FR2532234A1

FR2532234A1 - Chambre d'usinage mobile avec monture tournante pour la piece

Info

Publication number: FR2532234A1
Application number: FR8313900A
Authority: FR
Inventors: Ronald Francis Antol; Ralph William Kalkbrenner; Donald Leroy Wolfe
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1982-09-01
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1984-03-02
Also published as: ES525265A0; JPS59156593A; EP0102836B1; KR910007155B1; US4501949A; ES8501273A1; KR840006141A; FR2532234B1; BE897646A; EP0102836A3; DE3380984D1; JPH029557B2; EP0102836A2

Abstract

L'APPAREIL D'USINAGE PAR LASER COMPREND UNE CHAMBRE CAPABLE DE RECEVOIR FACILEMENT UNE PIECE 16 ET DES MOYENS DE DEPLACEMENT DE LA PIECE LE LONG DE SES AXES X, Y ET Z PAR RAPPORT AU FAISCEAU LASER 178, TOUT EN MAINTENANT LA PURETE DE L'ATMOSPHERE D'USINAGE. POUR CELA, LA CHAMBRE D'USINAGE EST MONTEE SUR DES DISPOSITIFS D'ENTRAINEMENT LE LONG DE SES AXES X ET Y. L'ATMOSPHERE D'USINAGE EST MAINTENUE A L'INTERIEUR DE LA CHAMBRE D'USINAGE ET UN DISPOSITIF D'ETANCHEITE PRENANT LA FORME D'UNE PLAQUE AYANT UNE SURFACE SENSIBLEMENT PLANE EST PLACE A UNE DISTANCE SENSIBLEMENT UNIFORME DU BORD PERIPHERIQUE DE LA CHAMBRE D'USINAGE, DE FACON A CE QUE LA CHAMBRE D'USINAGE PUISSE ETRE ENTRAINEE SANS RESISTANCE PAR LES MECANISMES D'ENTRAINEMENT. LA PIECE EST DEPLACEE LE LONG DE L'AXE Z PAR DES MOYENS COMPRENANT UNE PLAQUE DE MONTAGE FIXEE PAR UN PIVOT A L'INTERIEUR DE LA CHAMBRE D'USINAGE ET POUVANT ETRE COUPLEE A UN MOYEN D'ENTRAINEMENT DE FACON A CE QUE LA PLAQUE DE MONTAGE ET LA PIECE FIXEE A CELLE-CI PUISSENT TOURNER PAR RAPPORT AU FAISCEAU LASER.

Description

CHAMBRE D'USINAGE MOBILE AVEC MONTURE

TOURNANTE POUR LA PIECE

La présente invention concerne d'une-façon générale des appareils destinés à effectuer une séquence contrôlée

de soudures de précision dans un environnement ne réagis-

sant pas avec le matériau de la pièce, en déplaçant la pièce et plus précisément des appareils de soudage par

faisceau laser.

L'appareil de soudage de précision à laser de la

présente invention concerne d'une façon générale la fabri-

cation des faisceaux de barreaux de combustible nucléaire 10 comme celui qui est représenté sur la figure 1 Comme on peut le voir d'après la figure, le faisceau de barreaux

de combustible nucléaire 10 est un ensemble autonome cons-

titué d'une plaque supérieure 12 et d'une plaque inférieure 14, entre lesquelles est disposée une matrice de barreaux de combustible nucléaire 18 comprenant des rangées et des colonnes et maintenue dans cette configuration par une pluralité de grilles pour barreaux de combustible 16 Bien que cela n'apparaisse pas sur la figure 1, des barres de contrôle sont introduites en des positions choisies du

réseau de barreaux de combustible nucléaire 18 Les ensem-

bles 12 et 14 et les grilles pour barreaux de combustible 16 constituent une ossature qui soutient les barreaux de combustibles 18 et les barres de contrôle Les ensembles de faisceaux de barreaux de combustible nucléaire 10 sont chargés en des endroits prédéterminés à l'intérieur d'un réacteur nucléaire et, par conséquent, l'orientation des barreaux de combustible 18 les uns par rapport aux autres

est rigoureusement contrôlée.

L'appareil de soudage de précision à laser de la présente invention est dans une forme de réalisation présentée à titre d'illustration, lié à la fabrication des grilles 16 des barreaux de combustible comme l'indiquent les figures 2 A à 2 E La grille des barreaux de combustible 16 a sensiblement une forme carrée, dont le pourtour est constitué de quatre parois extérieures de grille 22 Chaque extrémité d'une paroi extréieure de grille 22 est soudée par une soudure d'angle 30 à l'extrémité d'une paroi extérieure de grille perpendiculaire Une pluralité de cloisons intérieures de grille 20 est disposée en rangées et en colonnes perpendiculaires entre elles, ce qui forme une pluralité d'alvéoles pouvant recevoir les barres de contrôle et des barreaux de combustible nucléaire 18 Les cloisons intérieures de grille 20, disposées le long des rangées et des colonnes ont des encoches complémentaires prévues à chacun des points d'intersection 24 pour recevoir une cloison intérieure de grille 20 perpendiculaire Une soudure d'intersection 32 est formée à chacun des points d'intersection 24 de sorte que l'on obtient une structure rigide du type boîte à oeufs En outre, chacune des

cloisons intérieures de grille 20 présente à chaque extré-

mité une paire de languettes 26 ayant une forme et des dimensions telles qu'elles peuvent s'emboîter soit dans la rangée supérieure, soit dans la rangée inférieure des fentes 28 prévues dans les cloisons extérieures de grille 22, comme l'indique la figure 2 A Une soudure 34 d'encoche

et de languette est effectuée le long des rangées supérieu-

re et inférieure constituées par les fentes 28 des cloisons extérieures de grille 22 En outre, une pluralité de manchons de guidage 36 est disposée sur la surface de la grille des barreaux de combustible 16, du côté manchons pour recevoir et guider les barres de contrôle placées dans ces manchons Une série de soudures appliquées sur les encoches 40 fixe solidement les manchons de guidage

36 aux encoches correspondantes 38 formées dans les cloi-

sons intérieures des grilles 20 L'appareil de soudage de précision à laser de la présente invention s'adapte

particulièrement bien à l'exécution d'une série d'opéra-

tions de soudage contrôlées réalisant chacune les soudures , 32, 34 et 40 L'appareil de soudage de précision à laser de la présente invention non seulement contrôle les différents paramètres de la formation du faisceau laser en ce qui concerne la largeur des impulsions, la hauteur de chaque impulsion du laser et le nombre d'impulsions à appliquer à chaque soudure, mais il contrôle aussi le positionnement séquentiel des grilles à barreaux de combustible 16 par rapport au faisceau laser Il est bien entendu qu'après chaque soudure de ce types la grille pour barreaux de combustible 16 est à nouveau positionnée et/ou que le point de concentration du faisceau laser est modifié de façon à effectuer le type particulier de soudure désirée. En se référant maintenant aux figures 2 B et 2 C; on

peut voir une pluralité de doigts élastiques 44 disposés.

longitudinalement sur les cloisons intérieures de grille 20 et parallèlement les uns aux autres Une paire de doigts d'écartement 46 est diposée de chaque côté d'un doigt

élastique correspondant 44 et permet avec le doigt élasti-

que 44 de constituer un agrippage élastique des barreaux de combustible nucléaire 18 qui sont disposés à l'intérieur

de l'alvéole formé par l'intersection des cloisons inté-

rieures de grille 20 Un doigt élastique 44 a est disposé à droite comme l'indique la figure 2 C, face au doigt d'espacement 46 a de façon à ce'qu'un barreau de combustible nucléaire 18 soit maintenu de façon élastique entre ces

doigts.

La figure 2 D représente le mode d'assemblage des cloisons intérieures de grille 20 les unes aux autres ainsi qu'avec les parois extérieures de grille 22 Chacune des cloisons intérieures de grille 20 comprend une pluralité d'encoches complémentaires 52 Une cloison supérieure de grille 20 a a des encoches descendantes 52 a tandis qu'une cloison inférieure de grille 20 b présente une pluralité d'encoches 52 b orientées vers le hautdont la forme et les

dimensions sont propres à recevoir une encoche corres-

pondante 52 a d'une cloison intérieure de grille 20 a A chaque extrémité d'une cloison intérieure de grille 20, est disposée une paire de languettes 26 capables de pénétrer dans les encoches correspondantes 28 d'une paroi

extérieure de grille 22.

Comme on le verra en détail ci-après, les cloisons intérieures de-grille 20 sont soudées ensemble par les soudures d'intersection 32 assemblant les languettes

proéminentes 48 et des portions de languette 50 a et 50 b.

Plus précisément, une languette proéminente 48 est disposée entre un ensemble correspondant de portions de languette a et 50 b lorsque les cloisons intérieures de grille 20 a et 20 b sont assemblées entre elles Sous l'effet de l'application d'un faisceau laser sur la languette 48 et,

les portions de languette 50 a et 50 b, une soudure d'inter-

section 32 robuste et sans contamination est formée selon les procédés de la présente invention En outre, chaque extrémité d'une paroi extérieure de grille 22 présente une languette d'angle 54 Comme l'indique la figure 2 D, les parois extérieures de grille 22 c et 22 b ont respectivement des languettes d'angle 54 b et 54 c qui se superposent et

sont soudées ensemble pour constituer la soudure d'angle 30.

Des pales 42 dépassent, commne l'indiquent les figures 2 C et 2 E de la face des pales de la grille des barreaux de combustible 16 pour renforcer la turbulence de l'eau qui traverse les barreaux de combustible nucléaire 18 En outre, comme on peut le voir en particulier sur la figure 2 C, les manchons de guidage 36 sont alignés avec les alvéoles formés par les cloisons intérieures de grille 20 qui n'ont ni doigt élastique 44 ni doigt d'espacement 46, pour permettre le libre mouvement de la barre de contrôle

à travers l'alvéole et le manchon de guidage 36.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 966 550 de Foulds et coll et le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 791 466 de Patterson et coll au nom de l'auteur de la présente invention, décrivent des grilles de barreaux

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de combustible de l'art antérieur ayant une configuration semblable Chacun de ces brevets décrit une grille pour barreaux de combustible dans laquelle les parois extérieures et les cloisons intérieures de grille sont fabriquées en un alliage métallique approprié comme del'Inconel, et les interconnexions repérées ci-dessus sont réalisées par brasage au four Mais, on sait que l'alliage de zirconium appelé zircaloy a les caractéristiques souhaitables d'une faible section d'absorption des neutrons ce qui permet un emploi plus efficace du combustible nucléaire dans le fonctionnement de l'installation et permet donc d'allonger l'intervalle entre les recharges de combustible effectuées par changement des faisceaux de barreaux de combustible nucléaire En particulier, des grilles pour barreaux de combustible construites en zircaloy ont un plus faible taux

d'absorption des neutrons créés par les barreaux de combus-

tible que celui des croisions construites en Inconel La fabrication des cloisons de grille en zircaloy, oblige à pratiquer au moins plusieurs modifications de l'assemblage des grilles pour barreaux de combustible Il

faut d'abord préparer les encoches qui permettront aux cloi-

sons intérieures de grille de s'entrecroiser, avec des

tolérances moins serrées car les cloisons de grille fabri-

quées en zircaloy ne permettent pas de faire des emmanche-

ments à force c'est-à-dire de forcer les cloisons en place mais exigent plutôt un ajustage contrôlé qui permette

"d'emboîter" les cloisons de grille qui s'entrecroisent.

En outre, les cloisonrs de grille en zircaloy ne peuvent pas être brasées étant donné que le chauffage du zircaloy à une température suffisante pour fondre la brasure recuirait le zircaloy ce qui réduirait sa résistance mécanique. On a reconnu dans l'art antérieur le problème posé par la corrosion d'usure, au cours de laquelle les surfaces des grilles pour barreaux de combustible 16 et les barreaux de combustible 18 frottent l'un contre l'autre, ce qui augmente les risques de contamination de la soudure et éventuellement

de défauts mécaniques des grilles pour barreaux de combusti-

ble 16 Les faisceaux pour barreaux de combustible 10 comprenant les barreaux de combustible 18 et les grilles 16 ont été étudiés pour être placés dans l'atmosphère hostile d'un réacteur à eau bouillante (BWR) ou d'un réacteur à eau pressurisée (PWR), dans lesquels le réfrigérant, qui est typiquement de l'eau, est surchauffé à des températures de l'ordre de 3950 C, c'est-à-dire que le point d'ébullition de l'eau réfrigérante est augmenté en la soumettant à des pressions extrêmement élevées Dans ces conditions, toute contamination, et en particulier la corrosion de frottement est renforcée Une publication intitulée "Caractéristiques spéciales en cas de corrosion extérieure des gaines des combustibles dans les réacteurs à eau bouillante", par Liv Lunde, parue dans NUCLEAR ENGINEERING AND DESIGN, ( 1975), décrit les différents mécanismes responsables de la corrosion de frottement Premièrement, des particules métalliques sont libérées par rodage ou par la formation des soudures aux points de contact entre la grille 16 et ses barreaux de combustible 18 Ces particules métalliques s'oxydent par la suite en formant une poudre abrasive capable d'augmenter l'action abrasive Enfin, le métal se trouvant au-dessous de la couche d'oxyde protectrice s'oxyde par suite de l'élimination continue de l'oxyde métallique par frottement des surfaces l'une sur l'autre En particulier, les alliages de zirconium sont spécialement enclins à l'oxydation directe du métal par

une action de frottement.

On s'attend donc simplement à ce que la contamination continue des assemblages entre les cloisons intérieures et les parois extérieures des grilles 20 et 22 et les manchons de guidage 36 d'une grille 16 pour barreaux de combustible aboutisse à un défaut de l'assemblage En conséquence, les barreaux de combustible 18 sont soumis à des vibrations o 2532234 intenses provoquées par le débit élevé de l'eau et il en résulte une rupture des barreaux de combustible et une

libération d'oxyde d'uranium dans l'eau de refroidissement.

La plus grande partie de cet uranium est absorbée par les échangeurs d'ions, mais de faibles quantités peuvent aussi se déposer-sur les composants du noyau La libération d'oxyde d'uranium dans l'eau de refroidissement renforce encore la vitesse de corrosion non seulement de la grille 16 des barreaux de combustible mais aussi -des barreaux de combustible 18 L'article de Lunde signale en particulier que la soudure des matériaux des grilles et des barreaux comme des alliages de zirconium dans une atmosphère de soudage contaminée conduit à des soudures contaminées et

entraîne donc les problèmes indiqués ci-dessus En particu-

lier, cet article expose le problème de la soudure au tungstène du zircaloy-et de l'effet nuisible de l'oxygène et de l'eau dans l'atmosphère de soudage Des quantités

élevées d'oxygène peuvent augmenter la dureté de la soudure.

Un autre article intitulé "Corrosion extérieure des gaines dans les PWR" par Stehle et coll paru danà NUCLEAR ENGINEERING AND DESIGN ( 1975), décrit en particulier l'effet

de la corrosion du zircaloy en remarquant qu'à des tempéra-

tures dépassant 500 'C la présence d'oxygène réduit la ducti-

lité de ce métal L'article de Stehle et coll révèle en particulier que le principal problème du soudage -à l'arc au tungstène est la contamination par les impuretés du gaz protecteur, y compris les particules de combustible ou le matériau de l'électrode en tungstène En particulier, une contamination de ce type apparaît sous la forme d'oxyde d'uranium qui forme une couche épaisse d'oxyde blanc sur

les barreaux de combustible 18 L'article de Stehle et coll.

conseille en particulier de maintenir les concentrations en

eau et en oxygène au-dessous d'environ 20 et 10 ppm, respec-

tivement Bien que les articles de Lunde et de Stehle et coll.

'ne traitent pas des problèmes du soudage de gros éléments en zircaloy et, en particulier, de grilles 16 pour barreaux de combustible fabriquées en zircaloy, l'expérience a montré que des soudures réalisées dans une atmosphère relativement impure conduisaient à une soudure ayant à l'origine un faible degré de contamination et que, après exposition à l'atmos- phère nuisible d'un réacteur nucléaire, cette soudure sera

particulièrement sujette à la contamination par frottement.

