

tant la cavité Le barreau de laser 170 est choisi par exemple pour qu'une puissance moyenne de 400 watts soit obtenue à la pièce à usiner, avec la puissance d'entrée du réseau de formation d'impulsions ne dépassant pas 18 k W en fonctionnant à des durées d'impulsions de 6 ms et 2 ms et des fréquences de 20 Hz et 50 Hz respectivement Un obturateur de déviation 190 peut être placé dans une première position pour diriger le faisceau laser 177 le long d'un trajet dérivé 196 vers un absorbeur de faisceau 194 dans lés périodes o les pièces à usiner sous la

forme de grilles 16 sont changées dans les chambres 108 -

Un mécanisme d'actionnement 192 est prévu pour disposer l'obturateur 190 entre sa position d'interception de faisceau et une seconde position dans laquelle le faisceau 177 est focalisé par un ensemble de lentilles d'expansion 198 vers un mécanisme d'orientation de faisceau constitué par le miroir mobile 172 de changement d'orientation de faisceau et le miroir fixe 174 Quand le miroir de changement d'orientation 172 est disposé pour intercepté le faisceau laser 177, ce dernier est dévié le long d'un trajet 178 a vers le miroir de déviation verticale 176 a pour être dirigé verticalement L'ensemble de lentilles de focalisation laser 200 a intercepte et focalise le faisceau laser 178 a sur la grille 16 dans la chambre 108 a Comme le montre la figure, l'ensemble de lentilles 204, qui sera décrit en détail par la suite, comporte une lentille 202 et un tube de monture 200 positionnés linéairement par l'ensemble de laser axe Z 222 Quand le miroir réfléchissant 172 est tourné par le moteur 175 d'une position interceptant le faisceau 177, ce dernier est dévié par le miroir réfléchissant fixe 174 pour former le faisceau laser 178 b dirigé par le miroir de

déviation verticale 176 b dans la chambre de soudage 108 b.

Les lampes d'excitation 186 sont alimentées par la source d'alimentation qui comporte par exemple une source d'alimentation continue de tension régulée qui

charge un réseau de formation d'impulsions par une induc-

tance de charge Le dispositif de commande numérique par calculateur, CNC 126 ferme alternativement les commutateurs (redresseurs commandés au silicium) qui chargent le réseau de formation d'impulsions par une batterie de condensateurs de réservoir de tension continue, et décharge le réseau dans les lampes d'excitation 186 afin d'exciter le barreau de laser 170 qui émet une série d'impulsions laser Les lampes d'excitation 186 fonctionnent dans un mode "préparé" de fonctionnement dans lequel les lampes 186 sont alimentées à un faible niveau de courant continu audessous du seuil d'effet laser, et des impulsions de courant fort sont superposées sur le courant de repos pour produire des

_ _ * *D- _ _ -

associé avec la chambre de soudage de droite 108 a, repré-

Pour-faciliter l'alignement initial de la chambre de soudage 108 et en particulier de la grille 16 avec le faisceau laser 178, un dispositif est prévu pour observer la grille 16, et en particulier, pour déterminer sa position exacte par rapport au faisceau 178 sous la forme d'une caméra de télévision d'alignement 206 qui est alignée pour établir un trajet d'images 214 coïncidant avec le trajet du faisceau laser-178 a Comme le montre la figure 6, le trajet d'images 214 est focalisé par une lentille 210, il passe sélectivement par un obturateur de sécurité 212 d'un type agréé par l'administration et il est dirigé par un miroir à transmission partielle 176 vers la caméra de télévision 206 En plus de focaliser le faisceau laser 178 sur la grille 16, la lentille 202 avec l'aide de la lentille 210 focalise également l'image de la grille 16 sur la caméra de télévision 206, Comme cela sera

expliqué ci-après, l'ensemble 204 =de lentille de focali-

sation laser comporte également une lampe d'éclairage qui est allumée sélectivement pour éclairer la grille 16 dans un but d'alignement L'obturateur de sécurité 212

est sélectivement ouvert et fermé pour permettre l'ali-

gnement de la grille 16 par rapport au faisceau laser 178 et il reste fermé pendant toutes les autres périodes par

mesure de sécurité.

Comme le montre la figure 4, chacune des chambres de soudage 108 peut être déplacée d'une première position de soudage représentée en pointillés à une seconde position sortie Quand la chambre de soudage 108 se trouve dans sa seconde position, le faisceau laser 178 est dirigé par son miroir de déviation verticale 176 sur un dispositif demesure de puissance ou thermopile,218 supportée dans un <r tube de protection 216 Comme cela apparaîtra par la suite, le tube de protection 216 est monté sur une partie arrière de la chambre de soudage 108 et il comporte une ouverture restreinte 220 par laquelle le faisceau 178 peut être effectivement confiné dans le tube de protection 216 Pério- diquement, la chambre de soudage 108 est disposée dans sa seconde position sortie et le faisceau laser 178 est dirigé sur la thermopile 218 pour indiquer la puissance de sortie du barreay laser 170 reçue réellement par la grille 16 Dans les conditions de forte charge imposées à l'appareil à laser 102, il faut noter que le rendement laser s'atténue en raison de l'épuisement du barreau laser et/ou de ses lampes d'excitation 186, ainsi qu'en raison de la présence de fumée et de débris produits pendant le soudage au laser Ainsi, pour obtenir des soudures précises et reproductibles, la tension appliquée aux lampes d'excitation 186 est augmentée pendant la durée de vie de l'appareil à laser 102 en fonction des mesures

de la thermopile.

La figure 5 représente un dispositif de fourniture d'argon 473 destiné à produire un courant d'un gaz inerte approprié, par exemple de l'argon, vers la chambre de soudage 108 et l'ensemble de lentilles laser 204 à des débits variables sélectionnés Le soudage à laser de matière volatile comme le Zircalloy dont sont faites les bandes intérieures et extérieures 20 et 22, doit être conduit dans une atmosphère inerte en raison de la nature hautement réactive du Zircalloy à l'oxygène, l'azote et l'eau Des essais de soudage ont démontré qu'un débit de gaz inerte autour de la zone de soudage immédiate d'une pièce n'assure pas une protection adéquate contre l'oxygène et l'eau pour obtenir les soudures dé la'haute qualité voulue résistant à un environnement hostile d'un réacteur nucléaire et ce, sans défaillance Le dispositif de fourniture d'argon 473 de la figure 5 comporte la chambre

de soudage- 1 et l'ensemble 204, comme le montre parti-

culièrement la figure 5 Le dispositif de fourniture d'argon 473 comporte un réservoir d'argon 474 qui est relié à une soupape 476 qui sépare le réservoir 474 du reste du dispositif 473 Cette soupape 476 est maintenue complètement ouverte, sauf lorsqu'il est nécessaire d'arrêter l'ensemble de l'appareil L'argon circule depuis le réservoir 474 par la soupape 476 vers un régulateur 478 qui établit la pression dans l'ensemble pour qu'elle ne dépasse pas un niveau maximal par exemple 350 103 Pa Il faut noter que le débit d'argon vers chacune des chambres de soudage 108 a et 108 b et l'ensemble de focalisation laser 204 est contrôlé à plusieurs débits différents, suivant que la grille 16 est chargée dans la chambre, que la chambre 108 est en cours de purge ou qu'une opération de soudage a lieu Par exemple, la purge de la chambre de soudage 108 nécessite un débit relativement élevé de gaz inerte,

* auquel la pression ne doit pas dépasser le niveau maximal.

A cet effet, une soupape d'arrêt 482 est branchée sur une tubulure 480 pour recevoir le débit de gaz et pour le distribuer vers chacun des moniteurs de débit 484, 486 et 488 Ces derniers sont reliés respectivement à la chambre de soudage 108, au montage tournant 242 et à l'ensemble de lentilles laser 204 En particulier, un débit contrôlé de gaz est prévu depuis le moniteur de débit 484 par un tuyau flexible 490 vers des tubulures 336 dont une seule est représentée sur la figure 5 D'une façon similaire, le débit depuis le moniteur 486 est dirigé par le tuyau flexible 490 vers l'orifice d'entrée d'argon 500, l'argon sortant par des orifices de sortie 506 dans le montage tournant 242 Il est entendu que les tuyaux flexibles 490 sont prévus pour permettre le mouvement de la chambre de soudage 108 quand elle se déplace dans et à l'extérieur de l'armoire 104 au moyen d'une table coulissante Le débit est dirigé depuis le moniteur de débit 488 par un tuyau

flexible 490 vers l'ensemble de lentille 204 et en parti-

culier vers l'orifice d'entrée d'argon 448, afin que l'argon puisse être dirigée par la conduite 450 et plusieurs jets dans l'espace immédiatement au-dessous de la lentille 202 (voir figure 4) La lentille de focalisation 202 et en particulier l'ensemble de lentille laser 204 sont décrits plus en détail dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre "APPAREIL POUR USINAGE AU LASER" Ce débit d'argon évite que des oxydes au-dessous du micron produit par le soudage au laser dans la chambre 108 ne contaminent

la lentille 202.

Un capteur d'humidité (H 2,) est disposé dans la chambre de soudage 108 et il est relié à un moniteur d'humidité 492 L'opérateur et le calculateur (qui sera décrit) contrôlent le niveau d'humidité dans la chambre de soudage 108 pendant les opérations de purge et de soudage afin que le soudage à laser puisse être interdit

si la teneur en humidité est supérieure à un niveau spéci-

fié, par exemple 10 ppm En outre, une sonde à oxygène 496

est disposée dans la plaque-d'étanchéité 156 pour échan-

tillonner l'argon prélevé par l'ouverture périphérique entre le rebord supérieur 331 de la chambre 108 et la plaque d'étanchéité 156 Il apparaît que la sortie de la sonde d'oxygène 496 sert également à indiquer la teneur en azote de l'air dans la chambre 108 Le contrôle de l'atmosphère dans la chambre de soudage 108 commence quand la chambre 108 est disposée dans sa première position de soudage Chaque sonde ou moniteur à oxygène 496 comporte une entrée de gaz d'étalonnage de sorte qu'il y a un débit direct de gaz vers la sonde La sortie de la sonde 496 est reliée à un analyseur d'oxygène 494 dont la sortie en parties par million (ppm) peut être affichée sur l'appareil de mesure 498 Le système à calculateur peut être programmé, comme cela sera expliqué par la suite pour que la séance de soudage ne soit déclenchée tant que le niveau d'oxygène n'est pas inférieur à une valeur programmée, par exemple 7 ppm Pendant le soudage, l'échantillonnage d'oxygène est interrompu automatiquement pour éviter la contamination de la sonde 496 avec des débris de soudage. Le dispositif de fourniture d'argon 473 produit un débit de gaz inerte, par exemple de l'argon, avec une valeur pratiquement constante dans la chambre de soudage 108

afin d'y maintenir l'atmosphère pratiquement pure, c'est-à-

dire au-dessous des limites de contamination par l'oxygène et l'eau, comme décrit ci-dessus Le débit est différent suivant que l'appareil de soudage à laser et en particulier sa chambre de soudage 108 se trouve dans un cycle de chargement et de déchargement, dans son cycle de purge ou dans son cycle de soudage Comme cela sera expliqué, le système à calculateur associé avec la chambre de soudage 108 commande directement le débit des moniteurs 484, 486 et 488 à l'une de plusieurs valeurs En particulier, quatre

potentiomètres sont prévus pour chaque moniteur de débit.