Il est donc particulièrement critique que toute opération de soudage du zircaloy et, en particulier, de soudage par laser soit effectuée en atmosphère pure et contrôlée pour s'assurer que la contamination de la soudure est réduite au minimum et qu'elle ne se détériorera pas dans les conditions

hostiles d'un réacteur nucléaire.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 555 239 de Kerth est un premier exemple d'un ensemble important de l'art antérieur présentant un appareil automatisé de soudage par laser dans lequel la position de la pièce, ainsi que le procédé de soudage sont contrôlés par un ordinateur Kerth expose le contrôle des faisceaux laser tout en contrôlant la pièce lors de son déplacement d'un côté à l'autre le long d'un axe X, horizontalement en avant et en arrière le long d'un axe Y et verticalement vers le haut et vers le bas le long d'un axe Z De façon typique, des moteurs commandés par impulsions sont excités par l'ordinateur de façon à déplacer la pièce linéairement le long d'un axe choisi En outre, le soudage est effectué en atmosphère et, en particulier, la pression et le débit du gaz à l'intérieur de la chambre de

soudage sont contrôlés par l'ordinateur En outre, un comp-

teur compte les impulsions de façon à ce que le nombre des

impulsions laser appliquées à la pièce puisse être contrôlé.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique r Qg,; 4 078 167-de Banas et coll reconnaît le problème de la contamination atmosphérique du site de la soudure au cours d'un soudage par laser Le soudage par laser sous vide a été tenté, mais

ce brevet signale que la soudure sous vide limite la dimen-

sion et la forme de la pièce qui doit être traitée et qu'il augmente aussi le temps de soudage par suite du temps nécessaire à la réalisation du vide A titre de variante, la pièce peut être aussi être totalement plongée dans un gaz inerte, ou bien un système mobile de protection peut établir une circulation de gaz inerte connu comme de l'argon dans la zone de la pièce à souder En particulier, le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 078 167 décrit un coffret de protection capable de réaliser une atmosphère inerte au voisinage de l'emplacement de la soudure d'une pièce lorsque celle-ci est transportée sous l'écran de protection Un gaz inerte, en général de l'argon, traverse un diffuseur de gaz ayant une pluralité d'ouvertures de façon à créer une couche uniforme de gaz inerte qui circule au-dessus de la pièce et traverse un passage entre l'écran de

protection et la pièce avant de pénétrer dans l'atmosphère.

Le débit de gaz inerte empêche dans une certaine mesure les gaz atmosphériques, y compris l'oxygène et l'eau de circuler dans la zone du soudage Il est dit que le débit du gaz inerte est contrôlé de façon à protéger la soudure des gaz réactifs, mais qu'il provoque une turbulence du matériau soudé qui pourrait conduire à des soudures poreuses et irrégulières. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 078 167 ne mentionne pas de métal particulier à souder et n'envisage pas le soudage par laser du zircaloy comme pour les qrilles pour barreaux de combustible décrites ci-dessus On sait que le zircaloy réagit fortement à l'oxygène, à l'azote et à l'eau présents dans l'atmosphère, et les essais de soudage qui ont conduit à la présente invention sont arrivés à la conclusion qu'un débit de gaz inerte au voisinage immédiat de la zone du soudage ne constituait pas une protection convenable pour

le soudage du zircaloy par laser Selon les procédés pré-

sentés par la présente invention, une atmosphère d'un gaz inerte comme de l'argon a été établie avec une pureté de l'ordre de 10 ppm, ce degré de pureté n'étant pas envisagé

par le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 078 167.

L'exposé ci-dessus concernant les techniques de l'art antérieur illustre les problèmes significatifs que l'on rencontre dans le soudage automatisé par laser d'un matériau fortement réactif comme du zircaloy, alors que la pièce est déplacée séquentiellement sous le contrôle d'un système automatisé pour effectuer un certain nombre de soudures de précision Comme cela a été indiqué ci-dessus, il est nécessaire de déplacer la pièce, par exemple la grille soudée au laser 16 telle qu'elle a été décrite ci-dessus, le long de chacun des axes X, Y et Z par rapport au faisceau laser focalisé tout en maintenant l'atmosphère environnante à un degré de pureté exceptionnellement élevé pour éviter la contamination du matériau soudé En particulier, les systèmes de soudage par laser de l'art antérieur n'ont pas été spécialement adapté à un contrôle automatisé dans lequel on souhaite non seulement déplacer la pièce dans les trois

dimensions, mais aussi maintenir la pièce dans un environne-

ment pur qui ne réagisse pas avec le matériau de la pièce.

Il est évident que si un tel appareil de soudage par laser pouvait être automatisé, sa vitesse de production pourrait être augmentée En outre, l'art antérieur n'a pas obtenu le

rendement désiré exprimé en terme de chargement et de dé-

chargement de l'appareil de manière facile, tout en adaptant en même temps cet appareil à un nettoyage et à une maintenance facile A cet égard, n'importe quelle chambre de soudage doit être périodiquement nettoyée pour éliminer les débris qui sont produits au cours des procédures de soudage En outre, on souhaite obtenir un rendement élevé du laser, même si la pièce doit se déplacer selon une séquence de position

dans les trois dimensions par rapport au faisceau laser.

De plus, la réalisation de soudures précises sur des pièces de faible dimension pose des problèmes, en particulier celui de maintenir le niveau de puissance du faisceau laser

il -

incident à des niveaux précis pour les différents types de soudure, en notant l'atténuation de la puissance délivrée par le laser lorsque l'on utilise un système à

laser comprenant le barreau laser et les lampes d'excita-

tion avec des taux d'utilisation extrêmement élevés pendant des périodes prolongées et les effets des débris du

soudage par laser.

La présente invention a donc pour objet de proposer un nouvel appareil automatisé perfectionné pour l'usinage de précision par laser d'une pièce dans un environnement qui

ne réagit pas avec le matériau de la pièce.

L'invention réside en grande partie dans un appareil d'usinage par laser constitué de: une chambre d'usinage qui peut être fermée pour recevoir un gaz non réactif, un montage pour le déplacement de ladite chambre d'usinage et d'une pièce par rapport au faisceau laser caractérisé par une table coulissante soutenant ce montage mobile et cette chambre mobile entre une première position d'usinage au cours de laquelle la chambre d'usinage est disposée sous une fermeture et une seconde position dechargement, dans laquelle ladite chambre est dégagée de la fermeture, cette fermeture étant disposée à partir du bord supérieur de la chambre pour prévoir un espace périphérique entre la chambre et la fermeture Selon les buts de la présente invention, ci-dessus ainsi que d'autres buts, on propose un appareil d'usinage par laser d'une pièce dans un environnement qui ne réagit pas avec le matériau de fabrication de la pièce En particulier, l'appareil d'usinage par laser comprend une chambre qui reçoit facilement une pièce et des moyens de déplacement de la pièce le long des axes X, Y et Z par rapport au faisceau laser, tout en maintenant la pureté de l'environnement de l'usinage Dans ce but, la chambre d'usinage est montée sur un mécanisme d'entraînement de la chambre d'usinage le long des axes X et Y L'environnement de l'usinage est

maintenu dans la chambre d'usinage et un système d'étanché-

ité prenant la forme d'une plaque sensiblement plane diposée à une distance sensiblement constante du bord périphérique de la chambre d'usinage, de façon à ce que la chambre d'usinage puisse être déplacée sans résistance par

des moyens de déplacement.

Selon un autre aspect de la présente invention, le dispositif de déplacement de la chambre d'usinage est à son tour monté sur une table coulissante pouvant passer d'une première position, dans laquelle la chambre d'usinage est placée sous la plaque d'étanchéité pour recevoir le faisceau laser, et une seconde position éloignée de la plaque

d'étanchéité, dans laquelle la pièce peut être facilement-

chargée dans et déchargée de de la chambre d'usinage.

Selon un autre aspect de l'invention, la pièce peut se déplacer le long de l'axe Z par un dispositif constitué d'une plaque de montage capable de tourner à l'intérieur de la chambre d'usinage et pouvant être couplé aumécanisme d'entraînement, de façon à ce que la plaque de montage et

la pièce fixée sur cette plaque puisse se dégager en tour-

nant du faisceau laser.

La plaque de montage est associée à une roue de posi-

tionnement qui est bloquée définitivement par rapport au faisceau laser au moyen d'un broche de repérage La broche de repérage est amovible, lorsque la chambre d'usinage est

amenée à s'engréner avec le dispositif d'entraînement ci-

dessus En particulier, le dispositif de déplacement X-Y décale la chambre de soudage le long de son axe Y pour la faire engréner avec le dispositif d'entraînement et dégager la broche de repérage, de façon à ce que le mécanisme d'entraînement puisse faire tourner la plaque de montage jusqu'à une position choisie Des capteurs convenables sont disposés de façon à détecter la position de la roue de positionnement et sa plaque de montage, et donc de contrôler

le mécanisme d'entraînement.

La table coulissante sur laquelle la chambre d'usinage est montée peut se déplacer jusqu'à une troisième position intermédiaire entre la première et la seconde positions, dans laquelle le faisceau laser peut être directement appliqué à un dispositif de mesure constitué par une pile thermoélectrique qui mesure l'énergie du faisceau laser incident. Des moyens de localisation prenant la forme de broches de repérage entraînées peuvent être actionnés de façon à positionner précisément la table coulissante dans chacune de ses première et troisième positions pour garantir un alignement précis du faisceau laser par rapport à la pièce

et à la pile thermoélectrique, respectivement.

On va maintenant décrire en détail une forme de réalisation de la présente invention en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un faisceau de barreaux de combustible nucléaire comprenant une pluralité de grilles

fabriquées conformément aux procédés de la présente inven-

tion; les figures-2 A à 2 E sont respectivement une vue en perspective, une vue en plan, une vue latérale en coupe, une perspective éclatée et une vue en plan d'une grille pour barreaux de combustible réalisée conformément aux procédés exposés dans la présente invention et correspondant à l'ensemble de la figure 1; les figures 3 A à 3 L représentent par une série de vues en perspective la séquence des étapes nécessaires au soudage d'une grille pour barreaux nucléaires représentée sur les figures 2 et la figure 3 M est un graphique représentant le profil d'un faisceau laser; la figure 4 est une vue en perspective de l'appareil d'usinage de précision par laser conformément aux procédés de la présente invention; la figure 5 est une vue éclatée en perspective du système support de structure de l'appareil d'usinage à laser présenté sur la figure 4 et comprenant un bâti principal et un support-cinématique capable de soutenir rigidement un système à faisceau laser par rapport à une paire de pièces, par exemple des grilles pour barreaux de combustible nucléaire qui ont été positionnées par les modules de positionnement à gauche et à droite;

la figure 6 est une représentation schématique en pers-

pective du système à laser tel qu'il apparaît dans l'appa-

reil d'usinage de précision à-laser présenté sur les figures 4 et 5 pour orienter à temps partagé un faisceau

laser émis par une seule source de laser vers deux pièces -

par exemple des grilles pour barreaux de combustible nuclé-

aire; la figure 7 est une vue de côté en élévation du système d'usinage par laser présenté sur la figure 4;

la figure 8 est une vue frontale partielle en éléva-

tion du système d'usinage par laser présenté sur la figure 4 la figure 9 est une vue en plan du système d'usinage par laser le long de la ligne IXIX de la figure 8; la figure 10 est une vue latérale en coupe le long de la ligne X-X de la figure 8: la figure 11 est une vue de côté en coupe le long de la ligne XI-XI de la figure 8;

la figure 12 est une vue frontale partielle en élé-

vation à partir de la perspective de la ligne XII-XII de la figure 11;

la figure 13 est une vue en coupe partielle du méca- nisme commandant le mouvement de la table coulissante, le long de la ligne

XIII-XIII-de la figure il; la figure 14 est une vue en perspective éclatée d'une chambre de soudage présentée sur la figure 4 et de son mécanisme de positionnement sélectif de sa monture tournante; la figure 15 est une vue frontale en coupe le long de la ligne XV-XV de la figure 9 illustrant en particulier une chambre d'usinage, son mécanisme faisant tourner d'une façon sélective sa monture tournante, et un mécanisme de rotation le long de l'axe B couplé au mécanisme mentionné ci-dessus; la figure 16 est une vue latérale en coupe partielle le long de la ligne XVI- XVI de la figure 15, illustrant en particulier le mécanisme de positionnement de la monture tournante et la relation entre la lentille de concentration du laser et la chambre d'usinage;

la figure 17 est une-vue en plan de la monture tour-

nante partiellement dégagée telle qu'elle est disposée à l'intérieur de la chambre d'usinage de la figure 14

la figure 18 est une vue en coupe de la monture tour-

nante le long de la ligne XVIII-XVIII de la figure 17 la figure 19 est une vue latérale en coupe de la monture tournante le long de la ligne IX- IX de la figure 18 la figure 20 est une vue schématique d'un système d'alimentation en argon, dans lequel un gaz inerte, par exemple l'argon est fourni par une cuve à chacune des chambres d'usinage et des sousensembles des lentilles de concentration du laser les figures 21 A-21 B forment un schéma du système de contrôle par ordinateur mis en oeuvre pour le système d'usinage par laser indiquant la relation entre les circuits d'interface et l'unité centrale (UCP) et la mémoire et chacun des mécanismes de positionnement de la chambre, et d'un second système de contrôle analogue à un ordinateur pour le système laser, le systèmed'alimentation en argon, le système de réalisation du vide, le système d'entraînement le long de l'axe B, l'analyseur d'oxygène et l'analyseur d'humidité ainsi que la pile thermoélectrique; les figures 22 A et 22 B sont respectivement des vues frontales du panneau d'affichage de l'appareil de soudage

à laser et du panneau des fonctions de la machine, respecti-

vement associés à la source d'alimentation du laser comme l'indique'la figure 4 et à l'unité centrale de traitement indiquée sur les figures 21 A et 21 B; les figures 23 A et 23 B sont des organigrammes à haut niveau du programme de pièce illustrant le processus de commande dans lequel le système d'usinage par soudage est commandé pour effectuer une série de soudures sur les grilles des barreaux nucléaires de façon précise;

les figures 24 A à 24 C sont des sous-programmes d'apppli-

cation qui sont commandés par les codes M, S et T indiqués

partiellement par le programme de pièce tel qu'il est illus-

tré dans les figures 23 A et 23 B et qui concerne respective-

ment les sous-programmes d'application du CHARGEMENT/ DECHARGEMENT DU CHARIOT, LA SELECTION DU DEBIT DE GAZ et

SYSTEME DE -ROTATION DE LA MONTURE.

Les grilles 16 pour barreaux de combustible sont fabriquées selon les indications ci-dessus à partir de parois extérieurs 20 et de cloisons intérieures 22 qui sont assemblées et soudées comme l'indiquent les figures 2 A à 2 E. Chacune des parois ou cloisons de grille 20 et 22 est découpée à l'emporte-pièce dans un rouleau de matériau en feuille et accumule une certaine quantité d'huile à la surface au cours de l'opération de découpage Le film d'huile est nettoyé et ensuite, la paroi/cloison est recuite puis assemblée dans une monture selon les indications données

dans la demande de brevet français déposée ce meeme jour au ncm de la de-

manderesse pour: "DISPOSITIF,BANDE DE BEQIEJUE ET Pr DCEDE POUR L'r ASSEM'BL 1 G

DE GRILLES DE SUPPORT DE BAMES DE COMBUSTIBLE NC Em Ai PE",.