Le CNC 126 commande un potentiomètre sélectionné pour produire le débit de gaz nécessaire pour chacun des cycles de chargement et déchargement, purge et soudage Pour changer le débit programmé, le système-à calculateur adresse le potentiomètre par lequel l'opérateur peut alors effectué le réglage pour obtenir le débit voulu Ce débit

apparaît sur un affichage numérique approprié du moniteur.

Les moniteurs de débit sont étalonnés en litres standard

par minute.

Pendant le cycle de chargement/déchargement, le débit d'argon est réglé à un débit faible pour maintenir l'atmosphère d'argon aussi pure que possible, par exemple de l'ordre de 0,85 m 3/h Un débit élevé pendant le cycle de chargement/déchargement produirait des turbulences qui

aspireraient de l'air dans la chambre de soudage 108.

Le chargement/déchargement de la grille 16 peut se faire avec un dispositif de prises mécaniques comme décrit dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre: "APPAREIL DE SAISIE

ET DE MANIPULATION DE PIECES D'USINAGE POUR SYSTEMES DE

SOUDAGE AU LASER OU AUTRES SYSTEMES ANALOGUES" Si un tel appareil de saisie n'était pas utilisé, l'opérateur devrait placer ses mains dans la chambre 108, augmentant ainsi le mélange d'air et d'argon en introduisant une humidité

supplémentaire indésirable dans l'atmosphère d'argon.

Immédiatement avant le cycle de soudage et après que la chambre de soudage 108 a été retournée dans sa première position de soudage, les moniteurs de débit 484 et 486 sont commandés par leur système à calculateur pour produire un débit relativement élevé de gaz inerte de

l'ordre de 11,3 m 3/h, la chambre de soudage 108 repré-

sentée sur la figure 4 étant à peu près carrée, d'une dimension de 350 x 400 x 400 mm, étant purgée à un niveau

d'oxygène inférieur à 10 ppm à environ 1 minute.

Quand le cycle de purge est terminé, l'appareil de soudage à laser 100 et en particulier son système à calculateur est préparé pour déclencher le cycle de soudage pendant lequel un débit de gaz nettement abaissé, commandé par les moniteurs de débit 484 et 486 peut être introduit

dans la chambre de soudage 108 La commande de l'environne-

ment non réactif de la chambre de soudage est décrit en détail dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre:

"APPAREIL ET PROCEDE D'USINAGE PAR LASER EN ATMOSPHERE NON

REACTIVE".

Les figures 6 A et 6 B forment un diagramme du seuil d'effet laser, et des impulsions de courant fort sont superposées sur le courant de repos pour produire des connexions avec l'autre CNC 126 b représenté par une simple case sur le schéma Le second CNC 126 b commande l'opération

de soudage ayant lieu dans la chambre de soudage 108 b.

A cet égard, il est bien entendu que l'autre CNC 126 b comporte les mêmes éléments que le CNC 126 a représenté sur les figures 6 A et 6 B Le CNC 126 a comporte une unité centrale de traitement (CPU) et une mémoire désignée par 560 Dans un exemple de réalisation de l'invention, le CNC 126 en particulier sa CPU 560 se présentent sous la forme d'un calculateur fabriqué par la demanderesse sous la référence 2560 La CPU 560 comporte une mémoire à tores de 64 K et elle est particulièrement adaptée dans son organisation et sa programmation pour la commande des machines Il est entendu que CNC standard contient un logiciel de supervisation de base appelé ci-après un système de boucle de tâche principale ou programme d'exploitation, dont la nature est celle d'un programme d'exécution qui

supervim le fonctionnement d'un ensemble Dans la struc-

ture des données établies dans le modèle 2560, des groupes de codes, à savoir des codes S, T et M, sont utilisés pour

effectuer des opérations spéciales ou adpatées pour les- quelles le CNC 2560 est facilement adapté En particulier, un programme de

pièce est programmé avec des codes M, S et T qui sollicitent ou commandent des sous-programmes appelés ci-après des sous-programmes d'application par lesquels des fonctions sélectionnées contenant la commande du débit d'argon et la sélection d'un mode particulier de soudage sont exécutées De plus, le programme de pièce est programmé avec des codes, X, Y et Z qui commandent les mouvements imprimés par des moteurs d'entraînement X et Y 294 et 296 de la pièce et le moteur d'entraînement Z 570 de l'ensemble de lentilles à laser 204 respectivement En particulier, les codes X et Y désignent l'amplitude du mouvement ou destination à laquelle la pièce à usiner sous la forme de la grille 16 doit être déplacée entre les opérations de soudage D'une façon similaire, le code Z commande l'amplitude du mouvement imprimé à l'ensemble de lentilles 204 pour que le faisceau laser 178 soit-focalisé

sur la grille 16 En particulier, les codes Z sont néces-

saires pour effectuer les cordons de soudure d'encoche 40 au cours desquels le montage tournant 242 est tourné hors de son plan normal perpendiculaire au faisceau laser 178, nécessitant ainsi de focaliser à nouveau l'ensemble de lentilles 204 En outre, la mémoire de la CPU 560 comporte une zone spéciale de mémorisation, connue comme zone de mémorisation de programme de pièce, qui est utilisée pour mémoriser le programme de pièce en vue de l'exécution par le-programme de système d'exploitation Comme cela sera expliqué, le programme de pièce désigne essentiellement les phases de l'opération de soudage dans une atmosphère inerte contrôlée et plus particulièrement, il est programmé avec les codes M, S et T afin que le mode de soudage et le débit d'argon soient effectivement contrôlés La zone de mémorisation de programme de pièce mémorise le programme de pièce qui sera décrit ci-après en regard des figures 7 A et 7 B et les sous-programmes d'application concernés par

cette description seront décrits en regard des figures 8 A

à 8 D Le programme de pièce est introduit dans la mémoire de la CPU 560 par un dérouleur de bande magnétique 586, par l'intermédiaire de l'interface 590; dans le présent mode de réalisation, le dérouleur de bande magnétique 586 peut être d'un type fabriqué par Qantex sous la référence 220 En variante, le programme de pièce peut être mémorisé sur une bande perforée et introduit par un lecteur de bande perforée 584 par l'intermédiaire d'une interface de microprocesseur 588; en variante, le lecteur de bande

perforée 584 peut être le lecteur fabriqué par Decitex.

En variante, l'interface de micro-calculateur 588 permet aussi d'afficher des messages de données sur un tube à rayons cathodiques 133 De plus, différents paramètres peuvent être introduits dans la mémoire de la CPU 56 '0 par l'opérateur, au moyen d'un clavier alphanumérique 131

et par l'interface 588.

Les figures 6 A et 6 B montrent que la CPU 560 est associée par plusieurs cartes de commande et d'entraî- nement d'axe en boucle fermée 566, 568 et 570 associées avec les moteurs d'entraînement X et Y 294 et 296 et avec le moteur d'entraînement d'axe Z 470 Il est entendu que chacun des moteurs d'entraînement est associé avec son tachymètre et un trigonomètre pour indiquer la vitesse de déplacement, ainsi que la distance, en contrôlant ainsi de façon extrêmement précise le mouvement des tables X, Y et

Z Il est aussi bien entendu que les tables X et Y (non-

représentées) sont associées respectivement avec les moteurs d'entraînement X et Y 294 et 296 qui servent à déplacer les tables et la chambre de soudage 108-portée

par cette dernière par rapport au faisceau laser 178.

D'une façon similaire,1 la table Z (non-représentée) est associée avec le moteur d'entraînement Z 470 qui sert à repositionner l'ensemble de lentilles 204 supporté par la table Z afin-de focaliser le faisceau 178 sur la grille

16 Les tables X, Y et Z ainsi que leurs moteurs d'entraî-

nement sont décrits en détail dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le tftre "APPAREIL ET PROCEDE D'USINAGE PAR LASER EN ATMOSPHERE NON REACTIVE" De plus, le signal de sortie de commande produit par la carte de commande 566 est appliqué à un amplificateur d'asservissement 567 pour être comparé avec un signal indiquant la vitesse du moteur afin de

produire un signal de sortie qui actionne le moteur d'en-

tratnement Y 296 Comme représenté schématiquement, chacun des moteurs 294, 296 et 470 est associé avec une tige filetée 295, 297 et 471 qui assure l'entraînement des câbles X, Y et Z correspondantes Un groupe de commutateurs de limites 572 est associé avec la tige filetée 295 pour en détecter la position et par conséquent, celle de sa table de positionnement X 290 et pour produire des signaux par une interface d'entrée et de sortie 562 pour la CPU 560 En particulier, les commutateurs de limite 572 a et 572 c produisent des signaux de sortie indiquant que la table de positionnement X a été disposée à ces limites maximales avant et arrière de sa course tandis que le

commutateur de limite 572 b indique que la table de posi-

tionnement X est disposée à sa position de repos ou de référence par rapport au faisceau laser 178 Un groupe similaire de commutateurs de limite est associé avec la tige filetée 471 entraînant la table d'axe Z Un groupe de commutateurs de limite 574 a, b et c est prévu avec la tige filetée 297 entratnant la table Y 292; un quatrième commutateur de limite 574 d est associé avec la tige filetée 297 pour détecter si la table de positionnement Y 292 a été disposée dans sa position centrale, c'est-àdire la position dans laquelle la chambre de soudage 108 peut

être sortie de l'armoire 104.