Ensuite, la grille 16 et la monture sont soudées par le système de soudage à laser 100 de la présente invention qui effectue chacune des soudures d'intersection 32, des soudures angulaires 30, des soudures entre encoches et languettes 34 ainsi que des-soudures le long des encoches 40 dans une atmosphère pure d'un gaz inerte En se reportant maintenant aux figures 3 A à 3 L, on voit la séquence des opérations de soudage en présence d'un gaz inerte, présentée selon les indications de la présente invention Le système de soudage par laser 100 va être décrit en détail plus loin; on admet que la compréhension de la façon dont la pièce, c'est-à-dire la grille 16 pour barreaux de combustible, est manipulée dans chacune des trois dimensions, va faciliter la compréhension du fonc- tionnement du système de soudage par laser 100 Comme cela

ressort des dessins, la grille 16 pour barreaux-de combusti-

ble est déplacée par incrément le long de ses axes X et Y dans un plan et tournée de façon sélective autour de son

axe Y Il est caractéristique que le mouvement décrit ci-

dessus soit effectué à l'intérieur d'une chambre dans la-

quelle est maintenue une atmosphère de gaz inerte avec un degré élevé de pureté La figure 3 A illustre la première opération au cours de laquelle la grille 16 pour barreaux de combustible est diposée dans l'atmosphère contrôlée constituée par la chambre de soudage avec ses pales 42 orientées vers le haut Une monture pour le soudage est décrite dans une demande de brevet en attente intitulée

"SOUDAGE DES PLAQUES CONSTITUANT UNE GRILLE POUR BARREAUX

DE COMBUSTIBLE" (Westinghouse no 50 107), qui permet de maintenir les cloisons intérieures et les parois extérieures de grille 20 et 22 en position fixe les unes par rapport aux autres pendant les opérations de soudage Une monture à suppression des pales est un outil qui permet de dévier les pales 42 de façon à ce que ces pales soient placées dans la monture de soudage;la monture à suppression des pales est décrite dans la demande de brevet déposée ce même jour au nom de la demanderesse pour:"DISPOSITIF ET PROCEDE DE POSITIONNEYE DE LAMES ET

D'AILETES POUR DES GRTLLES DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE

NUCLEAIRE" L' atmosphère est purifiée grâce à l'application d'argon gazeux dans la chambre de soudage jusqu'à ce-que le degré de pureté désiré soit obtenu à savoir 10 ppm d'eau et 7 ppm d'oxygène Lorsque l'atmosphère pure a été obtenue, la grille pour barreaux de combustible 16 subit une série de mouvements élémentaires le long des axes X et Y de façon à ce que chacun des points 24 d'intersection entre les cloisons intérieures de grille 20 s'alignent avec un faisceau laser 178 et ensuite, une quantité contrôlée d'énergie est apoliquée à cette intersection pour réaliser la soudure d'inter-

section 32 Comme on le verra dans les explications ulté-

rieures, le faisceau laser 178 est muni d'un laser pulsé au Nd:YAG excité par des lampes d'excitation pulsées elles-mêmes alimentées par une tension étalonnée de façon

à appliquer une quantité d'énergie donnée à la grille 16.

En particulier, le nombre des impulsions appliquées aux points d'intersection 24 entre les cloisons intérieures de grille 20 est contrôlé comme l'indique la figure 3 M, d'après laquelle six impulsions du faisceau laser sont appliquées à la pièce pour former la soudure d'intersection 32, chacune de ces impulsions ayant une largeur de 6,2 ms, une fréquence de 20 impulsions par seconde (ips), une puissance moyenne de 350 watts, et une puissance crête de 2.580 watts Les soudures d'intersection 32 sont formées en mettant le faisceau laser 178 en marche lorsque la grille * 16 pour barreaux de combustible a été placée dans une

position alignée avec le faisceau laser 178.

L'étape suivante est représentée sur la figure 3 B, la grille 16 pour barreaux de combustible a alors été tournée de 90 par rapport à son axe Y au moyen d'un mécanisme qui sera décrit ultérieurement, de façon à pouvoir effectuer un premier jeu de soudures entre encoche et languette 34 et une première soudure d'angle 30 Ces soudures sont des soudures continues qui sont effectuées en déplaçant la grille 16 pour barreaux de combustible le long de son axe X tout en orientant le faisceau laser 178 sur la pièce Dans une forme de réalisation illustrant la présente invention, les soudures entre encoche et languette 34 sont effectuées avec un faisceau laser 178 ayant une largeur d'impulsion de 2,2 ms, une fréquence d'impulsions de 50 ips et une puissance moyenne de 350 watts, la grille-16 pour barreaux de combustible étant déplacée à une vitesse de 76 mm/minute environ La figure 3 b représente la position relative du faisceau laser 178 au moment de la réalisation do chacune des soudures 34 a entre encoche et languette et de chaque

soudure d'angle 30 a.

Ensuite, comme l'indique la figure 3 C, la grille 16 pour barreaux de combustible est tournée dans le sens des aiguilles d'une montre de façon à ce que la paroi extérieure de grille opposée 22 b soit alignée avec le faisceau laser 178, et que l'on puisse alors réaliser un second jeu de soudures 34 b entre encoche et languette et une seconde soudure d'angle 30 b Ensuite, comme l'indique la figure 3 D, la grille 16 pour barreaux de combustible est tournée de 90 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre ce qui la ramène à la position originale qu'elle occupait sur la figure 3 A, et la grille 16 pour barreaux de combustible ainsi que sa monture de soudage sont retirées de la chambre

de soudage.

Les figures 3 E à 3 H représentent l'exécution d'un ensemble d'opération de soudage du même type Après avoir été sortie de la chambre, la grille 16 pour barreaux-de combustible et sa monture de soudage sont retournées de façon à placer le côté pales dans la direction descendante et sont tournées de 90 autour de leurs axes Z dans le sens des aiguilles d'une montre de façon à ce que la paroi extérieure de grille non soudée 22 c soit tournée vers l'ouverture de la chambre de soudage La grille 16 et sa monture de soudage sont bloquées en une position fixe

par rapport à la chambre de soudage et au faisceau laser.

A l'origine, l'air contenu dans la chambre de soudage est purgé par de l'argon gazeux jusqu'à un niveau de pureté acceptable Ensuite, comme représenté sur la figure 3 E, la grille 16 pour barreaux de combustible est déplacée par incrément au cours d'une série de pas le long des axes X et Y, de façon à ce que chaque soudure d'intersection 32 soit réalisée selon les indications ci-dessus Lorsque les soudures d'intersection 32 sont terminées, la grille 16 pour barreaux de combustible est tournée de900 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre par rapport à son axe Y de façon à ce que sa paroi extérieure 22 c soit placée sous le faisceau laser 178 de manière à pouvoir effectuer un troisième jeu de soudures 34 c entre encoche et languette et une troisième soudure d'angle 30 c Ensuite, comme représenté sur la figure 3 G, la grille 16 pour barreaux de combustible est tournée de 1800 par rapport à son axe Y de façon à présenter la quatrième paroi extérieure de grille 22 d au faisceau laser 178, et à effectuer un quatrième jeu de soudures 34 d entre encoche et languette et une quatrième soudure d'angle 30 d Après cela, au cours de l'opération représentée sur la figure 3 H, la grille 16 pour barreaux de combustible est tournée de 900 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et donc ramenée à sa position originale avant d'être sortie de la chambre de

soudage avec sa monture de soudage.

En se référant maintenant aux figures 3 M à 3 L, on voit une illustration du procédé de soudage des manchons de

guidage 36 à la grille 16 pour barreaux de combustible.

A l'origine, la grille 16 pour barreaux de combustible est retirée de la monture de soudage qui était nécessaire pour les opérations des figures 3 A à 3 H et placée dans une

monture pour soudage de manchon conformément à la descrip-

tion qui est donnée dans la demande de brevet dérosée ce même jour au nam de la demanderesse pour:" G PIRE A BAPREAUX CCMBUSTIBLES AVEC DES

MANCHONS SOUDES DANS DES BAUDES ENCOCHEES",

la monture pour soudage des manchons comprend une pluralité

de goujons de fixation disposés dans des alvéoles sélection-

nés formés par les cloisons intérieures 20 pour recevoir les manchons de guidage 36, c'est-à-dire dans les ouvertures présentant des encoches 38 dans leurs bords périphériques comme l'indique la figure 3 J En particulier, les ergots de la monture positionnent avec précision les manchons de guidage 36 de façon à ce que leurs axes soient centrés par rapport aux surfaces des cloisons intérieures de grille 20 et parallèles à ces cloisons Lorsque les manchons de guidage 36 sont correctement alignés et assemblés par rapport à la grille 16 pour barreaux de combustible, la grille 16 et sa monture pour soudage des manchons sont

placées dans la chambre de soudage et maintenues en posi-

tion fixe par rapport à la chambre et au faisceau laser 178.

Ensuite, l'air est éliminé par de l'argon jusqu'au niveau de pureté souhaité Après cela, comme représenté sur la figure 3 J, la grille 16 pour barreaux de combustible est tournée de 450 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et puis la monture pour soudage de la grille et des manchons est bloquée dans cette position à 450 par rapport au passage du faisceau laser 178, comme représenté sur la figure 3 J Une série de soudures continues des encoches 40 est alors effectuée avec une largeur d'impulsion de 6,2 ms, une fréquence d'impulsions de 20 ips, une puissance moyenne de 255 watts et une vitesse de soudage de 25,4 mm/minute environ La grille 16 pour barreaux de combustible est alors déplacée le long de l'axe Y à la vitesse indiquée pendant le fonctionnement pulsé du faisceau laser 178 Comme on le verra dans les explications ultérieures, il faut concentrer

à nouveau le faisceau laser 178 pour chaque rangée horizon-

tale de manchons de guidage 36 comme représenté sur la figure 3 J Une série de soudures 40 sur les encoches est effectuée en déplaçant la grille 16 pour barreaux de combustible le long de son axe Y, et amenant chaque manchon de guidage 36 en place par rapport au faisceau laser 178, en mettant le faisceau laser en service pour effectuer la soudure le long de l'encoche 40 et ensuite en déplaçant la grille 16 pour barreaux de combustible de façon à aligner le manchon de guidage 36 suivant Lorsqu'une seule rangée horizontale de manchons de guidage 36 a été soudée, la grille 16 pour barreaux de combustible est déplacée le long de son axe X de façon à placer la prochaine rangée de manchons de guidage 36 en alignement avec le faisceau laser 178 Puis, il faut à nouveau reconcentrer le faisceau laser 178 pour effectuer les soudures continues des encoches 40 Comme représenté sur les figures 3 J et 3 K, le manchon de guidage 36 s'emboîte dans quatre encoches 38 et les soudures continues le long des encoches 40 sont

réalisées sur des faces opposées des manchons de guidage 36.

Lorsqu'un côté du manchon de guidage 36 a été soudé, il faut tourner la grille 16 de 90 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre comme représenté sur la figure 3 K pour exposer l'autre encoche opposée 38 au faisceau laser 178 Après la rotation une série de soudures le long

des encoches 40 est effectuée selon les explications ci-

dessus Enfin, au cours de l'opération représentée sur la figure 3 L, la grille 16 pour barreaux de combustible est tournée de 450 dans le sens des aiguilles d'une montre, ce qui la ramène à sa position originale avant d'être retirée avec sa monture pour soudage des manchons de la chambre pour terminer les opérations de soudage de la grille-16 pour

barreaux de combustible.

En se référant maintenant à la figure 4, on peut voir le système de soudage par laser 102 qui permet de contrôler la série des soudures et en particulier les soudures d'intersection 32, les soudures entre languette et encoche 34, les soudures continues d'angle 30 et les soudures continues d'encoches 40 nécessaires à l'assemblage des cloisons intérieures et des parois extérieures des grilles et 22 afin de former la grille 16 pour barreaux de combustible et de fixer les manchons de guidage 36 à la grille 16 en contrôlant un système à laser 102 (représenté en détail dans les dessins ultérieurs) de façon à ce qu'il émette un faisceau laser 178 d'énergie contrôlée et orienté en des positions successives et précises de la grille 16, et qu'il contrôle l'application d'un gaz inerte convenable, par exemple de l'argon, dans l'atmosphère duquel le soudage par laser des soudures ci-dessus doit être effectué Chacune des pièces, c'est-à-dire des grilles 16 pour barreaux de combustible, est successivement amenée dans chacune des positions de soudage par son module de positionnement 106 a ou 106 b, le module 106 a étant représenté sur la figure 4 En particulier, une chambre de soudage 108 est associée à chacun des modules de positionnement 106 de façon à recevoir sa grille 16 et à établir un environnement dans lequel le soudage par laser pourra être effectué et, en particulier pour réaliser une atmosphère de gaz inerte

tout en permettant les mouvements de la grille 16 nécessai-

res à la réalisation d'une série de soudures Le module de positionnement droit 106 a comprend une porte d'armoire

droite 114 a qui est représentée en position ouverte.

Une porte semblable 114 b pour l'armoire gauche est présen-

tée en position fermée mais il est bien entendu qu'elle ferme le module correspondant de positionnement gauche 106 b et la-chambre de soudage gauche 108 b Une armoire 104 enferme encore les modules de positionnement droit et gauche 106 a et 106 b, ainsi que le système du laser 102, un bâti principal 122, un système de purge à l'argon 118 et une

source d'alimentation à l'argon 473 qui seront décrits ci-

après Deux tapis détecteurs constituent des zones de sécurité droite et gauche 134 a et 134 b à l'avant des modules

de positionnement droit et gauche 106 a et 106 b respective-

ment; les zones 134 a et 134 b détectent la présence d'un opérateur sur chaque tapis pour éviter d'entraîner la chambre de soudage correspondante 108 en une position se

trouvant à l'extérieur de l'armoire 104.

Une source d'alimentation du laser 120 représentée sur la figure 4 est reliée par des conducteurs appropriés au système laser 102 pour contrôler l'émission de lumière cohérente par le laser selon un procédé qui sera expliqué plus en détail ci-après En outre, il y a également un système de commande par ordinateur 124 comprenant une première commande numérique par ordinateur ou (CNC) droite 126 a et une seconde commande identique ou CNC gauche 126 b, respectivement associées au contrôle des opérations du laser

qui se produisent à l'intérieur des modules de positionne-

ment droit et gauche 106 a et 106 b Comme cela sera expliqué plus loin, les CNC droite et gauche 126 a et 126 b peuvent assurer le contrôle du système laser 102 de sorte que les CNC se partagent dans le temps la commande du système laser 102 La source d'alimentation du laser 120 comprend un panneau d'affichage du soudage 132 comme représenté plus en détail sur la figure 23 A et chacune des CNC 126 a et 126 b comprend respectivement son panneau de fonctions de la machine (MFP) 130 qui est représenté plus complètement sur la figure 23 B. Le bâti principal 122 représenté plus complètement sur la figure 5 est destiné à l'installation réglable du système à laser 102 en une position alignée avec les modules de positionnement droit et gauche 106 a et 106 b Une fois

alignés avec le système laser 102, les modules de positionne-

ment droit et gauche 106 a et 106 b sont solidement fixés par rapport au bâti principal 122 et donc par rapport au système laser 102 de façon à garantir que l'alignement du faisceau laser 178 peut être précisément commandé par rapport à chacun des modules de positionnement 106 a et 106 b et donc par rapport aux grilles 16 à barreaux de combustible, qu'ils portent Le bâti principal 122 est constitué d'une plaque supérieure 142 et d'une plaque inférieure 143 (voir figure 7), soudées chacune à un cadre en tube à section carrée Comme représenté sur la figure 7, des amortisseurs 224 permettant un réglage de niveau sont fixés à la plaque inférieure 143 et servent à isoler le système laser 102 et les modules de positionnement droit et gauche 106 a et 106 b des vibrations qui pourraient être transmises au système de soudage par laser 100 par l'intermédiaire du sol sur lequel repose le système de soudage par laser 100 En outre, les amortisseurs 224 amortissent aussi toutes les vibrations qui pourraient être provoquées par les moteurs d'entraînement (qui seront décrits plus loin) associés à chacun des modules de positionnement droit et gauche 106 a et 106 b La plaque supérieure 142 a été aplanie après avoir été soudée à son bâti en tube à section carrée, de façon à constituer une surface de référence pour les autres composants du système qui sont montés dessus Les autres

composants sont boulonnés ou goujonnés à la plaque supé-

rieure 142 ou par rapport à cette plaque de façon à ce

que des alignements précis soient maintenus.

Un support cinématique 140 est boulonné sur la plaque supérieure 142 et constitué d'une paire de pattes 141 et 139 ayant chacune un goujon qui les fixe par rapport

à la plaque supérieure 142 Chacun des modules de posi-

tionnement 106 est monté sur le bâti principal 122 et comprend, comme représenté sur la figure 5, un socle 150 boulonné sur la plaque supérieure 142 aux quatre angles Chaque module de positionnement 106 comprend des parois latérales 152 et 154

boulonnées chacune au socle 150 comme représenté sur les fi-

gures 5 et 10 Chaque module 106 comprend une paroi arrière

ou support vertical 248, comme représenté sur la figure 10.

Une glissière verticale 252 est à son tour boulonnée à deux

plaques d'assemblage 246, comme représenté sur la figure 10.