Les figures 6 A et 6 B montrent que plusieurs organes périphériques sont associés avec la CPU 560 et commandés par elle par l'intermédiaire des interfaces d'isolement optique 562 et 564 En particulier, l'autre CNC 126 b échange des signaux préliminaires par une liaison CNC 558 et l'interface 562 avec la CPU 560, de manière que chaque CNC 126 a et 126 b puisse solliciter et obtenir la commande du miroir de changement d'orientation de

faisceau 172 sur une base en temps partagé Selon l'inven-

tion chacun des deux CNC 126 a et 126 b peut solliciter et commander ensuite le miroir de changement d'orientation 172 pour diriger le faisceau laser 178 dans sa chambre de soudage 108 Comme le montrent les figures 6 A et 6 B, la liaison CNC 558 comporte trois lignes servant à la demande

de laser, la libération de laser et le verrouillage de laser.

Comme cela sera expliqué en détail en regard des sous-

programmes d'application, chaque calculateur de commande et en particulier chaque CNC 126 a et 126 b sollicitent la commande exclusive du dispositif d'orientation de faisceau sous la forme du moteur pas à pas 175 qui entraîne le moteur mobile 172 de changement d'orientation de faisceau consistant en une pièce en forme de goutte-d'eau, de manière que le faisceau laser 177 soit dirigé sur un premier trajet 178 a et ensuite sur un second trajet 178 b respectivement vers deux pièces à usiner sous la forme de grilles 16 Chaque grille 16 est reçue dans son poste de travail sous la forme d'une première chambre de soudage 108 a et d'une seconde chambre de soudage 108 b Comme expliqué ci-dessus, chaque chambre de soudage 108 a, et 108 b est associée avec un dispositif pour la déplacer suivant

les axes X et Y sous la forme d'un dispositif de position-

nement X-Y 288 afin que la grille 16 soit repositionnée après une opération d'usinage, c'est-à-dire une soudure en préparation à l'opération d'usinage suivante Un seul des CNC 126 a et 126 b des figures 6 A et 6 B peut assurer la

commande à un instant donné du miroir de changement d'o-

rientation 172 et du dispositif de commande de laser 592.

En un sens, les deux CNC 126 a et 126 b communiquent entre eux par signaux préliminaires pour informer l'autre CNC

qu'ils commandent actuellement la source laser, interdi-

sant ainsi à l'autre CNC d'accéder au miroir mobile 172

d'orientation de faisceau du dispositif de commande 592.

Plus particulièrement, quand le premier CNC 126 a a obtenu la commande du dispositif d'orientation de faisceau sous

la forme de miroir 172, il applique un signal de verrouil-

lage de laser par la ligne correspondante de la liaison de CNC 558 vers l'autre CNC 126 b pour lui interdire d'accéder au miroir mobile 172 Chaque CNC 126, lorsqu'il souhaite accéder à la source de laser, effectue un contrôle

pour déterminer si l'autre CNC a placé un signal de ver-

rouillage de laser ou de commande de laser sur la liaison CNC 558 Sinon, l'autre calculateur 126 b place un signal de demande de laser sur la ligne et attend que le CNC 126 a place un signal de libération de laser sur la liaison CNC 558 Quand l'autre CNC 126 b a placé un signal de demande de laser sur la liaison CNC 558, il verrouille ou affecte la source laser à son usage et commence à appliquer des signaux de commande afin que le faisceau laser soit dirigé sur sa pièce A ce moment, l'autre CNC 126 b place un signal de verrouillage de laser sur la liaison CNC 558 de sorte que le CNC 126 a ne peut utiliser la source Il est évident que la présence d'un signal de demande de laser ou de verrouillage de laser empêche l'autre CNC de produire et placer un signal de demande de laser sur la liaison CNC 558 De cette manière, les deux CNC 126 a et 126 b fonctionnant indépendamment peuvent communiquer entre eux concernant l'utilisation en temps partagé du barreau

de laser 170 et de son miroir 172 d'orientation de faisceau.

Ainsi, chaque CNC 126 a et 126 b peut continuer à fonctionner à très grande vitesse sans interférer avec l'autre, et en

particulier, sans tenter de prendre la commande du dispo-

sitif de commande de laser 592 ou du miroir de changement

d'orientation 172 quand l'autre CNC l'utilise.

Dans un mode de réalisation, l'appareil à laser,102 se présente sous la forme d'un appareil à laser fabriqué par Raytheon sous la référence S 5500 qui comporte la source d'alimentation de laser ainsi qu 'un dispositif de commande de laser 592 couplé par l'interface 562 avec la CPU 560 Comme le montre la figure 6 B, le dispositif de commande de laser 592 est relié à un panneau d'affichage de soudage 132 Le panneau d'affichage 132 comporte un groupe de lampes et de boutons poussoirs pour commander

et afficher l'état de l'appareil à laser 102 et son dis-

positif de commande 592.

Les figures 6 A et 6 B montrent que la CPU 560 produit des signaux de commande par l'interface d'isolement optique 562 pour actionner le dispositif de commande de laser 592 En particulier, des sorties d'interface sont appliquées au dispositif de commande 592 pour établir ou

interrompre la sortie à haute tension de la-source d'ali-

mentation 120, pour autoriser les déclencheurs de lampes de laser, pour disposer l'obturateur de cavité 180 dans sa position d'ouverture, ainsi que pour placer l'obturateur de sécurité 212 dans sa position fermée, pour déclencher

l'opération de soudage, pour sélectionner un mode particu-

lier de soudage au laser en fonction de l'un des codes M 51 à M 54, pour établir la fréquence des impulsions à partir du code T, pour régler le niveau de puissance à partir du code S, pour régler la durée des impulsions et pour positionner le miroir 172 de changement d'orientation de faisceau Des signaux sont développés par le dispositif de commande de laser 592 pour indiquer la fin d'une soudure ainsi que l'état du laser, ces signaux étant appliqués à la CPU 560 par l'intermédiaire de l'interface d'isolement optique 562 A l'émission de signaux d'arrêt d'urgence, le fonctionnement de l'appareil de soudage à laser 102 et en particulier de son dispositif de commande 592 peut

être arrêter d'urgence.

La figure 6 B montre d'une façon générale la

sortie du CNC 126 a et en particulier, son interface'd'iso-

lement optique 562 connectée au dispositif de commande 592.

Il est bien entendu que l'autre CNC 126 b est également connecté au dispositif de commande de laser 172 comme cela sera expliqué en regard des figures 9 A-9 C Comme cela a été expliqué ci-dessus, un seul des CNC 126 a et 126 b peut prendre activement la commande à un moment donné du miroir mobile 172 de changement d'orientation (représenté sur la

figure 4) et du dispositif de commande de laser 592.

Dans un mode de réalisation, le faisceau laser 177 émis par la tête à laser 172 est séparé et dirigé le long de deux trajets séparés 178 a et178 b pour être focalisé sur la première et la seconde pièces à usiner que contiennent respectivement les chambres de soudage 198 a et 108 b il faut noter que des types similaires d'opérations d'usinage et particulièrement de soudage peuvent être exécutés dans la même trame temporelle dans chacune des chambres de soudage 108 a et 108 b; en particulier, le type ou le mode

de soudage exécutés dans chaque chambre de soudage 108-

est le même, choisi parmi les soudures d'intersection 32, cordons de soudure d'angle 30, les soudures d'encoches

et languettes 34 et les cordons de soudure d'necoche 40.

Il est bien entendu que chacun de ces types de soudage

peut être exécuté avec pratiquement la même durée d'impul-

sions et la même fréquence Mais un réglage individuel est permis pour le soudage exécuté dans chacune des chambres de soudage 108, principalement en raison des différentes caractéristiques optiques des trajets optiques des faisceaux laser 178 a et 178 b représentés sur la figure 4 Il faut noter que les trajets de laser 178 a et 178 b

peuvent présenter de légères différences de degrés d'atté-

nuation du faisceau et par conséquent de sa puissance.

Ces différences sont compensées par un étalonnage individuel du faisceau laser dirigé le long des trajets 178 a et 178 b pour produire un jeu de compensations calibrées pour ce trajet et permettre d'en régler la puissance, et en

particulier, la tension laser appliquée aux lampes d'excita-

tion 186 peut être réglée séparément pour chaque trajet de laser 178 a et 178 b Cet appareil d'étalonnage et son procédé sont décrits plus en détail dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre: "APPAREIL D'USINAGE AU LASER AUTOMATISE

COMPARAISON DES MOYENS PERFECTIONNES D'ETALONNAGE".

Le circuit représenté sur les figures 9 A, 9 B et 9 C permet à l'un de plusieurs CNC 126 a, 126 b d'être affecté comme CNC sélectionné au principal 126 pour commander la fréquence et la durée des impulsions du faisceau laser émis par le barreau de laser 170 tout en permettant à chacun des CNC 126 a et 126 b de régler sa propre tension laser en fonction des caractéristiques optiques de son propre trajet de faisceau laser et du système optique associé En particulier, un premier et un second commuta- teurs 1302 a et 1302 b sont placés dans une de deux positions pour désigner l'un des deux CNC 126 a et 126 b comme CNC principal, et par lesquels une tension continue est

appliquée à l'entrée du CNC choisie comme CNC principal.

De plus, les commutateurs 1302 a et 1302 b sont jumelés mécaniquement avec un troisième commutateur 1346 connecté

pour appliquer une sortie négative de la source d'ali-

mentation 1300 à l'une sélectionné des lignes 1341, 1342.

Comme le montre la figure 9 A, la tension continue négative est également appliquée à une ligne commune 1340 Chacune des lignes 1341 et 1342 est connectée sélectivement à plusieurs dispositifs d'autorisation qui permettent à la sortie de l'un des CNC 126 a et 126 b d'être appliqués à l'entrée correspondante du dispositif de commande de laser 592 en fonction de celui des CNC 126 a et 126 b qui a été désigné comme CNC principal Par exemple, si les commutateurs 1302 a, 1302 b et 1346 sont placés comme le montre la figure 9 A, le second CNC Ou CNC de gauche 126 b est désigné comme CNC principal, c'est-à-dire celui qui

commande le monde de soudage qui doit avoir lieu et égale-

ment la fréquence et la durée des impulsions du faisceau laser 177 Par exemple, le commutateur 1346 applique une tension négative à la ligne omnibus 1341, de sorte que le dispositif d'autorisation 1308 a est actionné par cette tension et un circuit est fermé entre le CNC 126 b et l'entrée de commande de soudage d'intersection du dispositif de commande de laser 592 La figure 6 B montre que l'entrée de sélection de mode laser du dispositif de commande 592 comporte plusieurs entrées spécifiant si la soudure est une soudure d'intersection, une soudure d'angle, de manchon ou de languette et dans l'exemple ci-dessus, tous les

signaux d'entrée établissant l'une de ces soudures d'inter-

section, d'angle, de manchon ou de languette proviennent du CNC 126 b Il est bien entendu que les dispositifs d'autorisation 1309 a, 1310 a et 1311 a sont désexcités de façon similaire, de sorte que les sorties provenant du CNC 126 b sont reliées au dispositif de commande 592 Par ailleurs, les sorties correspondantes du CNC 126 a sont déconnectées de sorte que la commande du mode de soudage

est affectée au CNC 126 b.

L'entrée de sélection de durée d'impulsions

du dispositif de commande 592 de la figure 6 B est repré-

sentée plus en détail sur la figure 9 B et comporte 5 entrées correspondant à chacune des durées d'impulsions de 2 ms, 3 ms, 4 ms, 5 ms et 6 ms Dans l'exemple donné ci-dessus, chacun des dispositifs d'autorisation 1313 a, 1314 a, 1315 a, 1316 a et 1317 a est autorisé de sorte que le CNC 126 b applique son signal de commande indiquant la durée d'impulsions choisie au dispositif de commande de laser 592 De même, la plage et la fréquence particulière dans la plage de fréquence des impulsions sont établies par un jeu correspondant du dispositif d'autorisation 1318

à 1328; dans l'exemple ci-dessus, les dispositifs d'au-

torisation 1317 a à 1328 a sont autorisés par la tension négative qui leur est appliquée par la ligne commune 1341 de sorte que le CNC 126 b établit la fréquence d'impulsions voulue du dispositif de commande 592 Mais comme le montre la figure 9 C, la tension laser est réglée par chacun des CNC 126 a et 126 b, c'est-à-dire que chacun des groupes de dispositif d'autorisation 1329 à 1336 est autorisé, en ce que chacun d'entre eux est relié à la ligne commune 1340 de sorte que chaque CNC 126 a et 126 b commande la tension d'excitation appliquée aux lampes 186 en fonction des procédures d'étalonnage, comme cela est décrit en détail dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre:"APPAREIL

D'USINAGE AU LASER AUTOMATISE PAR COMPARAISON DES MOYENS

PERFECTIONNES D'ETALONNAGE"

De plus, des signaux sont produits par la CPU 560 et sont transmis par l'interface d'isole'ment optique 562 pour commander un mécanisme 234 d'ouverture de portes pour ouvrir ou fermer les portes associées avec une armoire qui contient les chambres de soudage 108 Des signaux sont appliqués pour verrouiller ou déverrouiller la chambre de soudage 108 et en particulier, ils sont appliqués à chaque cas des ensembles localisateurs avant et arrière 284 et 286 Ces ensembles 284 et 286 sont associés avec une table coulissante (non-représentée) sur laquelle l'une des chambres de soudage 108 est montée, de sorte que chaque chambre de soudage 108 a et 108 b peut être déplacée d'une première position correspondant à celle-dans laquelle la chambre de soudage 108 a est représentée sur la figure 4 et une seconde position correspondant à celle dans laquelle la chambre 198 b est représentée en traits pleins sur la figure 4 pour permettre l'étalonnage de son faisceau laser 178 b Plus particulièrement, dans la seconde position, le faisceau laser 178 b est dirigé sur un dispositif de mesures connues, comme une thermopile 218 par laquelle la puissance du faisceau laser incident 178 peut être mesurée avec précision ou faire l'étalonnage voulu Les ensembles localisateurs avant et arrière 284 et 286 verrouillent et positionnent exactement la table coulissante et par conséquent sa chambre de soudage 108 et la grille 16 par rapport à son faisceau laser 178 Le moteur d'entraînement de coulissement 266 représenté sur la figure 6 B sert à entraîner la table coulissante entre sa position intérieure et sa position

extérieure Le moteur d'entraînement 266, la table coulis-

sante et les ensembles localisateurs avant et arrière 284 et 286 sont décrits en détail dans la demande de brevet déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre

"CHAMBRE D'USINAGE MOBILE AVEC MONTURE TOURNANTE POUR LA

PIECE".

Les signaux de sortie produits par les groupes 572, 574 et 576 de commutateurs de limite sont appliqués à l'interface 562 Des signaux sont également appliqués à un système 620 de refroidissement de laser à l'eau Les lampes éclair ou d'excitation de laser 186 et la cavité définie par les miroirs 182 et 184 sont refroidies par un système de refroidissement à eau en boucle fermée qui amène de l'eau claire, pure et de température régulée à la pression voulue et-au débit voulu Bien que cela ne soit pas représenté, il est bien entendu dans la technique que le système de refroidissement à l'eau du laser comporte une pompe, un échangeur thermique eau-eau, un réservoir,

un désioniseur, un filtre, un régulateur de température.

La chaleur provenant du barreau de laser 170 et de l'absor-

beur de faisceau 194 est recueillie par l'eau et éliminée du circuit En outre, un signal de commande est appliqué à une lampe de l'ensemble de lentilles 204 pour éclairer la grille 16 de manière que le dispositif de positionnement X-Y 288 puisse être réglé suivant les axes X et Y afin d'aligner le point de départ de la grille 16 par rapport

au faisceau laser 178.

Des signaux d'entrée sont produits par la sonde d'oxygène 496 et le capteur d'humidité 410 qui sont disposés par rapport à la chambre de soudage 108 comme le montre la figure 5, pour produire des signaux analogiques indiquant en parties par millions la teneur en oxygène et en eau dans l'atmosphère de la chambre de soudage D'une façon similaire, la thermopile disposée dans le tube de protection 216 produit un signal analogique indiquant la puissance du faisceau laser 178 qu'elle reçoit Les sorties de la sonde 496, du capteur 410 et de la thermopile 218 sont appliquées à des voltmètres numériques correspondant 578, 580 et 582 qui convertissent les signaux analogiques d'entrée en des signaux numériques correspondants qui sont appliqués à la

CPU 560 par l'interface d'isolement optique 564 L'inter-

face 564 produit des signaux de sélection d'appareil de mesure pour chacun des voltmètres numériques 578, 580 et 582 pour n'appliquer sélectivement qu'un seul signal numérique à la fois à la CPU 560 par l'interface 564. Selon le fonctionnement de l'appareil de soudage à laser , la CPU 560 applique des signaux par l'interface d'isolement optique 564 à chacun des moniteurs de débit

488, 484 et 486 pour commander le débit d'argon respec-

tivement vers l'ensemble de lentilles de laser 204, le montage tournant 242 et la chambre de soudage 108 D'une façon similaire, des signaux sont appliqués à un moteur d'axe B 388 par lequel le disque de positionnement 358 et

le montage tournant 242 peuvent être mis en rotation.

La position angulaire du disque de positionnement 358 est détectée par plusieurs commutateurs de proximité 402 a-d pour produire un signal binaire qui est appliqué par l'interface 564 à la CPU 560 L'orientation et la structure du moteur d'axe B 388 pour faire tourner le montage

tournant 242, comme le montre la figure 4, et les commuta-

teurs de proximité 402 a-d pour détecter la position angu-

laire du montage tournant 242 sont décrit plus en détail dans la demande de brevet français déposée ce même jour sous le nom de la demanderesse sous le titre: "CHAMBRE

D'USINAGE MOBILE AVEC MONTURE TOURNANTE POUR LA PIECE".

L'opération de soudage des bandes intérieures ensemble et avec les bandes extérieures 22 et la grille 16 résultants avec les manchons de guidage 36 a été décrite ci-dessus en regard des figures 3 A à 3 K ces figures illustrent une série de mouvements de la grille 16 dans chacun de ses axes X, Y et Z pour positionner de façon appropriée la grille 16 par rapport au faisceau laser 178 afin d'effectuer les soudures d'intersection 32, les cordons de soudure d'angle 30, les soudures d'encoche et languette 34 et les cordons de soudure d'encoche 40 Les bandes intérieures et extérieures 20 et 22 sont assemblées pour former la grille 16 à barreaux combustibles comme cela est expliqué dans les demandes de brevets français déposées ce même jour au nom de la demanderesse sous les titres

"DISPOSITIF ET PROCEDE DE POSITIONNEMENT DE LAMES ET

D'AILETTES POUR DES GRILLES DE SUPPORT DE BARRES DE COM-

BUSTIBLE NUCLEAIRE" et "DISPOSITIF, BANDE DE RETENUE ET

PROCEDE POUR L'ASSEMBLAGE DE GRILLES DE SUPPORT DE BARRES

DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE" Ensuite, la grille 16 est disposée sur un montage de soudage comme cela est décrit dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre: "PLAQUES DE

SOUDAGE POUR UNE GRILLE DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE

NUCLEAIRE"; le montage de soudage est fixé à son tour de façon amovible par les broches de positionnement 524 sur le montage tournant 242 disposé pour pouvoir tourner dans

la chambre de soudage 108 Comme cela a éyé expliqué ci-

dessus, la grille 16 peut être tournée autour de son axe B pour la mettre en position de recevoir le faisceau laser 178 et effectuer les cordons de soudure d'encoche 40 Chaque CNC 126 actionne sélectivement les tables de positionnement X et Y dans une séquence pas à pas le long de leurs axes X et Y pour positionner la grille 16 par rapport au faisceau laser 178 afin que les soudures d'interseciton 32 soient effectuées, et, après la rotation sur le montage tournant 242, les soudures d'encoche et languette 34 et les cordons

de soudure d'angle 30 sont effectuées.