Une plate-forme 244 de X-Y est à son tour boulonnée aux deux plaques

d'assemblage 246, une de chaque côté, comme représenté sur la figure 9.

Comme représenté sur la figure 10, la plate-forme 244 de X-Y reçoit et support un système de positionnement 288 en X-Y qui permet de déplacer par incrément la chambre de sôudage

108 le long des axes X et Y sous le contrôle de sa CNC 126.

Chacun des modules de positionnement 106 comprend encore, comme représenté sur la figure 5, une plaque supérieure ou platine d'étanchéité 156 qui est placée très près, c'est-à-dire à moins de 1 mm de la plaque d'étanchéité 156 et dans un plan sensiblement parallèle à

la plaque d'étanchéité 156 qui constitue la surface supé-

rieure de sa chambre de soudage 108 comme représenté sur la figure 8 L'examen de la figure 8 montre que l'espacement critique et la relation entre la chambre de soudage 108 et

sa plaque d'étanchéité 156 permettent au système de posi-

tionnement en X-Y 288 de déplacer la chambre de soudage 108 tout en maintenant la relation entre la chambre de soudage 108 et la plaque d'étanchéité 156 Cette relation critique est obtenue en positionnant avec précision la plate-forme 244 par rapport à la plaque d'étanchéité 156 selon un

procédé qui sera expliqué plus loin.

Comme représenté sur les figures 7 et 9, une paire de glissières verticales 252 sont fixées par des goujons à la

plaque supérieure 142 En particulier, deux goujons tra-

versent la base de chaque glissière verticale 252 et la fixent à la plaque supérieure 142 Un étrier 250 est fixé de façon amovible sur chaque glissière verticale 252 et porte une vis

de positionnement 254 orientée dans une direction sensible-

* ment perpendiculaire à la surface de référence de la

plaque supérieure 142 de sorte que l'étrier 250, la glis-

sière verticale 252 et la plate-forme 244 peuvent être alignés de façon précise L'étrier 250 est boulonné et goujonné

à la glissière verticale 252 du module de positionnement 106.

L'étrier 250 et sa vis de positionnement 254 illustrent le modèle tel qu'il a été fabriqué par la Milwaukee Machine

Components Company sous la désignation Modèle RB 16-32-20-L.

Les glissières verticales 252 constituent les moyens d'éléva-

tion ou d'abaissement de la plate-forme 244 de X-Y 244 en fonction des changements de la procédure ou de la hauteur de la chambre de soudage 108 Trois goujons fixent la plate-forme 244 de X-Y à ses plaques d'assemblage 246 et peuvent en être retirés pour libérer la plate-forme 244 de X-Y Ensuite, les jeux de clavette et contre-clavette 256 et 258 sont tirés

-532234-

au moyen de leurs vérins à vis Ensuite une manivelle (non

représentée sur les dessins), associée à la vis de position-

nement 254 est tournée pour ramener la position de la plate-

forme 254 de X-Y vers le haut ou vers le bas et ensuite la glissière verticale 252 est boulo-nnée et goujonnée à son étrier 250 et la plateforme 244 de X-Y est boulonnée à la glissière verticale 252 Lorsque la plate-forme 244 de X-Y

est à la hauteur voulue, elle est mise de niveau, c'est-à-

dire que l'espace entre le haut de la chambre de soudage 108 et la face inférieure de la plaque d'étanchéité 156 est réglé de façon à ce que les deux surfaces soient parallèles

entre elles et ensuite deux nouvelles clavette et contre-

clavette 256 et 258 sont mises en place puisles goujons sont replacés dans de nouveaux trous forés et alésés dans les

parois latérales 152 et-154 en de nouveaux emplacements.

Le système de purge de l'argon 118 est plus complète-

ment représenté sur la figure 5 L'argon qui s'échappe des chambres de soudage 108 au cours de la purge et du soudage tombe dans le bas de chaque module de positionnement 106 o il s'écoule par une pluralité d'ouvertures d'échappement 151 prévues dans les socles 150 a et 1 S Ob A l'avant du bâti principal 122 se trouvent deux ouvertures 148 a et 148 b recouvertes d'un grillage 146 Le grillage 146 et le bâti principal 122 forment une paire de réceptacles 144 a et 144 b'

qui sont reliés par un conduit d'échappement (non repré-

senté) à l'arrière du bâti principal 122 par l'intermédiaire d'un registre 226 (voir figure 7), et par un conduit 228 à un ensemble de ventilation 230, de sorte que l'argon qui

a été déversé est forcé hor de l'armoire 104 par l'inter-

médiaire d'un conduit d'échappement d'argon 232 provenant

du-bâtiment Le registre 226 contrôle le débit de l'argon.

Le ventilateur 230 crée une dépression ou vide partiel lorsque les portes de l'armoire 114 sont fermées L'ensemble de ventilation -230 peut à titre d'illustration prendre la forme d'un ventilateur d'échappement tel que celui qui est fabriqué par Dayton Eleetric Compapy sous leur modèle 2 C 887 L'espacement entre la surface supérieure de la -chambre de soudage 128 et la plaque d'étanchéité 156 comme représenté sur les figures 9 et 17 est typiquement de l'ordre de 0,76 mm afin de permettre le mouvement de la chambre de soudage 108 le long des axes X et Y et permettre également à un courant régulier d'argon de sortir

de la chambre de soudage 108.

Comme représenté sur la figure 5, le support cinéma-

tique 140 positionne le système à laser 102 et, en parti-

culier la-source d'émission du laser qui a la forme d'un barreau laser 170et l'optique correspondante par rapport à la surface de référence du bâti principal 122 et plus précisément par rapport aux pièces qui prennent la forme de grilles 16 pour barreaux de combustible Le barreau de laser 170 est disposé à l'intérieur d'un boîtier de tête de laser 166 et monté sur une plaque usiné au poli optique 168 avec des tolérances très étroites pour la planéité La plaque au poli optique 168 est monté sur un socle à laser 162 lui-même soutenu par le support cinématique 140

et, en particulier sur sa traverse 157 et sur la poutre hori-

zontale 159 En plus du boîtier de la tête de laser 166, un miroir mobile 172 commutant le faisceau actionné par un moteur pas à pas 175 et des déflecteurs fixes de faisceaux constitués par les miroirs 174, 176 a et 176 b sont également montés sur la plaque au polioptique 168 Comme représenté sur la figure 6, le miroir 172 de commutation du faisceau

est une pièce en forme de larme couplé au moteur pas-à-

pas 175 qui le fait tourner successivement entre deux positions dans lesquelles il peut réfléchir ou transmettre

le faisceau laser 178 émis par le barreau laser 170.

Le socle du laser 162 supporte la plaque au poli optique 168 et il est à son tour monté sur le support cinématique 140 Le support cinématique 140 est une pièce soudée construite en tube à section carrée qui assure la rigidité nécessaire au maintien d'un alignement précis entre le faisceau laser 178 émis par le barreau laser 170 et les grilles 16 pour barreaux de combustible Le socle à laser 162 est boulonné à une paire de vérins de mise à niveau 158 a et 158 b montés à chaque extrémité de la traverse 157 Un palier sphérique 160 est installé sur la partie arrière de la poutre horizontale 159 et constitue un point unique de soutien du socle du laser 162 ce qui permet à ce dernier de tourner autour d'un axe 164 sous l'effet de la montée ou de la descente des vérins avant de mise à niveau 158 a et 158 b Le palier sphérique 160 est installé à une hauteur fixe pour constituer un pivot autour duquel le socle à laser 162 peut spit être verticalement soulevé ou abaissé avec l'angle nécessaire par les vérins

de mise à niveau 158 a et 158 b.

Le plan du socle à laser 162 doit rester rigide lorsque les forces de soulèvement des vérins lui sont appliquées par les vérins de mise à niveau 158 a et 158 b au cours de l'alignement initial du système de soudage par laser 100 Comme on l'expliquera plus loin, le socle à laser 162 soutient aussi une paire d'ensembles à laser 222 d'axe Z qui permettent d'ajuster linéairement les

jeux de lentilles de concentration du laser correspon-

dante 204 (voir figure 6) de façon à focaliser le faisceau laser sur les grilles 16 à barreaux de combustible à

l'intérieur des chambres de soudage correspondantes 108.

Le socle à laser 162 constitue une surface sur laquelle sont boulonnés les ensembles de positionnement de l'axe Z 222 (voir figure 7) Chaque ensemble 222 d'axe Z du laser est rigidement fixé au socle du laser 162 si bien qu'il maintient l'ensemble des lentilles de concentration du laser 204 le long de son axe Z qui est perpendiculaire à la surface supérieure du socle de laser 162 Comme représenté sur la figure 5, le laser= 170 émet un faisceau laser 177 qui est focalisé sur le miroir 172 à commutation du faisceau, lequel oriente en alternance le faisceau laser 177 d'abord vers le miroir d'orientation verticale 176 a puis vers le miroir d'orientation verticale 176 b en formant ainsi un faisceau laser droit 178 a et un faisceau laser gauche 178 b Les faisceaux laser 178 a et

178 b sont orientés au travers des ouvertures 180 a et 180 b-

respectivement ménagées dans les modules de positionnement

106 a et 106 b.

Le système à laser 102 tel qu'il est représenté sur la figure 5 et schématiquement-sur la figure 6 peut, dans une forme de réalisation illustrant la présente invention, prendre la forme du système à laser fabriqué par Raytheon sous leur numéro de modèle S 5500 Le système à laser 102

comprend le barreau laser 170 qui peut, à titre d'illustra-

tion prendre la forme d'un laser à cristaux Nd:YAG et une paire de lampes linéaires à éclair au krypton disposée dans

une tête de laser à haut rendement La tête de laser com-

prend un miroir à réflexion totale 182 et un miroir à

réflexion partielle 184 disposés à l'une ou l'autre extré-

mité du barreau laser 170 Un obturateur 188 intérieur à la cavité est placé entre le barreau laser 170 et le miroir à réflexion totale 182 et il est commandé de façon sélective dans le but de libérer un nombre sélectionné d'impulsions laser de façon à ce que l'énergie appliquée pour réaliser le soudage par laser soit contrôlée avec précision comme on le verra plus loin La tête du laser est à construction

modulaire ce qui permet de remplacer facilement et indépen-

damment les uns des autres tous les éléments optiques qui la constituent, y compris le barreau laser 170, les lampes d'excitation 186 et les miroirs 182 et 184 Les lampes d'excitation 186 pourront être remplacées rapidement sans perturber l'alignement optique En outre, les lampes d'excitation ou lampes éclair 186 sont refroidies par une circulation d'eau sur toute leur longueur y compris leurs connecteurs d'extrémité Le déclenchement des lampes permet la pulsation en parallèle des lampes d'excitation 186 par excitation de la cavité Le barreau laser devra être choisi à titre d'illustration de façon à obtenir une puissance moyenne de 400 watts sur la pièce alors que la puissance appliquée au réseau de formation des impulsions n'excédera pas 18 k W lorsque le système fonctionnera avec des largeurs d'impulsion de 6 ms et de 2 ms et des fréquences d'impulsion de 20 Hz et de 50 Hz respectivement Un obturateur à bascule peut être placé en une première position-pour orienter le faisceau lazer 177 le long d'un chemin dévié 196 jusqu'à un dispositif d'absorption du faisceau 194 pendant les périodes o les pièces en forme de grilles 16 pour barreaux

de combustible sont changées à l'intérieur des chambres 108.

Un mécanisme d'entraînement 192 est représenté servant à faire passer l'obturateur 190 de sa première position d'interception du faisceau à une seconde position dans laquelle le faisceau 177 est focalisé par un ensemble de

lentilles 198 dilatant le faisceau sur un mécanisme d'orien-

tation du faisceau constitué par le miroir mobile 172 de commutation de faisceau et le miroir fixe 174 Lorsque

le miroir de commutation 172 est disposé de façon à inter-

cepter le faisceau laser 177, le faisceau est dévié le long du trajet 178 a vers le miroir d'orientation verticale 176 a

pour être orienté verticalement L'ensemble 204 des lentil-

les de focalisation du laser intercepte et focalise le faisceau laser 178 a sur la grille 16 pour barreaux de

combustible à l'intérieur de la chambre 108 a Comme représen-

té, l'ensemble 204 des lentilles de focalisation du laser, comme cela sera expliqué en détail ultérieurement, comprend une lentille 202 et un tube porte-lentille 200 positionné linéairement par l'ensemble 222 d'axe Z du laser Lorsque le miroir de commutation 172 est tourné par le moteur 175 et quitte sa position d'interception du faisceau laser 177, le faisceau est dévié par le miroir fixe 174 pour former le faisceau laser 178 b qui est alors orienté par le miroir d'orientation verticale 176 b vers la chambre de soudage

108 b.

Les lampes d'excitation 186 sont excitées par la source d'alimentation 120 représentée dans son ensemble sur la figure 4 La source d'alimentation 120 comprend à titre indicatif une source d'alimentation continue régulée qui charge un réseau de formation d'impulsions (PFN) par l'intermédiaire d'une inductance de charge La CNC 126 correspondante ferme alternativement les commutateurs (redresseurs commandés au silicium) ce qui charge le PFN à partir de la batterie de condensateurs réservoir de la source d'alimentation continue et décharge le PFN dans les lampes d'excitation 186 de façon à exciter le barreau laser qui émet alors une série d'impulsions laser Les lampes d'excitation 186 doivent fonctionner en mode "atténué" selon lequel elles sont alimentées par un faible niveau de courant continu au-dessous du seuil de déclenchement du laser et des impulsions de courant élevé sont superposées au courant modéré pour créer des impulsions laser Le PFN devra fournir

des impulsions d'une durée de 2 ms et de 6 ms.

Pour faciliter l'alignement initial de la chambre de soudage 108, en particulier des grilles 16 pour barreaux de combustible par rapport au faisceau laser 178, des moyens de visée de la grille 16 sont prévus, en particulier pour déterminer sa position exacte par rapport au faisceau laser 178, constitués d'une caméra de télévision d'alignement 206 alignée pour définir un passage d'image 214 coïncidant avec le passage du faisceau laser 178 a Comme représenté sur la

figure 6, le passage d'image 214 est focalisé par une len-

tille 210 choisie de façon sélective par un Bureau de Radiologie (BRH) ou par un obturateur de sécurité 212 et orientée à travers le miroir à transmission partielle 176 vers la caméra de télévision 206 La lentille 202, non seulement focalise le faisceau laser 178 sur la grille 16 pour barreaux de combustible, mais elle focalise également avec l'aide de la lentille 210 l'image de la grille 16 sur la caméra de télévision 206 Comme cela sera expliqué ci-après, l'ensemble 204 des lentilles de focalisation du laser comprend aussi une lampe d'éclairage qui est excitée de façon sélective pour illuminer la grille 16 et faciliter l'alignement L' obturateur BRH 212 est ouvert et fermé de façon sélective pour permettre l'alignement de la grille 16 avec le faisceau laser 178, et reste fermé pendant toutes

les autres périodes à titre de mesure de sécurité.

Comme représenté sur la figure 6, chacune des chambres

de soudage 108 peut être déplacée entre une première posi-

tion de soudage qui est représentée en pointillé et une seconde position sortie Lorsque la chambre de soudage 108 est dans sa seconde position, le faisceau laser 178 est orienté par le miroir d'orientation verticale 176 sur un

dispositif de mesure de puissance ou une pile thermo-

électrique 218 qui est montée à l'intérieur d'un tube-écran 216 Comme on le verra plus loin, le tube-écran 216 est monté dans la partie arrière de la chambre de soudage 108 et présente une ouverture limitée 220 dans laquelle le faisceau laser 178 peut effectivement être confiné à l'intérieur du tube-écran 216 Périodiquement, la chambre de soudage 108 est amenée en sa seconde position ou position sortie et le faisceau laser 178 est orienté vers la pile thermoélectrique 218 qui va donner une indication de la puissance délivrée par le barreau laser 170 et réellement appliquée à la grille 16 pour barreaux de combustible Sous l'effet de l'importance de charge imposée au système laser 102, il est envisagé que le rendement du laser s'atténue par suite de l'épuisement du barreau laser 170 et/ou de ses lampes d'excitation 186, ainsi que du fait de la présence

de fumée ou de débris dégagés pendant le soudage au laser.