La commande de la machine pour ces opérations est assurée par le CNC 126 et en particulier par la CPU 560 qui comporte une mémoire pour mémoriser le programme de pièce 700 qui sera maintenant décrit en regard des figures 7 A et 7 B Le programme de pièce 700 est introduit lorsqu'à la phase 702, l'opérateur place le CNC 126 dans son mode automatique en appuyant sur un bouton poussoir AUTOMATIQUE sur le panneau de fonction de la machine 130 Ensuite,

l'opérateur introduit une commande par le clavier alpha-

numérique 131 pour solliciter l'exécution du programme de pièce Ensuite, l'opérateur appuie sur le bouton de démarrage de cycle du panneau 130 Puis, à la phase 708, un code M 81 programmé sollicite un sous-programme d'application de CHARGEMENT/DECHARGEMENT DE CHAMBRE pour actionner le moteur d'entraînement de coulissement 266 qui entraîne une table coulissante depuis sa première position de soudage vers sa seconde position sortie, pour que l'opérateur puisse charger une grille 16 assemblée mais non encore soudée et son montage de soudage dans le montage tournant 242 La grille 16 et son montage de soudage sont verrouillés par des broches de positionnement dans une position prédéterminée sur lemontage tournant 242 par rapport au faisceau laser 178 Le montage de soudage ainsi que les broches de positionnement qui servent à positionner et verrouiller le montage de soudage par rapport au montage tournant 242 sont décrits en détails dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre " PLAQUES DE SOUDAGE POUR

UNE GRILLE DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE".

A la phase 710, l'opérateur charge la grille 16 et son montage de soudage sur le montage tournant 242 avec l'aide du manipulateur de chargement/déchargement décrit dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre * "APPAREIL DE SAISIE

ET DE MANIPULATION DE PIECES D'USINAGE POUR SYSTEMES DE

SOUDAGE AU LASER ET AUTRES SYSTEMES ANALOGUES" A la fin de la phase 708, l'exécution du programme de pièce est suspendue jusqu'à ce qu'à la phase 712, l'opérateur appuie sur le bouton de démarrage de cycle pour recommencer l'exécution du programme de pièce Ensuite, la phase 714 sollicite le sous-programme d'application de CHARGEMENT/ DECHARGEMENT pour recharger la chmabre 108 dans sa première

position ou position de soudage sous le faisceau laser 178.

Après le repositionnement, un code M est utilisé pour solliciter le sousprogramme d'application de contrôle d'environnement de chambre avant que la chambre de soudage 108 soit purgée des impuretés comme l'oxygène et l'eau en introduisant de l'argon à un débit relativement élevé par l'intermédiaire des tubes 336 dans la chambre de soudage 108, l'argon plus lourd déplaçant l'air et l'entraînant au-dessus du bord de la chambre de soudage 108 Le débit particulier d'argon est établi par un code M par lequel le moniteur de débit 484 est réglé pour produire un débit élevé vers la chambre de soudage 108 D'une façon similaire, les moniteurs de débit 486 et 488 associés avec le montage tournant 242 et l'ensemble des lentilles 204 sont réglés à un débit plus élevé pour accélérer la purge de la chambre de soudage 108 Le code M particulier sollicite le sous-programme d'application de sélection de débit de gaz Ensuite, la phase 716 du programme de pièce établit le code M 91 pour produire une rotation du montage tournant 242 et en particulier, pour actionner l'entraînement 238 de rotation sur l'axe B, ce qui fait tourner le montage 242 En particulier, le code M 91 exécuté à la phase 716 sollicite le sous-programme d'application de rotation de montage La phase 718 sert à déclencher ou à solliciter le sous-programme d'application de contrôle d'environnement de chambre pour contrôler l'environnement dans la chambre de soudage 108 en ce qui concerne la teneur en oxygène et en eau et pour éviter toute autre exécution du programme de pièce jusqu'à ce que les niveaux d'oxygène et d'eau

soient inférieurs à des niveaux prédéterminés.

Quand la phase 718 a déterminé que l'environne-

ment dans la chambre de soudage 108 est suffisamment pur la phase 720 réagit aux codes X et Y en commandant les moteurs d'entraînement X et Y 294 et 296 pour que la première soudure de la grille 16 qui doit être effectuée soit positionnée le long de l'axe X coïncidant avec le faisceau laser 178 La position initiale de soudage est

identifiée par un groupe de codes X et Y qui sont inter-

prétés pour produire des signaux appropriés de commande des moteurs d'entralnement X et Y 294 et 296 D'une façon similaire, un code Z est interprété et des signaux de commande sont appliqués au moteur 470 d'entraînement d'axe Z, pour que l'ensemble de lentilles laser 204 soit positionné et que le faisceau laser 178 soit focalisé sur la première soudure de la grille 16 Après la fin de

ces opérations, la phase 720 arrête le programme de pièce.

A la phase 722, l'opérateur peut commander la position des tables de positionnement X et Y, par une manoeuvre appropriée des boutons poussoir d'entrée X, de sortie X, de gauche Y et de droite Y sur le panneau 130 de la machine, de manière que la première soudure de la grille 16 soit

alignée avec précision par rapport au faisceau laser 178.

A cet effet, l'obturateur de sécurité 212 est ouvert, permettant à l'opérateur de voir l'image de la grille affichée sur le tube à rayons cathodiques 133 et obtenue par l'alignement de la caméra de télévision 206 L'objectif

de la caméra 206 comporte un dispositif de réglage élec-

tronique par lequel l'opérateur peut aligner la première

soudure avec précision par rapport au faisceau laser 178.

D'une façon similaire, l'opérateur manipule bouton de montée Z et le bouton de descente Z sur le panneau 130 de la machine pour commander le mouvement de l'ensemble de lentilles 204 et placer avec précision la lentille 202 pour que le faisceau laser 178 soit focalisé sur la grille 16. Pour déclencher à nouveau le programme de pièce, l'opérateur appuie sur le bouton de démarrage de cycle à la phase 724 Ensuite, à la phase 726, le programme de pièce calcule les différences entre les coordonnées X et Y de la position de soudure initiale et de la position alignée, c'est-à-dire la nouvelle position de la grille après qu'elle a été alignée à la phase 722, les différences étant appelées les décalages X et Y D'une façon similaire, la distance entre la position initiale de repos suivant l'axe Z et la position focalisée de l'ensemble de lentilles 204 donne un décalage Z Les décalages X, Y et Z sont mémorisés dans une zone spécifiée de la mémoire et sont utilisés par le CNC 126 pour calculer la position précise de chaque soudure en tenant compte de la position réglée

ou décalée de la grille 16.

Ensuite, la phase 728 établit les divers paramètres de l'appareil à laser 102 et dans des programmes particuliers, les codes S, T et M qui déterminent le niveau de puissance, la fréquence des impulsions, la durée des impulsions et le type de soudure à éxécuter, c'est-à-dire une soudure d'intersection 32, un bouton de soudure d'angle , une soudure d'encoche et languette 34 ou un cordon de soudure d'encoche 40 En particulier, le niveau de puissance du dispositif à laser 102 est déterminé par un

code S qui est desservi par un sous-programme d'applica-

tion de desserte de code S D'une façon similaire, la fréquence des impulsions est réglée par un code T qui est desservi par le sousprogramme d'application de desserte de code T La durée des impulsions est établie par l'un des codes M, M 55-M 60, correspondant à des durées de 1 à 6 ms, et sollicitant l'exécution du sous-programme d'application

de réglage de durée d'impulsions laser D'une façon simi-

laire, sont prévus quatre types de soudure correspondant aux codes M, M 51-M 54, sollicitant l'exécution du sous-programme d'application d'établissement de modes laser Ensuite, la phase 730, établit par l'utilisation de l'un des codes M, M 61 à M 64, le débit particulier d'argon qui est nécessaire pour l'opération de soudage et sollicite en particulier le

sous-programme d'application de sélection de débit dé gaz.

Ensuite, à la phase 732, celui établit des codes M 51 à M 54 sollicite le sous-programme d'application d'exécution de soudure au laser, comme cela sera expliqué plus en détails en regard de la figure 8 A D'une façon générale, le sous-programme d'application d'exécution de soudure au laser sollicite ou demande d'abord l'utilisation du laser par le sous-programme d'application de passage au laser comme le montre la figure 8 D, par laquelle l'autre CNC

126 b est contrôlée en examinant les sorties de sollicita-

tion laser et de verrouillage laser de l'autre CNC 126 b, et si l'une des sorties est présente, le CNC 126 a attend jusqu'à l'apparition d'une sortie de libération laser de l'autre CNC 126 b; à ce moment, le CNC 126 a sollicite et verrouille ensuite le laser pour son usage Après avoir obtenu l'utilisation du dispositif à laser 102, le CNC 126 a dispose le miroir 172 de changement d'orientation de faisceau

pour diriger le faisceau 178 sur sa chambre dé soudage 108.

Ensuite, les positions des tables de positionnement X et Y sont contrôlées afin de déterminer si elles sont venues au repos dans leur position correcte et une période de positionnement est laissée avant de déclencher le barreau de laser 170 Ensuite, la phase 732 attend un signal de fin d'effet laser indiquant que l'opération de soudage

est terminée avant de libérer le miroir 172 de changement.

d'orientation de faisceau et de commander les moteurs d'entraînement X et Y 294 et 296 pour déplacer la grille

16 jusqu'à sa position suivante en préparation à l'exé-

cution d'une série suivante de soudure Puis, la phase 736 décide si le type particulier de soudure établi par l'un des codes M 51 à M 54 a été terminé et sinon, le programme de pièce revient à la phase 732 pour exécuter la soudure suivante et, à la phase 734, pour déplacer la

grille 16 jusqu'à la position de la soudure suivante.

Ensuite, la phase 735 détermine si le code M 88 a été programmé pour solliciter le sous-programme d'application d'attente de l'autre CNC, un signal étant alors émis vers l'autre CNC 126 b pour indiquer qu'une série de soudures a été terminée et pour attendre ensuite une réponse de l'autre CNC 126 b; pendant cet intervalle, l'exécution

du programme de pièce est suspendue.