Donc, pour obtenir des soudures reproductibles et précises,

la tension appliquée aux lampes d'excitation est progressi-

vement augmentée pendant la durée du système laser 102 en

fonction des résultats de mesure donnés par la pile thermo-

électrique. L'armoire 104 du système de soudage par laser 100 sert à confiner l'argon qui s'échapperait des chambres de soudage 108 de façon à ce qu'il puisse être éliminé par le système de purge à l'argon 118 décrit ci-dessus Pour permettre d'amener la chambre de soudage 108 à sa seconde position ou position sortie, dans laquelle la pièce et, en particulier la grille 16 pour barreaux de combustible peuvent être changées, les portes 114 des armoires sont montées de façon à se déplacer linéairement jusqu'à une position ouverte qui est représentée sur la figure 4 Dans une forme de réalisation de la présente invention donnée à titre d'illustration, un mécanisme d'ouverture de portes 234 est représenté sur la figure 7 comprenant deux cylindres à câble qui sont boulonnés au bâti principal 122 Un cylindre auxiliaire à air maintient une tension constante sur le câble et rattrape l'allongement qui se produit pendant le fonctionnement des portes 114 des armoires La pression d'air appliquée à ces cylindres est contrôlée par un régulateur L'air appliqué aux cylindres des câbles est contrôlé par une vanne à solénoïde Les portes 114 peuvent se déplacer le long de rails montés sur des amortisseurs Dans une forme de réalisation de la présente invention donnée à titre illustratif, les cylindres des câbles actionnés à l'air comprimé peuvent prendre la forme des dispositifs

fabriqués par Tolomatic sous le numéro de modèle 100-150.

En se référant maintenant aux figures 8, 9 et 10, on peut voir une table coulissante 262 qui permet de sortir la chambre de soudage 108 de l'armoire 104 jusqu'à sa seconde position ou position sortie, de façon à ce que l'opérateur de la machine puisse retirer la grille 16 pour barreaux de combustible de la chambre de soudage 108 Dans

ce but, la table coulissante 262 est montée sur la plate-

forme 244 de X-y positionnées avec précision pour être positi-

venent entraînée par un moteur d'entraînement des glissières 266 selon un mouvement rectiligne entre sa première position ou position de soudage et sa seconde position ou position sortie par rapport à l'armoire 104 La table coulissante 262 comprend un rail de sécurité 264 qui est en saillie du bord avant de la table coulissante 262 afin'd'éviter de blesser l'opérateur Le moteur 266 d'entraînement de la glissière est couplé par une chaîne d'entraînement 272 à une vis d'entraînement 268 qui se visse dans un boulon à épaulement 274 en entraînant une équerre de soutien 276

rigidement fixée à la table coulissante 262 Comme repré-

senté en particulier sur la figure 10, la vis d'entraînement

268 est montée à chaque extrémité sur une paire de coussi-

nets de support 270 Comme plus complètement représenté sur

les figures 8 et 9, deux arbres à paliers 278 sont-rigide-

ment fixés sur la surface inférieure de la table coulissante 262 et orientés dans des directions sensiblement parallèles pour assurer le mouvement rectiligne souhaité de la table

coulissante 262 entre sa première et sa seconde positions.

Comme représenté sur les figures 8, 12 et 13, chacun des arbres à paliers 278 comprend un support d'arbre 310 placé à l'une ou l'autre extrémité de l'arbre à paliers 278, boulonné à la surface inférieure de la table coulissante 262 et fixé à l'arbre 278 pari un boulon 311 Deux coussinets 282 sont placés sur la longueur de l'arbre 278 de façon à recevoir l'arbre et à le soutenir pendant son mouvement rectiligne.

Comme représenté en particulier sur la figure 11, des.

moyens ont été prévus pour limiter le mouvement de la table coulissante 262 entre ses positions intérieure et extérieure sous la forme d'une butée 308 solidement fixée à la table coulissante 262 De chaque côté de la butée 308, sont disposées des équerres de butée 300 et 302 avec des écrous

de positionnement 304 et 306 qui peuvent se visser respec-

tivement dans ces équerres Les écrous de positionnement

36 _

304 et 306 sont réglés de façon à choisir les limites du mouvement de la table coulissante 262 Les équerres de butée 300 et 302 sont solidement fixées par des goujons

à la plate-forme 244 de X-Y.

En se référant maintenant les figures 8 et 9, des moyens sont représentés permettant de positionner avec précision la plate-forme 244 de X-Y et donc la chambre de soudage 108 dans sa première position ou position de soudage à l'intérieur de son module de positionnement 106 et dans sa seconde position ou position sortie de l'armoire 104, de façon à ce que l'opérateur puisse facilement-retirer la grille 16 pour barreaux de combustible de la chambre de soudage 108 Il est important que la chambre de soudage 108 et en particulier, sa grille 16 pour barreaux de combustible soient disposées avec précision par rapport au faisceau laser 178 comme représenté sur les figures 6, 8 et 9 Dans ce but, un dispositif de répérage avant 284 oriente de façon sélective son goujon de repérage 316 comme représenté sur la figure 11 depuis une première position retirée jusqu'à une seconde

position de blocage dans laquelle il est disposé à l'in-

térieur d'une ouverture 318 d'une pièce de positionnement 317 rigidement fixée à la table coulissante 262 de façon à positionner avec précision la table coulissante 262 par rapport au faisceau laser 178 Une pièce de positionnement semblable 312 est placée dans la partie arrière de la table coulissante 262 à laquelle elle est rigidement fixée pour s'emboîter avec le goujon de repérage 316 du dispositif de repérage avant 284 de façon à positionner et à maintenir la table coulissante 262 et donc la chambre de soudage 108 dans sa seconde position ou position sortie Comme représenté plus précisément sur la figure 12, le dispositif de repérage avant 284 comprend une équerre de repérage 322 solidement fixée à la plate-forme 244 à une extrémité et portant à son autre extrémité, une équerre 320 à laquelle est suspendu par une chape 324 un dispositif d'entraînement 314 du goujon de

repérage 316 Un second dispositif de repérage ou dispo-

sitif arrière 286 est représenté sur les figures 7 et 9 et il permet de fixer la table coulissante 262 par rapport au faisceau laser 178 Le dispositif de repérage arrière 5286 est fixé à son module de positionnement 106 par une équerre de repérage 324 fixée au support certical 248 et comprend un dispositif d'entraînement 315 et un goujon de repérage 319 ainsi e traîné depuis une première position rentrée jusqu'à une seconde position de verrouillage dans laquelle le goujon de repérage 319 pénètre-dans une ouverture 325 d'une pièce de positionnement 321 fixée à la table coulissante 262 De cette façon, la table coulissante 262 est fixée aux angles d'une même diagonale par des goujons de repérage 319 et 316 des dispositifs de repérage avant et arrière 286 et 284 respectivement, ce qui garantit une relation fixe entre la table coulissante 262 et le faisceau laser 178 Les dispositifs de repérage avant et arrière 284 et 286 peuvent à titre d'illustration prendre la forme

des mécanismes à plongeur fabriqués par De Staco.

En se reportant maintenant aux figures 8 et 10, on peut voir que chacun des modules de positionnement 106 comprend des moyens de positionnement précis de la chambre de soudage 108 et en particulier de la grille 16 pour barreaux de combustible contenus dans cette chambre en une pluralité de positions contrôlées avec précision le long des axes X et Y d'un plan, ainsi que pour faire tourner ce plan d'un angle contrôlé avec précision par rapport à l'axe Y, de façon à pouvoir effectuer ainsi une pluralité de soudures au moyen du faisceau laser 178 Le système de posi tionnement 288 en X-Y est placé comme représenté sur la figure 11, c'est-à-dire monté sur la table coulissante 262

pour supporter et positionner la chambre de soudage 108.

Le système de positionnement 288 en X-Y comprend une table de positionnement 290 en X et une table de positionnement 292 en Y montée sur la remière Les tables de positionnement en X et en Y 290 et 292 peuvent à titre d'illustration prendre la forme du mécanisme fabriqué par la Shaum

Manufacturing Company sous le numéro de produit DC 1212.

La table de positionnement en X 290 sert à déplacer la chambre 108 dans une direction sensiblement perpendiculaire

au plan de la figure 8, tandis que la table de positionne-

ment en Y 292 déplace la chambre 108 le long d'une diraction

perpendiculaire au plan de la figure 10 La table de posi-

tionnement en Y 292 est associée à un moteur d'entraînement Y 296 qui comprend un résolveur et un tachymètre, de façon à pouvoir faire parcourir des distances incrémentales précises à la chambre de soudage 108 De la même manière, la table de positionnement en X 290 est associée à un

moteur d'entraînement en X, à un résolveur et à un tachy-

mètre 294.

Comme on le verra plus en détail par la suite, un dispositif de rotation 238 autour de l'axe B représenté d'une façon générale sur la figure 9 peut être couplé avec la chambre de soudage 108 et en particulier avec une monture tournante 240 pouvant tourner à l'intérieur d'une paroi latérale de la chambre de soudage 108 de façon à faire tourner la monture tournante 242 comme représenté sur la figure 9 Il est bien entendu que la grille 16 pour barreaux de combustible peut être fixée à la monture tournante 240 de façon à pouvoir tourner autour de l'axe Y. La chambre de soudage 108 et sa monture tournante 240

vont maintenant être décrites plus précisément en consi-

dérant les figures 14 et 15, la chambre étant constituée d'une plaque inférieure 326, de parois avant et arrière 329 a et 329 b et de parois latérales 327 a et 327 b Une bride supérieure 331 est disposée sur la périphérie supérieure des parois ci-dessus pour constituer une surface d'étanchéité plane usinée 333 placée très près de et très exactement parallèle à la surface inférieure de la plaque d'étanchéité 156 Cette relation précise entre la surface d'étanchéité 333 et la plaque d'étanchéité 156 assure un débit régulier de l'argon depuis la chambre de soudage 108 jusqu'au module de positionnement 106, ainsi qu'un mouvement de la chambre de soudage 108 et de sa grille 16 pour barreaux de combustible, le long des axes X et Y dans un plan sensiblement parallèle à la

surface inférieure de la plaque d'étanchéité 156.

Comme représenté sur la figure 15, une garniture support 332 est placée sur la plaque inférieure 326 pour former une chambre réservoir qui reçoit le courant d'argon traversant l'ouverture 338 d'arrivée de l'argon La chambre réservoir est constituée d'un capot inférieur 328, d'une plaque de diffusion 330 et un collier de fixation 334 ayant la forme d'un cadre est placé de façon à maintenir le bord périphérique de la plaque de diffusion 330 par rapport à la garniture support 332 Une paire de tubulures 336, comme représenté sur les figures 14 et 15 (une seule étant représentée), distribue le courant d'argon à l'intérieur de la chambre réservoir D'une façon significative, la plaque de diffusion 330 est fabriquée en acier inoxydable uniformément fritté ayant une densité d'environ 60 % et une forme de réalisation donnée à titre d'illustration de la présente invention utilise un matériau connu sous le nom de "Feltmetal" de forme carrée d'environ 38 cm de côté et d'environ 3,02 mm d'épaisseur et fabriqué par Brunswick sous le numéro FM 111 O La plaque de diffusion 330 recouvre la totalité du fond de la chambre de-soudage 108 et permet de produire un flux laminaire de gaz qui élimine l'air de la chambre de sondage 108 en le faisant "flotter" avec un minimum de turbulence La densité plus élevée de 1 ' argon est uniformément répartie dans toute la section droite de la chambre de soudage 108 de façon-à éliminer effectivement

l'air de la chambre de soudage 108 et à obtenir une atmos-

phère de gaz inerte, c'est-à-dire d'argon, avec un degré élevé de pureté Il a été établi qu'une atmosphère ayant une pureté de l'ordre de 10 parties par million (PPM) d'eau et de 7 ppm d'oxygène permettrait d'obtenir des

soudures nettement améliorées sur le matériau zircaloy.

Différents produits métalliques poreux ont été essayés de façon à déterminer le'matériau le plus efficace; il a été prouvé que l'on obtenait de meilleurs résultats avec un matériau plus épais, de densité plus élevée, par exemple avec une plaque en fibre d'acier inoxydable fritté ayant une densité de 60 % En outre, il est notable que la plaque de diffusion 330 couvre sensiblement la totalité du fond de la chambre de soudage 108 avec une structure support non diffusante aussi-,faible que possible Etant

donné que la surface de diffusion diminue proportionnelle-

ment à la surface du fond de la chambre, le temps et la quantité d'argon nécessaires pour purger la chambre de soudage 108 de l'air et de l'humidité augmentent Par

exemple, une plaque de diffusion 330 qui couvrirait seule-

ment le quart de la surface du fond ne serait pas plus efficace que d'orienter simplement un jet de gaz dans la chambre de soudage 108 par un tube ou autre buse Comme représenté sur la figure 15, la plaque de diffusion 330 est effectivement scellée aux parois latérales 327 et aux parois avant et arrière 329 de-façon à ce que l'argon circulant vers la chambre soit forcé de diffuser à travers la plaque 330 et ne dévie pas simplement de la plaque de diffusion 330 pour circuler le long des parois latérales

avant et arrière La structure indiquée à titre d'illus-

tration pour supporter la périphérie de la plaque de diffusion 330 garantit que l'argon introduit sous un débit relativement élevé ne va pas être dévié de la plaque de

diffusion 330 Les deux tubulures 336 ainsi que la confi-

guration du réservoir constitué par le capot inférieur -

328 et la plaque de diffusion 330 garantissent une distri-

bution régulière du gaz dans toute la section droite de la

-32234

chambre de soudage 108 Comme cela a été mentionné ci-

dessus, la surface d'étanchéité 333 est placée à une distance sensiblement uniforme et parallèlement à la surface inférieure de la plaque d'étanchéité 156, la distance étant inférieure à 1 mm environ et dans une forme de réalisation donnée à titre d'illustration, un espacement de 0,76 mm pour assurer une répartition régulière à l'intérieur ou en provenance de la chambre de soudage 108 L'emploi d'un joint entre la chambre de soudage 108 et la plaque d'étanchéité 156 a été évité étant donné que cela aurait eu tendance à introduire un traînage inutile pour le syÉtème de positionnement 288 en X et Y et donc à ralentir la vitesse avec laquelle les soudures peuvent être effectuées Il est bien entendu qu'un courant de gaz, comme on le verra en détail plus loin, dans et en provenance de la chambre de soudage 108 évite aux autres gaz contaminants de circuler dans la chambre 1 Q 8 Le fait de maintenir un écoulement

régulier du gaz inerte dans, la chambre de soudage 108 garan-

tit la pureté de l'atmosphère de soudage à l'intérieur de la chambre de soudage 108 Comme on l'a vu ci-dessus, la contamination des soudures est évitée avec un degré suffisant pour garantir l'intégrité structurelle de la grille 16 pour barreaux de combustible même lorsqu'elle est exposée à l'environnement hostile d'un réacteur nucléaire, cette grille 16 pour barreaux de combustible étant alors soumise à des courants élevés d'eau surchauffée qui ont tendance à rapidement contaminer n'importe quelle soudure et à détériorer la structure de la grille 16 et à entraîner

une rupture des barreaux de combustible 18.

La chambre de soudage 108 reçoit et soutient dans son mouvement de rotation la monture tournante 242 sur laquelle est montée la grille 16 pour barreaux de combustible qui

sera soudée par laser à l'intérieur de l'atmosphère inerte. Comme représenté sur la figure 14, la monture tournante 242 comprend un

premier arbre 510 et un second arbre de monture 368 Le premier arbre 510 peut tourner à l'intérieur d'un palier 346 qui est monté par un capot 342 à l'intérieur d'une ouverture 343 de la paroi latérale 327 b de la chambre de soudage 108 Un capot d'alimentation 348 ferme le palier 346, et soutient et rend étanche une ouverture d'introduction de l'argon 500 par laquelle l'argon est introduit au moyen d'une canalisation souple 490 jusqu'à la monture tournante 242 L'arbre 368 traverse un palier 356 (voir figure 15) installé à l'intérieur d'un boîtier

de palier 344 lui même fixé à la paroi latérale 327 a.

L'arbre 368, à son tour, est rigidement associé à une roue de positionnement 358 que l'on peut faire tourner de façon contrôlable pour commander sélectivement la rotation et orienter rigidement la position de la monture tournante 242 à l'intérieur de la chambre de soudage 108 par rapport au faisceau laser 178 Un mécanisme de repérage 370 est installé dans un bottier 372 fixé à la paroi latérale 327 a dans le but de bloquer positivement la position de la roue de positionnement 358 et par conséquent la position angulaire de la monture tournante 242, et de dégager la roue de positionnement 358, de façon à ce qu'elle puisse être entraînée par le mécanisme de rotation 238 le long de l'axe B comme on le verra plus loin Le mécanisme de repérage 370 comprend un goujon de repérage 378 qui est poussé par un ressort 376 dans l'une des ouvertures 379 de façon à

positionner effectivement et à bloquer la roue de positionne-

ment 358 dans cette position Le mécanisme de repérage 370 comprend également un arbre de positionnement 374 relié au goujon 378 et placé à l'intérieur du boîtier 372 de façon à guider le goujon 378 le long de l'axe et une équerre de dégagement 380 capable d'agir sur le ressort 376 et de dégager la roue de positionnement 358 de manière à ce qu'elle puisse être tournée par le mécanisme de rotation 238 le long de l'axe B. Comme représenté sur les figures 14, 17, 18 et 29, la monture tournante 242 est constituée d'un cadre 502 monté entre les arbres 510 et 368 qui sont alignés de l'un et l'autre côté du cadre 502 l'un par rapport à l'autre Deux traverses 504 parallèles entre elles sont montées entre deux côtés opposés du cadre 502 et forment des ouvertures 505 par lesquelles le courant laminaire d'argon est orienté vers la grille 16 pour barreaux de combustible lorsque celle-ci est installée sur la surface support la plus haute 540 La grille 16 pour barreaux de combustible est maintenue à l'intérieur d'une monture de soudage 542 qui est à son tour bloquée sur la monture tournante 242 par deux goujons de fixation 524 La monture de soudage 542 est représentée en pointillé sur la figure 15 et décrite dans une demande de brevet déposée ce rême jour au nom de la demanderesse pour

"PLAQUES DE SOUDAGE POUR UNE GRILLE DE SUPPORT

DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE".

L' argôn est introduit à l'intérieur de la chambre de soudage 108 par une première ouverture d'entrée d'argon 338 située à la partie la plus basse de la chambre de soudage 108 et également par une seconde entrée d'argon 500 pour être dirigé par un conduit transversal 512 et de là par deux conduits axiaux 514 et sorti par les ouvertures de sortie 506 ménagées dans les traverses 504 Une seconde plaque de diffusion 520 recouvre-les ouvertures 505 et est fixée à la monture tournante 242 par un cadre de montage 518 maintenu-par des vis de façon à fixer la seconde plaque de diffusion 520 à l'intérieur d'un logement 516 constitué dans la monture tournante 242 On voit donc qu'il existe un

moyen d'introduire un nouveau débit de gaz inerte, c'est-à-

dire d'argon, à l'intérieur de la pièce et en particulier à travers les parois extérieures et cloisons intérieures et 22 de la grille 16 pour barreaux de combustible, en établissant ainsi une atmosphère pure et en garantissant

l'intégrité des soudures au laser réalisées sur la grille.

Les goujons de, repérage 524 comprennent, comme représenté sur les figures 28 et 20, une tête de blocage 526 dont le bord inférieur bloque solidement la monture de soudage 542 en place sur la surface support 540 de la monture tournante 242 La tête de blocage 526 est fixée par un montage souple et à pivotement à une pièce en porte- à-faux 528 elle-même fixée à son autre extrémité à une pièce de montage 530 La pièce de montage 530, à son tour, est installée à l'intérieur d'une ouverture 534 de manière à ce que son collier 532 soit bien monté à l'intérieur d'un logement 536 et y soit retenu par une vis 538 De cette façon, la grille 16 pour barreaux de combustible une fois

supportée par sa monture de soudage 542 peut être progressi-

vement abaissée sur la surface-support 540 de façon à ce que les ouvertures ménagées dans la monture de soudage 542 soient alignées avec et puissent recevoir les têtes de blocage 526 des goujons de repérage 524, lesquels étant poussés par des ressorts sont déviés de façon à être orientés dans lesdites ouvertures et à ce qu'ensuite les têtes 526 soient poussées par leurs pièces en porte-à-faux 528 en une

position bloquée de soutien.

En se référant maintenant aux figures 15 et 16, on va expliquer en détail la structure du mécanisme de repérage 370 L'arbre 510 de la monture tournante 242 est fixé par un montage tournant au moyen d'un palier 346, maintenu à l'intérieur d'un boitier de butée 340 par un écrou de blocage 350 En outre, deux boutons manuels 352 sont installés sur le capot d'entrée 342 pour aider à déplacer la chambre de soudage 108 et à démonter sa monture 242 à des fins de nettoyage L'autre arbre 368 de la monture tournante 242 est soutenu par le palier 356 lui-même installé à l'intérieur du boîtier de palier 344 et maintenu dans ce boîtier par le capot de fixation 354 qui se visse à la paroi latérale 327 a Une bague de couplage 364 présentant une ouverture qui reçoit l'extrémité de l'arbre 368, est couplée par un montage tournant à la roue de positionnement 358 grâce à un pivot 366 traversant l'ouverture de la bague ainsi qu'une fente de l'arbre 368 Une pièce dentée 362 est rigidement

fixée à la roue de positionnement 358, et comporte des.

dents ayant une forme et un espacement qui leur permettent de s'engréner avec un organe d'accouplement denté correspon- dant 384 sélectivement entraîné par le mécanisme de rotation 238 autour de l'axe B de façon à faire tourner la

roue de positionnement 358 et sa monture tournante 242.

En se référant maintenant à la figure 16, on peut voir une pluralité de bandes de détection 382 a, 382 b, 382 c, 382 d et 382 e disposées radialement par rapport à la roue de positionnement 358 et destinées à donner une indication de la position angulaire de la roue de positionnement 358 et de sa monture tournante 242 par rapport à l'axe B, le mouvement étant représenté par la flèche de la figure 16, c'est-à-dire

la position angulaire par rapport à l'axe X orienté perpen-

diculairement par rapport au plan de la figure 16 Comme représenté sur les figures 14 et 15, les bandes de détection

382 ont des formes différentes de façon à actionner distincte-

ment les commutateurs correspondants parmi une pluralité de

commutateurs de proximité 402, 402 a, 402 b, 402 c et 402 d, -

en fonction de la position de la roue de positionnement 35,8 par rapport à l'axe B Par exemple, la bande de détection 382 a actionne uniquement le commutateur 402 a qui délivre un signal binaire " 100 " pour donner une indication de la position moins 900 par rapport à l'axe B; la bande 382 b actionne uniquement le commutateur de proximité 402 b qui délivre un signai binaire " 01 " signalant la position angulaire moins 450; la bande de détection 382 c actionne les commutateurs binaires de proximité 402 a et 402 b qui délivrent le signal binaire " 110 " signalant une position angulaire égale à zéro; la bande de détection 382 d actionne le commutateur 402 c qui délivre un signal binaire 001 " indiquant une position de plus 45 ; et la bande de détection 382 e actionne les commutateurs 402 a et 402 c qui délivrent un signal binaire " 101 " signalant une position angulaire de plus de 90 Les trois commutateurs de proximité 402 a, b et c sont actionnés par les bandes de détection 382 et délivrent alors des signaux binaires indiquant la position par rapport à l'axe B de la monture tournante 242, tandis que le commutateur le plus bas ou dernier commutateur de proximité 402 d est actionné pour signaler qu'une bande de détection 382 est alignée avec les-commutateurs de proximité 402, qui délivrent un signal binaire indiquant la position

par rapport à l'axe B de la roue de positionnement 358.

La chambre de soudage 108 est déplacée par la table de positionnement Y 292 vers la gauche comme représenté sur

la figure 15, tandis que les bandes de détection 382 s'en-

gagent de façon sélective comme indiqué ci-dessus avec les commutateurs de proximité 402 pour donner une indication de la position angulaire par rapport à l'axe B de la roue de positionnement 358 Comme on le verra cidessous, les tables de positionnement X et Y 290 et 292 sont sous le contrôle de la CNC 126, tandis que si l'on désire faire tourner la roue de positionnement 358 et sa monture tournante 242, la table de positionnement Y 292 est commandée de manière à déplacer la chambre de soudage 108 vers la gauche comme représenté sur la figure 15, alors que la monture tournante 240 est couplée avec le mécanisme de rotation 238 par rapport à l'axe B, et, en particulier que son élément de couplage denté 362 s'engrène avec l'organe d'accouplement denté 384 pour constituer un accouplement tournant de la

roue de positionnement 358 et de la monture tournante 242.

Un solénoïde de déclenchement est alors actionné Un ressort 394 sert à décaler l'élément de couplage 362 de façon à ce qu' un dispositif de déclenchement 404 soit disposé sur la gauche comme représenté sur la figure 15, contre l'action du ressort 408 et agisse sur l'équerre de dégagement 380 en appuyant sur le ressort 376 et en faisant sortir le goujon de repérage 378 de l'une des ouvertures 379 de la roue de positionnement 358 Un moteur 388 est alors excité, dans le but d'entraîner les pièces d'accouplement dentées associées 362 et 384, de façon à communiquer un mouvement de rotation à la monture tournante 242 Le moteur 288 continue à faire tourner la roue de positionnement 358 jusqu'à ce qu'elle atteigne une nouvelle position qui sera détectée par les commutateurs de proximité Lorsque la nouvelle position est atteinte, l'excitation du solénoïde 406 est coupée et le goujon de repérage 378 réintroduit dans l'ouverture de

repérage 379 associée à la nouvelle position de la roue.

Comme représenté sur les figures 14 et 16, la chambre de soudage 108 comprend un détecteur d'humidité 410 qui donne une indication de la teneur en humidité de l'atmosphère intérieure de la chambre en parties par million En outre, le tube-écran 216 est monté par une équerre-écran 414 sur la paroi arrière 329 b de la chambre de soudage 108 Une équerre pour appareil de mesure 412 est également posée sur la paroi arrière 329 b pour l'installation de la pile thermoélectrique 218 en alignement avec le faisceau laser 178 lorsque la chambre de soudage 108 est placée dans sa seconde position ou position sortie qui est dessinée en pointillé sur la figure 6 et que le tube porte-lentille 200 est aligné dans l'axe avec le tube-écran 216 Comme cela a été indiqué ci-dessus, le système à laser 102 est étalonné périodiquement pour s'assurer que le faisceau laser 17-8 communique des quantités précises d'énergie laser à'la grille 16 pour barreaux de combustible En outre, comme représenté sur la figure 16, la plaque d'étanchéité 156

comprend une ouverture 426 alignée avec la pièce, c'est-à-

dire la grille 16, lorsque la chambre de soudage 108 est disposée et verrouillée dans sa première position ôu position de soudage par les ensembles de repérage, avant et arrière 284 et 286 Lorsque les lentilles de focalisation 204 du laser sont alignées avec la pièce montée sur la monture tournante 242, l'ensemble laser 222 d'axe Z est mis en service de façon à orienter l'ensemble des lentilles de focalisation du laser 204 le long de l'axe Z et vers le bas comme représenté sur les figures 6 et 16 afin que l'ensemble 204 et en particulier sa lentille 202 soient en place pour concentrer le faisceau laser 178 sur la pièce. Dans cette position, l'ensemble des lentilles de focalisation 204 du laser est aligné dans l'axe avec la bague-écran 420 qui est concentrique avec l'ouverture 426 En outre, un capot-écran 422 est monté sur la bague 420 et présente une bride orientée vers l'intérieur qui forme une ouverture 424 de dimension légèrement supérieure à celle de l'ensemble des lentilles de focalisation 204 du laser, ce qui évite de soumettre l'opérateur à l'émission laser orientés vers

l'intérieur de la chambre de soudage 108.

En se référant maintenant en particulier aux figures 14 et 16, on peut voir la chambre de soudage 108 et la façon dont cette chambre peut sortir de l'armoire 104 du système de soudage à laser 100 de façon à pouvoir être nettoyée et à pouvoir démonter sa monture tournante 242 à des fins de nettoyage et de maintenance Pour cela, la chambre de soudage 108 est équipée de moyens de désolidarisation de

la chambre 108 par rapport à sa table coulissante 262.

Comme représenté sur les figures 9 et 16, deux pièces en queue d'aronde 417 sont placées sur le bord le plus en arrière de la chambre dé soudage 108 et peuvent pénétrer dans des glissières de forme complémentaire 418 fixées à la plaque inférieure 326 En particulier, un goujon de repérage arrière 416 prévu pour s'emboîter étroitement à l'intérieur d'un logement 419 du bord arrière de la chambre de soudage 108 de façon à ce que la chambre de soudage 108 soit positionnée avec précision par rapport au faisceau laser 178 Il est bien entendu que les glissières arrière de fixation 418 viennent en contact avec les surfaces de came ménagées dans les pièces 417 de façon à ce que goujon de repérage 416 oriente la chambre de soudage 108 par rapport à son faisceau laser 178 Comme représenté sur les figures 14 et 16, la chambre de soudage 108 est bloquée dans cette position par deux mécanismes de repérage débrayables comprenant chacun un goujon de repérage 421 qui peut,se déplacer linéairement entre une position de dégage- ment et une position de blocage dans laquelle le goujon de repérage 421 pénètre à l'intérieur de l'ouverture 429 d'une plaque de buté 426 rigidement fixée à la table coulissante 262 Chaque mécanisme de blocage comprend un levier 423 actionnant un mécanisme excentré de façon à communiquer un mouvement rectiligne au goujon de repérage 421 entre ses positions de dégagement et de blocage Pour démonter la chambre de soudage 108, chaque levier 423 est manipulé de façon à dégager son goujon de repérage-421, ensuite, la chambre de soudage 108 peut simplement être retirée de l'armoire 104 Le mécanisme de blocage décrit cd-dessus comprenant le levier 424 et les pièces 417 et 418 peut être éliminé, et la chambre de soudage 108 fixée

rigidement à la plaque inférieure 326 par des goujons.

Ensuite, la monture tournante 242 peut être démontée par l'ouverture 343 en enlevant les boulons qui maintiennent le capot d'ouverture 342 à la paroi latérale 327 b de la chambre de soudage 108 Après cela, les arbres 510 et 368 de la partie tournante 342 peuvent être sortie de leurs paliers

respectifs et la monture 252 ainsi que la plaque de diffu-

sion 520 sont facilement accessibles pour le nettoyage.

Comme représenté sur les figures 7 et 8, le soufflet

456 est relié à la partie la plus haute du tube porte-

lentille 200 et à un bottier protecteur 461 par un adaptateur de soufflet 464 L'ensemble de laser 222 d'axe Z comprend une table d'axe Z 458 sur laquelle l'ensemble des lentilles de focalisation 204 du laser est installé au moyen d'une monture de lentille 460 et progresse par incrément, la table étant entraînée sélectivement par un moteur d'entraînement

470 le long de l'axe Z comme représenté sur la figure 7.

De même que les moteurs d'entraînement 294 et 296 des axes X et Y, le moteur d'entraînement 470 le long de l'axe Z comprend également un résolveur et un tachymètre délivrant des signaux indiquant la position précise de la table 458 d'axe Z ainsi que la vitesse de son mouvement La table 458 d'axe Z est montée dans une position verticale, imposant donc au moteur d'entraînement 470 d'axe Z une force qui est

équilibrée par une paire de bobines à ressort 466 respecti-

vement associées à des câbles 472 passant sur les bobines 466 et fixés à la table 458 de l'axe Z par des moyens convenables par exemple par une vis 468 La table 458 d'axe Z peut selon une forme de réalisation donnée à titre d'illustration de la présente invention prendre la forme d'une table fabriquée par Design Components, Inc sous leur

désignation SA 100 Le couplage entre le moteur d'entraîne-

ment 470 d'axe Z et la table 458 d'axe Z peut à titre d'illustration prendre la forme des composants fabriqués

par Shaum Manufacturing, Inc, sous leur désignation "Heli-

Cal" nos 3477-16-8 et 5085-8-8 Le moteur d'entraînement 470 d'axe Z peut à titre d'illustration prendre la forme d'un contrôleur asservi à courant continu tel que celui que fabrique Control Systems Research, Inc sous la

désignation SM 706 RH.