Lorsque les soudures d'un type particulier sont terminées, le programme de pièce passe à la phase 738 dans laquelle il s'arrête et examine celui des codes M 51 à M 54 qui a été programmé pour déterminer le mode de soudure suivant Ensuite, à la phase 740 ? une décision est

prise quant à savoir si tous les types de soudures néces-

saires pour déterminer le soudage d'un côté au moins de la grille 16 ont été exécutées et sinon, le programme de pièce revient à la phase 716 par laquelle la séquence des opérations 716 à 738 est répétée La première séquence d'opérations de soudage, illustrée par les figures 3 A à 3 b est exécutée sur le côté des ailettes de la grille 16 avant qu'il soit nécessaire de la sortir de sa chambre de soudage 108 pour la tourner et pour ramener la chambre de soudage A la phase 742, le dispositif à laser 102 est arrêté par l'émission d'un signal qui dispose l'obturateur de déviation 190 dans la position représentés en traits

pleins sur la figure 4 pour diriger le faisceau laser 177-

sur l'absorbeur laser 194.

Ensuite, la phase 744 met en place la code M 82 pour solliciter le sousprogramme d'application de CHARGEMENT/DECHARGEMENT DE CHARIOT par lequel le moteur d'entraînement coulissant 266 est actionné pour diriger la table coulissante vers sa seconde position sortie (voir la position de la chambre de soudage 108 b sur la figure 4) de sorte que la grille 16 peut être sortie de la chambre de soudage 108 A ce moment, l'opérateur prend le manipulateur manuel pour enlever la grille 16 et son montage de soudage 542 de la chambre de soudage 108 afin d'exécuter les opérations manuelles en préparation à la séquence suivante des opérations de soudage Par exemple, quand les soudures d'intersection 32 sur le côté des ailettes de la grille 16 sont terminées comme dans les phases représentées sur les figures 3 A à 3 D, la grille 16

est sortie et tournée de manière que les soudures d'inter-

section 32 apparaissant sur le côté opposé ou le côté des manchons de guidage de la grille 16 puissent être exécutées, comme le montrent les phases des figures 3 E à 3 H Quand les soudures d'intersection des deux côtés de la grille 16 sont terminées, cette grille est sortie et

les manchons de guidage 36 y sont introduits avant d'ef-

fectuer les cordons de soudure d'encoche 40 comme le montrent les figures 3 I à 3 L. La figure 8 B représente le sous-programme d'application de synchronisation qui est sollicité à la phase 790 du programme de pièce de la figure 7 par le signal d'horloge à 100 Hz de la CPU 560 La phase 792 détermine si le miroir 172 de changement d'orientation de faisceau se trouve dans la position qui dirige le faisceau laser 178 vers la chambre de soudage associée avec l'autre

CNC 126 b et n'a pas été commandé pour changer de position.

Sinon, la phase 793 choisit la tension d'alimentation du laser par le CNC principal 126 a Il est bien entendu que chacun du CNC principal 126 a et de l'autre CNC 126 b commande le dispositif à laser 102 en partage de temps, un seul CNC 126 assurant la commande à un instant donné En outre, l'un des CNC 126 a et 126 b est désigné comme CNC principal, comme expliqué ci-dessus, et règle la durée des impulsions et leur fréquence, paramètres que l'autre CNC adopte Mais chaque CNC 126 a-et 126 b effectue son propre étalonnage qui est fonction du trajet optique franchi par les faisceaux laser 178 a et 178 b jusqu'aux chambres de soudage correspondantes 108 a et 108 b Il est entendu à cet égard que le degré d'atténuation introduit par chaque système optique dans le faisceau laser 178 diffère d'un certain degré, et en outre, l'opération de soudage faite dans la chambre de soudage 108 peut avoir un effet différent, c'est-àdire en fonction du revêtement de la lentille de focalisation 202 Après l'étalonnage, chaque CNC 126 a et 126 b calcule sa propre valeur de tension de réservoir qui est appliquée par son propre convertisseur numérique-analogique au dispositif de commande de laser 192 représenté sur la figure 6 B Il est donc nécessaire quand l'un des CNC 126 a ou 126 b libère la commande du dispositif de commande 102, qu'il cesse d'actionner son convertisseur numérique-analogique qui appliquerait O autrement sa tension d'alimentation ou sa tension réservoir du dispositif de commande de laser 592; autrement dit, chaque CNC 126 libère sa tension de fonctionnement comme l'indique sa phase 793 Ensuite, la phase 794 termine si les deux CNC 126 a et 126 b ont simultanément verrouillé le laser, s'il en est ainsi, la phase 795 détermine si le CNC principal 126 a a verrouillé le laser Sinon, à la phase

796, le CNC principal 126 a déverrouille le laser et déclen-

che à nouveau le sous-programme d'application de passage au laser comme le montre la figure 8 D Puis, la phase 798 détermine si le CNC principal 126 a a verrouillé et sollicité le laser et sinon, le CNC principal 126 supprime le signal de libération de laser appliqué à la phase 800 par la liaison CNC 558 à l'autre CNC 126 b, comme le montre

la figure 6 B, avant de passer directement à la phase 808.

Si la réponse était positive, la phase 802 détermine si l'autre CNC 126 b a appliqué un signal de sollicitation laser par la liaison CNC 558 au CNC principal 126 a et si la réponse est positive, le sous-programme passe à la phase 804 qui décide si le CNC principal 126 a a verrouillé le

dispositif à laser 102 en appliquant un signal de verrouil-

lage de laser à la liaison 558; sinon, le CNC principal corrige la liaison CNC e 58 à la phase 806, supprimant son

signal de demande de laser avant de passer à la phase 808.

Quand le CNC principal 126 a a verrouillé le laser, c'est-à-dire a appliqué un signal de verrouillage de

laser par la liaison CNC 558 à l'autre CNC 126 b, le sous-

programme déclenche un contrôle d'état de laser Tout d'abord, la phase 808 détermine si le CNC principal 126 a a la commande du laser, c'est-à- dire si le marqueur d'occupation a été produit et, sinon, le sous- programme sort Si la réponse est positive, le sous-programme d'application contrôle à la phase 810 différents paramètres de laser comprenant la présence de la tension des lampes, si les lampes d'excitation 186 sont alimentées au-dessous de leurs limites maximales de puissance, la température de l'eau de refroidissement des lampes, le débit d'agent

de refroidissement, le courant et la tension prélevée-

par la source d'alimentation laser et si la porte de l'ar-

moire est ouverte Si tous les paramètres sont corrects, une sortie est faite à partir de ce sous-programme Si l'un des paramètres des lampes sort des limites, la phase 812 détermine si les circuits de déclenchement de laser sont autorisés et s'il en est ainsi, la phase 814 bloque les circuits d'autorisation de laser avant d'introduire un délai pour inhiber le dispositif à laser 102 Si la réponse à la phase 812 est négative, la phase 818 détermine si l'obturateur de cavité intérieure 188 est ouvertet s'il en est ainsi, la phase 820 établit un état d'alarme avant que la phase 822 sorte le miroir d'orientation de faisceau 172 de sa position et la phase 824 affiche un message d'alarme "MIROIR HORS DE POSITION" sur le tube à rayons cathodiques 133 Si l'obturateur de cavité intérieure 188est fermé, la phase 826 affiche immédiatement

le message d'alarme sur le tube 133.

L'un des deux CNC 126 est désigné comme CNC principal et il assure la commande de la durée et de la fréquence des impulsions du dispositif de commande de laser 592 de l'autre CNC Mais chaque CNC 126 commande sélectivement la tension de réservoir ou la tension de sortie de sa source d'alimentation de laser afin qu'un réglage individuel puisse être fait du niveau de puissance du faisceau laser 178 appliqué à la chambre de soudage 108 associé avec chaque CNC 126 Etant donné que chaque chambre de soudage 128 effectue un même type de soudure, un seul CNC 126 désigné comme principal sélectionne la durée et la fréquence des impulsions tandis qu'un réglage individuel de la tension de réservoir est souhaité pour permettre un réglage individuel de chacun des faisceaux laser dirigé sur chaque chambre de soudage 108 en raison des conditions différentes des trajets optiques séparés, des ensembles

de lentilles 204 et les chambres de soudage 108.

Le sous-programme d'application d'exécution de soudure au laser est représenté sur la figure 8 A et il est sollicité par les codes M 71 et M 72 établis à la phase 728 du programme de phase de pièces de la figure 7 et exécutés pendant le cycle d'exécution de marqueurs de

commande suivants A l'entrée à la phase 1060, le sous-

programme d'application de marqueur de commande est mis en place pour exécuter le cycle d'exécution de marqueur de commande suivant Après l'entrée, la phase 1062 détermine si l'un des modes de laser correspondant à l'un des codes

M 51-M 54 a été sélectionné Comme cela a été expliqué ci-

* dessus, le dispositif de commande de laser 592 comporte quatre modules séparés, câblés chacun et programmés pour commander l'un parmi les soudures d'intersection 32, les soudures d'encoche et languette 34, les cordons de soudure

d'angle 30 ou les cordons de soudure d'encoche 40.