Un système d'alimentation en argon 473 est représenté sur la figure 20, devant délivrer un courant de gaz inerte convenable, par exemple de l'argon, à la chambre de soudaae 108 et à l'ensemble de lentilles 204 du laser avec des débits variables et sélectionnés Le soudage par laser de matériaux volatils comme du Zircaloy qui sert, fabriquer les cloisons intérieures et les parois extérieures de grille 20 et 22, doit être effectué en atmosphère inerte

étant donné la nature fortement réactive du Zircaloy vis-à-

vis de l'oxygène, de l'azote et de l'eau Des tests de soudage ont montré que l'application d'un courant de gaz inerte au voisinage immédiat de la zone de soudage d'une pièce ne constituait pas un écran suffisant par rapport à l'oxygène et à-l'eau pour produire des soudures ayant une qualité élevée pouvant supporter l'environnement hostile d'un réacteur nucléaire sans défaillance Le système d'alimentation en argon 473,tel que représenté sur la figure 20 comprend la chambre de soudage 108 comme représenté plus en détail sur la figure 14, ainsi que l'ensemble des lentilles de focalisation 204 du laser Le système

d'alimentation en argon 473 comprend un réservoir d'alimen-

tation en argon 474 qui est relié à une vanne 476 séparant le réservoir d'alimentation en argon 474 du reste du système 473 Cette vanne 476 est maintenue en position complètement ouverte lorsqu'il est nécessaire d'arrêter la totalité du système L'argon s'écoule depuis le réservoir 474 à travers la vanne 476 jusqu'à un régulateur 478 qui établit dans le système une pression qui-ne doit pas excéder un niveau maximal, par exemple 3,5 atm Il est envisagé de contrôler le débit d'argon appliqué à chaque chambre de soudage 108 a et 108 b et l'ensemble des lentilles de focalisation 204 du laser à une pluralité de valeurs différentes selon que la grille 16 est en cours de chargement dans la chambre 108, que la chambre 108 est en cours de purge ou qu'une opération de soudage est en cours Par exemple, la purge de la chambre de soudage 108-nécessite un débit relativement élevé de gaz inerte et à ce moment la pression ne devrait pas dépasser le niveau maximal Pour cela une soupape de sûreté 482 est associée à une tubulure 480 pour recevoir le débit de gaz et le distribuer à chacun des contrôleurs de débit massique -484, 486 et 488 Les

contrôleurs de débit massique 484, 486 et 488 sont respecti-

vement reliés à la chambre de soudage 108, à la monture

tournante 242 et à l'ensemble des lentilles 204 du laser.

En particulier, un débit contrôlé de gaz est appliqué à partir du contrôleur de débit massique-484 par l'intermédiaire d'une conduite souple 490 à l'ouverture d'alimentation en argon 338 de façon à ce que l'argon soit orienté vers chacun des tubes de la tubulure 336 comme représenté sur la figure 15 De la même manière, le débit de gaz venant du contrôleur de débit massique 486 est dirigé par l'intermédiaire de la conduite souple 490 vers l'ouverture d'alimentation en argon 500 comme représenté sur les figures 15 et 18 de façon à ce que l'argon traverse les conduites 512 et 514 et sorte

par les ouvertures de sortie 506 de la monture tournante 242.

Il est bien entendu que les conduites souples 490 sont ins-

tallées pour permettre le mouvement de la chambre de

soudage 108 entre ses positions à l'intérieur et à l'exté-

rieur de l'armoire 104 grâce à la table coulissante 262.

Le courant de gaz est orienté depuis le contrôleur de débit massique 488 par une conduite souple 490 vers l'ensemble des lentilles 204 du laser et en particulier vers l'ouverture d'arrivée d'argon 448 de façon à ce que l'argon soit orienté par l'intermédiaire du conduit 450 et d'un pluralité de jets 452 dans l'espace qui se trouve

immédiatement au-dessous de la lentille de focalisation 202.

Ce courant d'argon évite les oxydes en particules de

dimensions inférieures au micron qui sont produites au mo-

ment du soudage par laser à l'intérieur de la chambre de

soudage 108 de contaminer la lentille 202.

Le capteur d'humidité (H 20) 410 est installé à l'intérieur de la chambre de soudage 108 et couplé à un moniteur d'humidité 492 L'opérateur et la CNC 126 vérifient le niveau d'humidité à l'intérieur de la chambre de soudage 108 pendant les opérations de purge et de soudage, de façon à ce que le soudage par laser soit inhibé si la teneur

en humidité dépasse un niveau spécifié, par exemple 10 ppm.

En outre, un capteur d'oxygène 496 est disposé dans la plaque d'étanchéité 156 afin d'échantillonner l'argon

* entraîné dans l'ouverture périphérique entre le bord supé-

rieur 331 de la chambre de soudage 108 et la plaque d'étanchéité 156 Il faut comprendre que la sortie du capteur d'oxygène 496 sert aussi à donner une indication de la teneur en

azote de l'air à l'intérieur de la chambre 108 La sur-

veillance de l'atmosphère à l'intérieur de la chambre de soudage 108 commence au moment o la chambre de soudage 5108 est placée dans sa première position ou position de soudage Le capteur d'oxygène ainsi que le moniteur 496 comprennent chacun une entrée de gaz d'étalonnage de façon à ce qu'un courant direct de gaz soit appliqué au capteur 496 La sortie du capteur 496 est couplée à un analyseur d'oxygène 494 dont la sortie exprimée en parties par million (ppm) peut être affichée sur l'appareil de mesure du moniteur

498 La CNC 126 peut être programmée comme cela sera indi-

qué plus loin de façon à ce que la séquence de soudage ne soit pas déclenchée avant que le niveau d'oxygène ne soit inférieur à une valeur programmée, par exemple 7 ppm Au

cours du soudage, l'échantillonnage de l'oxygène est'auto-

matiquement interrompu pour éviter de contaminer le capteur

496 par les débris du soudage.

Le système d'alimentation en argon 473 applique à courant de gaz inerte, par exemple de l'argon avec un débit sensiblement constant dans la chambre de soudage 108 de

façon à maintenir une atmosphère sensiblement pure à l'inté-

rieur de la chambre, c'est-à-dire au-dessous des limites de contamination en oxygène et en eau définies ci-dessus Le débit varie selon-que le système de soudage par laser 100 et en particulier sa chambre de soudage 108 sont dans leur cycle de chargement et de déchargement, dans leur cycle de purge ou dans leur cycle de soudage, Comme on le verra plus loin, la CNC 126 associée à la chambre de soudage 108 commande directement le débit massique des contrôleurs 484, 486 et 488, selon l'une quelconque valeur parmi une pluralité de débits En particulier, quatre potentiomètres sont montés sur chacun des contrôleurs de débit massiques La CNC 126 actionne un potentiomètre sélectionné pour établir le débit de gaz

nécessaire à chacun des cycles de chargement et de déchar-

gement, de purge et de soudage Pour modifier le débit programmé, la CNC 126 adresse le potentiomètre, ce qui

permet à l'opérateur d'ajuster ce potentiomètre et d'obte-

nir le débit désiré Le débit est ensuite affiché sur un indicateur numérique convenable du contrôleur Les contrô-

leurs de débit massique sont étalonnés en litres normali-

sés par minute (SLPM).

Au moment de l'ouverture de la chambre de soudage 108 pour charger et décharger une grille 16, la chambre de soudage 108 devrait être glissée sur la table coulissante 262 par rapport à la plaque d'étanchéité 156 plutôt que la plaque d'étanchéité 156 basculée en l'ouvrant comme une porte Cette technique de glissement réduit la turbulence air/argon et réduit au minimum les courants d'air qui auraient sinon tendance à mélanger l'air avec de l'argon dans la chambre 108 Au cours du cycle de chargement/ déchargement, le débit d'argon est fixé à une valeur faible de façon à maintenir une atmosphère d'argon aussi pure que possible, typiquement de l'ordre de 30 pieds cubes à l'heure ( 0,85 m 3/h) Un débit élevé pendant le cycle de chargement/déchargement provoquerait une turbulence qui

pourrait entraîner de l'air dans la chambre de soudage 108.

Le chargement/déchargement de la grille 16 devrait être effectué au moyen d'un dispositif mécanique de serrage comme celui qui est décrit dans la demande de brevet déposée ce même jour au nom de la demanderesse pour"APPAREIL DE SAISIE ET DE

MANIPULATICN DE PIECES D'USINAGE POUR SYSTEMES DE SOUDAGE AU LASER ET

AUTRES SYSTEMES ANA Uc XUES" S' il ne dispose pas d'un tel dispositif, l'opérateur devrait introduire ses mains dans la chambre 108 et augmenterait ainsi le mélange air/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 ramenée à sa première position, c'est-à-dire sa position de soudage, au-dessous de la plaque d'étanchéité 156, les contrôleurs de débit massique 484 et 486 sont contrôlés par leur CNC 126 pour réaliser un débit relativement fort de gaz inerte de l'ordre de 400 pieds cubes/heure ( 1,13 m 3/h) de sorte qu'une chambre de soudage 108 comme celle qui est représentée sur la figure 16 et qui a des dimensions sensiblement carrées de 35,6 cm x 40,6 cm x 40,6 cm, puisse être purgée jusqu'à un niveau d'oxygène inférieur à 10 ppm en une minute environ. Lorsque le cycle de purge est terminé, le système de soudage par laser 100 et en particulier sa CNC 126 est préparé à lancer le cycle de soudage par laser, au cours duquel un débit de gaz nettement abaissé et contrôlé par les contrôleurs de débit massique 484 et 486 peut être introduit dans la chambre de soudage 108 Les pompes d'échantillonnage du gaz de soudage alimentant-le capteur d'oxygène 496 sont aussi automatiquement arrêtées de façon

à éviter leur contamination par les débris du soudage Un débit relativement faible,de l'ordre de 0,85 m 3/heure a été jugé

suffisant pour maintenir l'atmosphère de la chambre de soudage au-dessous des niveaux de pureté définis ci-dessus Comme représenté sur les figures 14 et 15, l'argon est introduit par les tubes 336 de la tubulure et circule à travers la plaque de diffusion 330 pour former un débit laminaire du gaz qui fait flotter l'air en

l'éliminant de la chambre de soudage 108 La densité supé-

rieure d'argon et le débit sensiblement constant de ce gaz

expulse effectivement l'air de la chambre de soudage 108.

La plaque de diffusion 330 est fabriquée en fibres d'acier inoxydable fritté, la densité de la plaque est d'environ % et son épaisseur de 3,2 mm environ En outre, la plaque de diffusion 330 recouvre sensiblement toute la section inférieure de la chambre de soudage 108 avec une

structure-support non diffugante aussi petite que possible.

Etant donné que la surface de la plaque de diffusion diminue avec la section de la chambre 108, la durée de la purge et la quantité d'argon nécessaire pour-purger la chambre de soudage 108 de l'air qu'elle contient augmentent, ceci est un paramètre important lorsque l'on doit fabriquer des grilles 16 en grande série En outre, la plaque de diffusion 330 doit être scellée de façon efficace sur les côtés de la chambre de soudage 108 de façon à forcer l'argon incident à diffuser à travers la plaque et non simplement à contourner la plaque 330 et à monter le long des parois 327 et 329 La barre de maintien 334 est disposée sur la surface périphérique supérieure de la plaque de diffusion 330 pour empêcher celle-ci de se dévier sous l'effet des forts débits de gaz qui risqueraient sinon de déformer la plaque 330 De multiples arrivées de gaz prenant la forme d'une paire de tubes 336 favorisent la répartition du gaz à l'intérieur de la chambre de soudage 108. De la même manière, l'ensemble des lentilles 204 à laser n'a pas besoin d'être étanche par rapport au capot

422 L'écart qui les sépare constitue une ouverture per-

mettant au gaz argon de s'échapper de la chambre de soudage 108 lorsque l'on emploie un fort débit d'argon pour purger la chambre de soudage 108 de l'air Puisque tous les gaz diffusent les uns dans les autres, un débit constant de gaz est particulièrement nécessaire pendant les cycles

de soudage et de purge pour maintenir une atmosphère pure.

Bien qu'un petit écart soit de préférence nécessaire entre la chambre 108 et la plaque d'étanchéité 156, aussi bien qu'entre le capot 422 et l'ensemble des lentilles 204 du laser, le reste de la chambre de soudage 108 doit être exempt de toute fuite Alors que l'argon est plus lourd que l'air et aurait tendance à s'échapper par les fuites de la chambre 108, de l'air pourrait également pénétrer dans la chambre 108 par le même trou en contaminant ainsi

l'atmosphère à l'intérieur de la chambre de soudage 108.

En se référant maintenant à la figure 22, on peut voir un schéma de principe fonctionnel du système de commande

par ordinateur 124 et en particulier de la commande numé-

rique par ordinateur droite (CNC) 126 a et comment est réalisée sa connexion avec l'autre CNC 126 b représentée uniquement par un seul rectangle sur le schéma A cet égard, il faut savoir que l'autre CNC 126 b est exactement

constituée des mêmes éléments que la CNC 126 a comme repré-

senté sur la figure 22 La CNC 126 a est constituée d'une unité centrale de traitement (CPU) et d'une mémoire repérée par le repère 560 Dans une forme de réalisation de la présente invention donnée à titre d'illustration, la CNC 126 et en particulier son unité centrale 560 peuvent prendre la forme d'un ordinateur fabriqué par l'auteur de la présente invention sous le numéro 2560 L'unité centrale 560 comprend une mémoire à noyau de 64 K et convient particulièrement bien dans son architecture et dans sa programmation à une commande de machine On sait qu'une CNC standard 2560 comprend un logiciel principal de supervision appelé ici soit système principal des boucles de taches, soit programme d'exploitation, qui

agit sur la nature d'un programme d'exécution pour sur-

veiller le fonctionnement de la totalité du système Dans la structure des données telle qu'elle est établie dans le modèle de CNC 2560, des jeux de codes, à savoir les codes S, T et M sont employés pour effectuer des opérations

spéciales adaptées auxquelles la CNC 2560 se prête parti-

culièrement bien En particulier, un programme de pièces est programmé avec les codes M, S et T qui appellent ou commandent des sous-programmes appelés ici sous-programmes d'application de façon à ce que des fonctions sélectionnées comprenant le contrôle du débit d'argon et le choix d'un mode particulier de soudage soient exécutées En outre, le programme de pièces est programmé au moyen de codes X, Y et Z qui contrôlent le mouvement communiqué par les moteurs d'entraînement 294 et 296 X et Y à la pièce et par le moteur d'entraînement 570 de Z à l'ensemble des lentilles 204 du laser En particulier, les codes X et Y définissent l'amplitude du mouvement qui doit être communiqué à la pièce ayant la forme d'une grille 16 pour barreaux de combustible ou bien la destination à laquelle doit arriver cette pièce entre les opérations de soudage De la même manière, le code Z contrôle l'amplitude du mouvement qui doit être communiqué à l'ensemble à lentilles 204 du laser de façon à ce que le faisceau laser 178 soit focalisé sur la grille 16 pour barreaux de combustible En particulier, les codes Z sont nécessaires pour effectuer les soudures le long des encoches 40, au cours desquelles la monture tournante 242 est tournée en dehors de son plan normal perpendiculaire au faisceau laser 178 et au cours desquelles il est donc nécessaire de refocaliser l'ensemble des lentilles 204 du laser En outre, la mémoire de l'unité centrale 560 possède une zone de stockage spéciale appelée zone de stockage des programmes de pièces, qui permet de stocker le programme de pièces qui sera exécuté par le programme du système d'exploitation Comme on le verra dans les explications qui suivent, le programme de pièces désigne essentiellement les opérations de la procédure de soudage dans une atmosphère contrôlée inerte et il est plus spécifiquement programmé au moyen des codes M, S et T de façon à ce que le mode de soudage et le débit de courant d'argon soient contrôlés efficacement La zone de stockage des programmes de pièces garde en mémoire le programme de pièces tel qu'il est défini ci-dessous à l'aide de la figure 23 et les sous-programmes d'application concernant cette spécification sont définis dans la figure 24 Le programme de pièces est introduit dans la mémoire de l'unité centrale

560 au moyen d'une unité à bande magnétique 586 par l'inter-

médiaire de l'interface 590; dans une forme de réalisation de la présente invention donnée à titre d'illustration, l'unité à bande magnétique 586 peut prendre la forme de l'unité fabriquée par Qantex sous le numéro 220 Le programme de pièces-peut aussi être stocké sur une bande perforée et introduit par l'intermédiaire d'un lecteur de bande 584 par l'intermédiaire d'une interface à micro- processeur 588; à titre d'illustration, le lecteur de

bande perforée 584 peut prendre la forme du lecteur fabri-

qué par Decitex En outre, l'interface à micro-processeur 588 permet aussi d'afficher des messages de données sur l'écran 133 De plus, différents paramètres peuvent être introduits dans la mémoire de l'unité centrale 560 par l'opérateur au moyen d'un clavier alphanumérique 131 par

l'intermédiaire de l'interface 588 Le clavier alphanumé-

rique 131 et l'écran 133 sont montés dans les armoires

d'ordinateur 129 a et 129 b comme représenté sur la figure 4.