Sinon, la phase 1063 affiche un message d'erreur avant de sortir du sousprogramme Si la réponse est positive, la phase 1064 effectue un contrôle pour déterminer si le marqueur GO a été déjà mis en place à la phase 882 du sous-programme d'application de contrôle d'environnement de chambre Sinon, la phase 1066 appelle à nouveau le sous-programme d'application de contrôle d'environnement de chambre pour déterminer à nouveau si l'atmosphère dans la chambre de soudage 108 a été purifiée pour que les teneurs en oxygène et en eau soient au-dessous des limites spécifiées Si la réponse est positive, la phase 1068 commande le miroir de changement d'orientation de faisceau 172 pour diriger le faisceau laser 178 vers la chambre de soudage 108 de ce CNC 126 -Ensuite, l'obturateur à déviation 190 est placé dans sa position ouverte de sorte que le faisceau laser 177 est dirigé dans la chambre de soudage 108 choisie Puis, la phase 1072 détermine si la code M 71 a été mis en place Comme indiqué ci-dessus, il y a deux codes M, c'est-à-dire M 71 et M 72, le code M 71 indiquant qu'une soudure ponctuelle correspondant aux soudures d'intersection 32 doit être exécutée tandis qu'un code M 72 indique qu'un cordon de soudure correspondant à un cordon de soudure d'angle 30, à une soudure d'encoche et languette 34 ou à un cordon de soudure d'encoche 40, doit être exécuté Un cordon de soudure diffère d'une soudure ponctuelle en ce que la grille 16 est déplacée par le dispositif de positionnement X-Y 288 pendant que le barreau de laser 170 émet une série d'impulsions de faisceau laser 178 tandis qu'une soudure ponctuelle est effectuée avec la grille 16 maintenue immobile par rapport au faisceau laser 178 Ainsi, si un code M 71 est détecté, indiquant qu'une soudure ponctuelle doit être exécutée, la phase 1074 introduit un retard pour attendre que le dispositif de positionnement X-Y 288 soit arrêté avant de déclencher le barreau de laser 170 Par contre, si un code M 72 est programmé, indiquant qu'un cordon de soudure doit être exécuté, aucun retard n'est introduit permettant ainsi au faisceau de laser 170 de commencer le soudage avant le début du mouvement de la grille 16 Ensuite, la phase 1076 effectue un contrôle pour déterminer si la tension appliquée -aux lampes d'excitation 186 est telle que programmée Ensuite, la phase 1078 contrôle l'état du laser et détermine en particulier si la température et le débit d'agent de refroidissement des lampes sont dans des limites spécifiées, si le courant et la tension des lampes sont dans les limites spécifiées et si la porte de l'armoire 114 est ouverte Ensuite, la phase 1080 détermine si les circuits de déclenchement des lampes ont été;: déclen- chés correctement à la phase 1012 du sous-programme d'application de mise en place de décalage de niveau de puissance laser Sinon, la phase 1082 affiche un message d'alarme indiquant un circuit de déclenchement non- autorisé sur l'écran 133 Si les circuits sont autorisés, la phase 1084- effectue le déclenchement de laser en autorisant le module de commande d'obturateur du dispositif de commande du laser 592, c'est-à-dire qu'elle lui applique le signal de début de soudure La phase 1086 déclenche une temporisation pendant laquelle le barreau de laser 170 est programmé pour produire son effet laser, c'est-à-dire pour attendre le signal de fin de soudure provenant du dispositif de commande de laser 592 La phase 1088 détermine si une période de 8 secondes s'est écoulée et sinon, elle affiche un message de temporisation de fin d'effet laser

sur le tube à rayons cathodiques 133 Après la temporisa-

tion, la phase 1092 détermine si une soudure ponctuelle doit être effectuée, c'est-à-dire si le code M 71 a été mis en place, et s'il en est ainsi, le sous-programme passe à la phase 1096 dans lequel la CPU 560 produit, par l'interface optique 562, un signal de libération de laser sur la liaison CNC 558 indiquant que le barreau de laser a été libéré et que l'autre CNC 126 b peut maintenant le solliciter Si un cordon de soudure a été exécuté, la phase 1094 ferme l'obturateur à déviation 190 et l'obturateur de sécurité 212 avant de sortie à la phase 1096. La figure 8 C représente le sous-programme d'application d'attente de l'autre CNC qui permet au CNC principal 126 a de terminer une série de soudures et ensuite, de suspendre l'exécution du programme de pièce des figures 7 A et 7 B en attendant une réponse de l'autre CNC 126 b Ce sous- programme d'application est sollicité par un code M 88 mis en place à la phase 735 du programme partiel des figures 7 A, 7 B et exécuté pendant le cycle d'exécution de marqueur principal suivant de la boucle de

tâche principale Ce sous-programme d'application intro-

duit un retard dans lequel l'autre CNC 126 b peut terminer ses opérations de soudage sur sa grille 16 après que le CNC principal 126 a a terminé des soudures d'un type particulier et changerait de toute façon les paramètres communs de soudage, c'est-à-dire la durée et la fréquence

des impulsions utilisées-par les deux CNC 126 a et 126 b.

A cet égard, un seul des deux CNC 126 est désigné comme CNC principal 126 a pour commander la durée et la fréquence des impulsions, l'autre CNC 126 b adoptant la durée et la fréquence établies par le CNC principal 126; par conséquent; le CNC principal 126 a doit retarder le réglage de la durée et de la fréquence des impulsions jusqu'à ce que l'autre CNC 126 ait terminé ses opérations de soudage pour un type particulier de soudure Ainsi, après que la phase 736 a déterminé que les soudures d'un premier type sont terminées, un contrôle du code M 88 est effectué, sollicitant ainsi le sous-programme d'application d'attente de l'autre CNC Après l'entrée à la phase 1030, la phase 1032 suspend l'exécution du programme de pièce représenté par la figure 7 A et 7 B et maintient ensuite le même type de soudure et sa fréquence et sa durée des impulsions jusqu'à

ce que l'autre CNC 126 b termine ses opérations de soudage.

A cet effet, la'phase 1034 détermine si ce CNC a été sélectionné comme CNC principal et si la réponse est positive, la phase 1040 détermine si l'autre CNC fonctionne actuellement Sinon, le sous-programme d'application passe

directement à la phase 1048 Si l'autre CNC est en fonc-

tionnement, la phase 1044 introduit une temporisation dans laquelle l'autre CNC 126 b peut mettre en place son marqueur de soudure effectuée, avant que la phase 1046 ne mette en place son signal d'attente de soudure et introduise un délai Si le CNC 126 n'est pas le principal, la phase 1036 établit le signal d'attente de soudure pour ce CNC tandis que la phase 1038 attend que le CNC principal manifeste sa soudure effectuée De cette manière le retard introduit à la phase 1046 est prévu pour que l'autre CNC 126 b termine ses opérations de soudage à laser avant que la phase 1048 ne libère le marqueur d'attente

de soudure et sorte ensuite.

La figure 8 B représente le sous-programme d'application de passage au laser et constitue un moyen par lequel un CNC 126 peut communiquer par la liaison CNC 558 de la figure 6 B pour solliciter l'utilisation du dispositif à laser 102 Il est bien entendu qu'un seul des CNC 126 a et 126 b peut avoir la commande active du

dispositif à laser 102 de la figure 4 à un instant donné.

Ainsi, pour permettre la coordination entre les deux CNC 126 a et 126 b, le premier CNC 126 a qui commande de façon active le dispositif à laser 102 place un signal de verrouillage de laser sur la liaison CNC 558 Après avoir terminé l'utilisation du dispositif à laser 102, le premier CNC 126 a place un signal de libération de laser sur la liaison CNC 558 de sorte que le second CNC 126 b recherchant la commande du dispositif à laser 102 peut appliquer un signal de demande de laser sur la liaison CNC 558 Ensuite le second CNC 126 b accède à l'utilisation du dispositif à laser 102 et applique un signal de verrouillage de laser sur la liaison CNC 558, de sorte que le premier CNC 126 a ne peut plus accéder au dispositif à laser 102 A la phase 106 à, le sous-programme d'application de passage au

laser est sollicité par l'un des sous-programmes d'appli-

cation d'établissement de décalage de niveau de puissance

de laser, d'étalonnage de laser ou à la phase 1070 du sous-

57 D

programme d'application d'exécution de soudure au laser

et ce sous-programme est exécuté pendant le cycle d'exé-

cution de marqueur de commande suivant du programme d'ex-

ploitation Après l'entrée, la phase 1162 examine la liaison CNC 558 pour déterminer si le second CNC 126 b a mis en place sa sortie de sollicitation de laser ou sa sortie de verrouillage laser et s'il en est ainsi, la phase 1164 met en place l'indicateur de séquence sur le premier CNC 126 a et sort Par contre, si le second CNC 126 b n'a pas sollicité ou verrouillé le dispositif à laser 102, le premier CNC 126 a place un signalde demande de laser sur son interface d'isolement optique 562 vers la liaison CNC 588 Ensuite, la phase 1168 déclenche une attente

pour le signal de libération de laser du second CNC 126 b.

Après que le second CNC 126 b a appliqué son signal de libération de laser sur la liaison CNC 558, le premier CNC 126 a, à la phase 1172 met en place son marqueur d'occupation de laser et applique un signal de verrouillage de laser sur la liaison CNC 558 avant la phase 1174 de commande du miroir de changement d'orientation 172 pour qu'il dirige le faisceau laser sur la chambre de soudage 108 associé avec le premier CNC 126 a Ensuite, à la phase 1176, le premier CNC 126 a établit sa sortie de tension de réservoir avant que la phase 1178 n'efface l'indicateur de séquence de routine et revienne à l'appel

du sous-programme.

Ainsi, le sous-programme d'application de passage au laser analyse la liaison CNC 558 pour éviter que le premier CNC 126 a accède au miroir mobile 172 de changement d'orientation de faisceau représenté sur la figure 4 ou au dispositif de commande de laser 592 de la figure 6 B quand l'autre CNC 126 b a sollicité ou verrouillé la commande deleur utilisation Après que l'autre CNC 126 b qui dispose du contrôle actuel du dispositif de commande de laser 592 a terminé d'utiliser le laser, il délivre un signal libération de laser sur la liaison CNC 558, de sorte que le premier CNC 126 a peut maintenant solliciter et obtenir la commande du miroir 172 et du dispositif de

commande de laser 592.

Il est bien évident que de nombreuses modifi- cations peuvent être apportées au mode de réalisation décrit et illustré sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention.

IDENTIFICATION DES REFERENCES NUMERIQUES

DESSINS

Légende L'autre CNC Panneau de fonction de machine Clavier alphanumérique ' Panneau d'affichage de machine à souder à laser Tube à rayons cathodiques Thermopile Mécanisme d'ouverture de porte Moteur d'entraînement coulissant Ensembles localisateurs avant et arrière Ensembles localisateurs avant et c arrière Moteur d'axe "B" Commutateurs de proximité Capteurs d'humidité Lampes Moniteur de débit (chambre) Moniteur de débit (montage) Moniteur de débit (lentille) Sonde à oxygène Système de refroidissement à l'eau Unité centrale de traitement (CPU) et mémoire Interface d'entrée et sortie numériques isolées optiquement Interface d'entrée et sortie numériques isolées optiquement Carte d'attaque et de commande d'axe Carte d'attaque et de commande d'axe Carte d'attaque et de commande d'axe

UTILISEES DANS LES

N Réf 126 b 402 a-e Fig. 6 B 6 A 6 A 6 B 6 A 6 A 6 B 6 B 6 B % 6 B 6 A 6 A 6 A 6 B 6 A 6 A 6 A 7 A 6 B 6 A 6 A 6 A 6 A 6 A 6 A Légende N Réf Fig Voltmètre numérique 578 6 A Voltmètre numérique 580 6 A Voltmètre numérique 582 6 A Lecteur de bandes perforées 584 6 A Double entraînement de bande magnétique 586 6 A Interface de microprocesseur 588 6 A Interface de bande magnétique 590 6 A Dispositif de commande de laser 592 6 B Passage CNC en mode automatique 702 7 A Appel de programme de pièce 704 7 A Manoeuvre "démarrage de cycle" 706 7 A Code "M" déchargement de chambre sollicite ce sous-programme d'appli cation, après et avant 708 7 A Chargement grille sur montage 710 7 A Manoeuvre "démarrage de cycle" 712 7 A Appel chargement/déchargement et contrôle d'environnement de chambre, codes "M" appelle ces sous-programmes d'application 714 7 A Rotation montage 716 7 A Appel sous-programme d'application pour contrôler environnement de chambre: 02 et H 20 718 7 A Déplacement chambre des lentilles vers coordonnées X, Y et Z de soudures initiales, arrêt 720 7 A Opérateur focalise lentille et aligne grille 722 7 A Manoeuvre "démarrage cycle" 724 7 D Introduction décalages-X, Y et Z 726 7 B Mise en place à l'appareil à laser: 1) niveau de puissance (code S) 2) fréquence des impulsions (code T) 3) durée des impulsions (code M) 4) type de soudure (code M) Légende Appel sous-programme d'application correspondant Réglage débit d'argon pour soudage (code M) Exécution soudure au laser, appelle sous-programme d'application: 1) commande miroir 2) réglage miroir en position 3) contrôle mouvement 4) libération laser ) attente pour "fin effet laser" Déplacement grille vers position soudage suivante (X,Y) Contrôle code M Type de soudure terminée Arrêt, examen codes M pour type soudure suivante Tout type de soudure terminée ? Arrêt laser Déplacement chambre en position déchargement,sortie grille Sollicité par horloge 60 Hz Miroir sollicité Libération tension d'alimentation Laser bloqué par 2 CNC ? CNC principal bloque laser en premier Nouvelle initialisation routine passage laser CNC principal verrouillé et sollicité laser Suppression libération Laser sollicité par autre CNC ? CNC principal verrouillé laser

CNC principal corrige liaison CNC-libéra-

tion demande N Réf Fig. on 7 B 7 B 7 B 7 B 7 B 7 B 7 B 8 B 7 B 7 B 8 B 8 B 8 B 8 B 8 B 8 B 8 B 8 B 8 B 8 B

806 8 B

Légende N Réf Fig. Contrôle si ce CNC tient le laser 1) tension lampe présente 2) puissance lampe > limite 3) température refroidissement lampe 4) débit refroidissement lampe ) alimentation lampe > I 6) alimentation lampe > V 7) porte armoire ouverte 810 8 B Déclencheurs autorisés 812 8 B Blocage entrée d'autorisation 814 8 B Introduction retard pour inhibition dispositif à laser 816 8 B Obturateur résonnateur ouvert 818 8 B Mise en place alarme d'état 820 8 B Miroir sortie de position 822 8 B Affichage message "miroir hors de position" 824 8 B Affichage message d'alarme 826 8 B Sollicité par code M (M 88) placé à phase 735, exécute pendant cycle d'exécution marqueur commande 1030 8 C Suspend exécution programme pièce, inhibe traitement auxiliaire 1032 8 B Processeur principal ? 1934 8 C CNC établit attente soudure 1036 8 C Attente pour autre CNC pour soudure faite 1038 8 C Autre CNC en fonctionnement ? 1040 8 C Attente autre CNC- indique soudure faite 1044 8 C Etablit attente soudure, retard 1046 8 C Effacement attente soudure 1048 8 C Sollicité par codes M (M 71, M 72) mis en place à phase 728 de programme de pièce, exécute pendant marqueur de commande suivante, exécute cycle, à entrée routine marqueur commande placé pour nouvelle exécution sur cycle d'exécution marqueur commande suivante 1060 8 A

Z 532228

Légende N Réf Fig. Mode laser sélectionné ? 1062 8 A Affichage "message d'erreur" 1063 8 A Marqueur conditionne "GO" en place phase 882 1064 8 A Nouvel appel contrôle environnement chambre 1066 8 A

Positionnement miroir changement d'o-

rientation 1068 8 A

Appel passage laser, obturateur dévia-

tion ouverte 1070 8 A-

Code M 71 mis en place ? 1072 8 A Attente déplacement table X-Y (soudure ponctuelle) 1074 8 A Contrôle tension lampe 1076 8 A Contrôle marqueur état laser 1) température et débit refroidissement lampe 2) I et V alimentation lampes 3) Porte d'armoire ouverte 1078 8 A Circuit déclenchement autorisé par phase 1012 1080 8 A Affichage message d'alarme circuit déclenchement non-autorisé 1082 8 A Déclenchement laser par autorisation module commande obturateur 1084 8 A Attente pour fin temporisation laser 1086 8 A Temporisation supérieure 8 S 1088 8 A

Affichage message d'alarme fin tempori-

sation effet laser 1090 8 A Code M 71 en place 1092 8 A Fermeture obturateur déviation et sécurité 1094 8 A Libération et déverrouillage laser sortie 1096 8 A Sollicité par phase 1070 ou 1032, exécuté pendant le cycle d'exécution de marqueur Légende N Réf Fig. de commande 1160 8 D Autre CNC sollicite ou verrouille laser ? 1162 8 D Mise en place indicateur séquence et sortie 1164 8 D Mise en place demande sortie laser 1166 8 D Attente pour libération laser de l'autre CNC 1168 8 D Mise en place sortie verrouillage laser 1170 8 D Mise en place marqueur occupation laser 1172 8 D Positionnement miroir, changement d'orientation 1174 8 D Sélection tension sortie réservoir 1176 8 D Effacement indicateur séquence routine, retour 1178 8 D

Claims (8)

REVENDICATIONS

1 Appareil pour l'usinage au laser d'au moins une première et une seconde pièces à usiner, ledit appareil d'usinage à laser comprenant une seule source laser ( 170) fonctionnant en temps partagé pour émettre un faisceau laser, un dispositif d'orientation de faisceau ( 172) destiné à diriger le faisceau laser le long d'un premier trajet de laser et d'un second trajet de laser, un premier et un second postes de

travail ( 108 a, 108 b) disposés pour intercepter respec-

tivement ledit premier et ledit second faisceaux de laser, un premier et un second dispositifs optiques ( 204) pour focaliser le faisceau laser sur la première et la seconde pièces à usiner, caractérisé en ce qu'il comporte un premier et un second dispositifs de commande par calculateur ( 126 a, 126 b) pour commander respectivement l'usinage par laser de la première et de la seconde pièces à usiner, reliés chacun audit dispositif d'orientation de faisceau, ledit premier et ledit second calculateurs étant reliés entre eux pour permettre qu'un seul d'entre eux puisse

accéder à la fois à la commande dudit dispositif d'orien-

tation de faisceau tout en empêchant ledit autre calcu-

lateur d'accéder à la commande dudit dispositif d'orien-

tation de faisceau.

2 Appareil selon la revendication 1, carac-

térisé en ce que chacun dudit premier et dudit second dispositifs de commandepar calculateur ( 126 a, 126 b) comporte un circuit pour autoriser et inhiber sa commande dudit dispositif d'orientation de faisceau et un circuit de liaison ( 588) relié entre les circuits d'autorisation et d'inhibition de chacun dudit premier et dudit second

dispositifs de commande par calculateur.

3 Appareil selon la revendication 2, carac-

térisé en ce que chacun desdits circuits d'autorisation et d'inhibition réagit -à la prise de la commande dudit dispositif d'orientation de faisceau en appliquant un signal de verrouillage de laser sur ledit circuit de liaison, de manière que l'autre dudit premier et dudit second dispositifs de commande par calculateur ne puisse prendre la commande dudit dispositif d'orientation de

ce faisceau.

4 Appareil-selon'là revendication 3; carac-

térisé en ce que ledit circuit d'autorisation et d'inhibi-

tion implique un signal de libération de laser indiquant que l'un des dispositifs de commande par calculateur a

terminé son opération de soudage au laser.

Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commande de laser ( 592) pour commander l'émission de ladite source de laser et l'un { 126 a) dudit premier et dudit second dispositifs de commande par calculateur étant sélectionné par un dispositif de commande par calculateur principal, étant couplé avec ledit circuit de commande de laser pour commander le mode de fonctionnement de ladite source

de laser.

6 Appareil selon la revendication 5, caracté-

risé en ce que ledit dispositif de commande par calculateur principal est relié par un premier circuit autorisé avec ledit circuit de commande de laser pour commander la

durée des impulsions de ladite source de laser.

7 Appareil selon la revendication 6, carac-

térisé en ce que ledit dispositif de commande par calcu-

lateur principal est relié par un second circuit autorisé audit circuit de commande de laser pour commander la fréquence des impulsions laser émises par ladite source

de laser -

8 Appareil selon la revendication 6, carac-

térisé en ce que ladite source de laser( 170)comporte un circuit d'excitation par rayonnements ( 186) réagissant à une tension laser qui lui est appliquée pour régler la puissance du faisceau de laser émis par ladite source de laser, chacun dudit premier et dudit second dispositifs de commande par calculateur ( 126 a, 126 b) étant relié audit circuit de commande de laser ( 592) pour régler la tension laser de manière que l'émission laser dirigée le long dudit premier et dudit second trajets de laser ( 178 a, 178 b) soit réglée en fonction des caractéristiques dudit

premier et dudit second trajets de laser respectivement.

9 Appareil selon la revendication 8, carac-

térisé en ce que chacun dudit premier et dudit second postes de travail ( 108 a, 108 b) comporte un dispositif de mesure de laser ( 216) chacun dudit premier et dudit second dispositifs de commande par calculateur comportant un

circuit d'étalonnage agencé pour être relié à son disposi-

tif de mesure de laser' pour étalonner la tension laser

en fonction de la puissance mesurée du faisceau laser-

dirigé le long de son trajet laser.