Comme représenté sur les figures 21 A et 21 b, l'unité

centrale 560 est associée par l'intermédiaire d'une plu-

ralité de cartes de commande et de contrôle 566, 568 et 570 des axes en boucles fermées respectivement associées aux moteurs d'entraînement 294 et 296 X et Y, et au moteur d'entraînement 470 de l'axe Z Il est bien compris que chacun des moteurs d'entraînement est associé avec son tachymètre et son résolveur pour donner une indication de la vitesse du déplacement ainsi que de la distance parcourue de façon à pouvoir effectuer un contrôle extrêmement précis du mouvement des tables 290, 292 et 458 des axes X, Y et Z. En outre, le signal de sortie de commande tel qu'il est délivré par la carte de commande 566 est appliqué à un amplificateur asservi 567 afin d'être comparé avec un signal indicatif de la vitesse du moteur, pour obtenir un siganal de sortie qui actionne le moteur d'entraînement 296 de Y. Comme représenté schématiquement, chacun des moteurs 294, 296 et 470 est associé à une vis sans fin 295, 297, et 471 qui assure l'entraînement des tables correspondantes 290, 292 et 458 ' de X, Y et Z Un jeu de commutateurs limites 572 est associé à la vis sans fin 295 pour détecter la position de cette vis et donc la position X de la table 290 et pour délivrer des signaux à l'unité centrale 560 au

moyen d'une interface d'entrée et de sortie 562 En parti-

culier, les commutateurs limites 572 a et 572 c délivrent des signaux de sortie indiquant que la table 290 de X a été placée aux limites les plus en avant et les plus en arrière de sa course, tandis que le commutateur limite 572 b indique que la table 290 de X est placée dans sa position de repos o elle se trouve en une position de référence par rapport au faisceau laser 178 Un jeu analogue de commutateurs limites est associé à la vis sans fin 471 entraînant la table 458 de l'axe Z Un jeu de commutateurs limites 574 a, b et c est associé à la vis sans fin 297 entraînant la table 292 de Y; un quatrième commutateur limite 574 d est associé à la vis sans fin 297 pour détecter à quel moment la table de positionnement 292 de Y est placée

en sa position centrale, c'est-à-dire dans la position o -

la chambre de soudage 108 peut-être sortie de l'armoire 104.

Comme représenté sur les figures 21 A et 21 B, plusieurs périphériques sont associés à et contrôlés par l'unité centrale 560 au moyen d'interfaces optiquement isolées 562 et 564 En particulier, l'autre CNC 126 b échange un jeu de signaux de "établissement de communication" au moyen d'une liaison CNC 558 et de l'interface 562 avec l'unité centrale 560 de façon à ce que chacune des CNC 126 a et 126 b puisse demander et obtenir le contrôle du miroir de commutation 172 du faisceau en partage du temps Comme expliqué dans la demande de brevet déposée ce même jour au nom de la

demanderesse pour:"DISPOSITIF DE COMMANDE PAR CALCULATEUR D'UN AP-

AREIL D'USINAGE A LASER", chacune des deux CNC 126 a et 126 b peut exiger et par la suite contrôler le miroir de de commutation du faisceau de façon à orienter le faisceau laser 178 dans sa chambre de soudage 108 Après utilisation, la CNC 126 engendre un signal de libération du laser ce qui permet à l'âutre CNC 126 de demander et par la suite

de bloquer le laser pour son propre usage.

Le système à laser 102 peut dans une forme de réalisation de la présente invention donnée à titre d'illustration prendre la forme du système à laser fabriqué par Raytheon sous le numéro de modèle S 5500 qui est constitué d'une source d'alimentation pour laser 120 telle qu'elle est représentée sur la figure 4, ainsi que d'un

système de commande du laser 592 qui est couplé par l'inter-

face 562 à l'unité centrale 560 Comme représenté sur la figure 21 B, le système de commande du laser 592 est couplé au panneau d'affichage 132 du soudage par laser qui, comme -représenté sur la figure 4 est monté sur la source d'alimentation du laser 120 et représenté en détail sur la figure 22 A Le panneau d'affichage 132 du soudage par laser comprend un réseau de voyants et de touches qui commandent et affichent l'état du système à laser 102 et de son système de commande 592 Avant que le barreau laser 170 puisse être excité et émette son faisceau de rayonnement laser 177, les déclenchements du laser doivent être mis en service ou validés Une touche à voyant incorporé 600 sert

à appliquer la haute tension venant de la source d'alimen-

tation du laser 120 au réseau de formation des impulsions à condition que la source d'alimentation du laser-soit en son mode d'attente Lorsque la source d'alimentation du laser délivre une haute tension, la touche 600 HE LASER MARCHE s'allume Un voyant 602 OBTURATEUR OUVERT s'allume lorsque l'obturateur à bascule 190 est placé en position

ouverte et que l'obturateur de sécurité BRH 212 est égale-

ment en position ouverte, de façon à ce que le faisceau laser 177 soit dirigé vers l'une des deux chambres 108 et que la caméra de télévision 206 peut voir l'image de la grille 16 pour barreaux de combustible Un voyant AMORCAGE LASER 604 s'allume lorsque le barreau laser 170 émet des radiations laser, c'est-à-dire lorsque les lampes d'excitation 186 sont 62 - déclenchées, que l'obturateur 188 intérieur à la cavité est ouvert et que sa CNC 126 a obtenu le contrôle du système laser 102 Un voyant 608 de FAISCEAU COMMUTE VERS L'INTERIEUR s'allume lorsque le miroir 172 de commutation du faisceau est placé dans la position qui oriente le faisceau laser vers la chambre de soudage droite 108 a, tandis que le voyant de FAISCEAU COMMUTE VERS L'EXTERIEUR 612 s'allume lorsque le miroir 172 de commutation du faisceau est-dans l'autre position, c'est-à- dire que le faisceau

laser 177 est orienté vers l'autre chambre de soudage 108 b.

Un voyant 610 de GAZ APPLIQUE s'allume lorsqu'un débit

particulier du gaz argon a été sélectionné par sa CNC 126.

On appuie sur une touche 614 de MIROIR AU REPOS pour orienter le miroir 172 de commutation du faisceau dans sa position de repos ou position de référence On appuie sur une touche 616 de DECLENCHEMENT DES LAMPES pour valider les circuits de déclenchement des lampes du laser à condition que la haute tension laser ait été appliquée On appuie sur une touche d'ARRET HT LASER 618 pour couper la sortie -haute tension de la source d'alimentation laser 120 Les appareils 498 et 492 sont des appareils numériques qui affichent en permanence la teneur en oxygène-et la teneur

en eau à l'intérieur de la chambre de soudage 108.

Comme représenté sur les figures 21 A et 21 B, l'unité

centrale 560 délivre des signaux de commande par l'inter-

médiaire de l'interface 562 à isolation optique pour

actionner le système de commande du laser 592 En parti-

culier, des sorties d'interface sont appliquées au système de commande du laser 592 pour mettre en service ou hors service la sortie haute tension de la source d'alimentation , pour valider les déclenchements des lampes du laser, pour placer l'obturateur à bascule 190 et l'obturateur de sécurité BRH 212 en positions ouvertes pour initialiser

le processus de soudage, pour sélectionner un mode parti-

culier de soudage par laser en fonction du code choisi entre les codes-M 51 à M 54, pour fixer la fréquence des impulsions (FREQUENCE DE REPETITION) telle qu'elle est déduite du code T, pour fixer le niveau de puissance déduit du code S, pour fixer la largeur des impulsions, et positionner le miroir 172 de commutation du faisceau. Des signaux développés par le système de commande du laser 592 et indiquant la fin d'une opération de soudage ainsi que l'état du laser sont développés par le système de commande du laser 5,92 pour être appliqués par l'intermédiaire de

l'interface à isolation optique 562 à l'unité centrale 560.

En cas de génération de signaux d'arrêt d'urgence, les

opérations du système de soudage-par laser 102 et-en parti-

culier du système de commande du laser 592 peuvent être

arrêtées d'urgence.

En outre, des signaux sont développés par l'unité centrale 560 et transmis par l'interface à isolation-optique 562 pour commander le mécanisme d'ouvertÈure de la porte 234 comme représenté sur la figure 7 de façon à soit ouvrir, soit fermer les portes 114 de l'armoire 104 Des signaux de verrouillage

ou de déverrouillage de la chambre de soudage 108 sont appli-

qués et sont en particulier appliqués à chacun des ensembles de repérage avant et arrière 284 et 286 qui sont représentés sur la figure 9 Les signaux de sortie sont déduits des ensembles 57-2, 574 et 576 de commutateurs limites et sont appliqués à l'interface 562 Des signaux sont également appliqués à un système de refroidissement par eau du laser 620 Les lampes à éclair ou lampes d'excitation du laser 186 et la cavité qui est définie par les miroirs 182 et 184 sont refroidies par le système de refroidissement à eau en boucle fermée qui applique de l'eau propre, pure et à une température régulée, sous la pression et le débit voulus Bien que cela ne soit pas représenté, il est bien entendu dans la technique correspondante que le système de refroidissement à eau du laser comprend une pompe, un échangeur de chaleur eau-eau, un réservoir, un appareil de déionisation; un filtre et un régulateur de température La chaleur dégagée par le barreau laser 170 et par l'absorbeur de faisceau 194 est comuniquée à l'eau et éliminée du système En outre, un signal de commande est appliqué à la lampe 428 de l'ensemble de lentilles 204 du laser pour éclairer la grille 16 pour barreaux de combustible, de façon à ce que le système de positionnement 288 de X-Y puisse être ajusté soit le long de l'axe X, soit le long de l'axe Y pour aligner le point de départ de la grille 16 pour barreaux de combustible par

i O rapport au faisceau laser 178.

Des signaux d'entrée sont délivrées par la sonde à oxygène 496 et le capteur d'humidité 410 qui sont placés par rapport à la chambre de soudage 108 de façon à délivrer des signaux analogiques indiquant en parties par million la teneur en oxygène et en eau dans l'atmosphère de la chambre de soudage De la même manière, la pile-thermoélectrique 218 placée à l'intérieur du tube-écran 216 délivre un signal analogique indicatif de la puissance que le faisceau laser 178 lui applique Les sorties de la sonde 496, du capteur 20410 et de la pile thermoélectrique 218 sont appliquées à des voltmètres numériques correspondants 578, 580 et 582 qui convertissent les signaux d'entrée analogiques en signaux numériques correspondants qui seront appliqués par l'intermédiaire de l'interface à isolation optique 564 à l'unité centrale 560 L'interface 564 applique des signaux appropriés de sélection d'appareils de mesure à chacun des voltmètres numériques 578, 580 et 582 de façon à n'appliquer qu'un seul signal numérique à la fois à l'unité

centrale 560 par l'intermédiaire de l'interface 564 Selon.

301 e fonctionnement du système de soudage par laser 100, l'unité centrale 560 applique des signaux par l'intermédiaire de l'interface à isolation optique 564 à chacun des contrôleurs de débit massique 488, 484 et 486 pour contrôler le débit d'argon respectivement appliqué à l'ensemble des 351 entilles 204 du laser, la monture tournante 242 et la chambre de soudage 108 De manière similaire, des signaux sont appliqués au moteur 388 de l'axe B, de façon que la roue de positionnement 358 et la monture tournante 242 puissent tourner Comme cela a été expliqué ci- dessus, la position angulaire de la roue de positionnement 358 est détectée par la pluralité des commutateurs de proximité 402 a-d qui délivrent un signal binaire appliqué par

l'interface 564 à l'unité centrale 560.

En se référant maintenant à la figure 22 B, on peut voir le panneau fonctionnel de la machine (MFP) 130 qui est monté dans l'armoire 129 de l'ordinateur comme représenté sur la figure 4 de façon à délivrer, selon les indications de la figure 21 A, des entrées à l'unité centrale 560 par l'intermédiaire de l'interface à isolation optique 564 On va maintenant définir les différentes fonctions de commande qui sont appliquées par les touches et les commutateurs sélecteurs du panneau fonctionnel de la machine 130 La touche ARRET D'URGENCE 680 est actionnée par l'opérateur

en cas d'urgence pour mettre hors service la CNC 126.

Lorsque cette touche est enfoncée, toutes les sorties numériques provenant de l'unité centrale 560 sont invalidées

et tous les systèmes auxiliaires comme le système d'alimen-

tation en argon 473, le système à laser 102, et les moteurs 294 et 296 de X et Y ainsi que le moteur 470 de Z sont arrêtés Une touche de COMMANDE EN SERVICE 668 est actionnée pour amener la CNC 126 à son état de service au cours duquel la tension d'alimentation est appliquée aux différents éléments logiques et les différents registres de données sont effacés Lorsque l'on appuie sur la touche 668 et qu'on la maintient enfoncée, les lampes éclairant de l'arrière différentes touches du panneau fonctionnel de la

machine 130 sont excitées à titre de mesure de vérification.

Une touche ANNULATION 656 est actionnée pour annuler la CNC 126 et en particulier pour annuler toutes les commandes actives qui ont été stockées dans le tampon de programme

enregistré de l'unité centrale 560 et les sorties sélection-

nées de cette unité centrale sont ramenées à l'état initial.

Les codes M et G qui avaient été définis au cours du programme des pièces sont ramenés à l'état initial Au cours de l'exécution des différents programmes, la touche 656 s'allume pour demander à l'opérateur d'effectuer une fonction d'annulation Une touche MESSAGE 638 s'allume périodiquement ou clignote pour signaler qu'il existe un

message de diagnostic à afficher sur l'écran cathodique 133.

Lorsque l'opérateur appuie sur cette touche, tous les messages de diagnostic actifs sont effacés de l'écran et la touche d'allumage des voyants 638 est désactivée Un voyant de TEST I 636 s'allume pour signaler que la chambre de

soudage 108 est disposée dans sa seconde position, c'est-à-

dire sa position sortie ou position d'étalonnage et que l'eau de refroidissement appliquée à la pile thermoélectrique 218 a été mise en service Une touche 666 d'ASSERVISSEMENT MARCHE est actionnée par l'opérateur pour appliquer la tension alternative aux moteurs d'entraînement 294 et 296 des axes X et Y et au moteur d'entraînement 470 de l'axe Z et elle s'allume lorsque ces moteurs d'entraînement sont actifs Une touche de GOUJONS SORTIS 634 est enfoncée et maintenue enfoncée par l'opérateur pour actionner les ensembles de repérage avant et arrière 284 et 286 de façon à ce que leurs goujons de repérage 316 et 319 soient dégagés pour libérer la table coulissante 262 en vue d'un mouvement ultérieur La CNC 126 doit être en mode MANUEL pour permettre cette fonction La touche GOUJONS RENTRES 652 s'allume lorsque les goujons de repérage 316 et 319 sont complètement

retirés.

Quand l'opérateur appuie sur la touche GOUJONS RENTRES 652 et la maintient enfoncée, les ensembles de repérage avant et arrière 284 et 286 placent leurs goujons de repérage 316 et 319 dans les ouvertures de positionnement ménagées dans la table coulissante 262 De la même manière, la CNC 126 doit être en mode MANUEL pour permettre cette fonction Lorsque les goujons de repérage 316 et 319 sont

complètement introduits dans leurs ouvertures de position-

nement, la touche 652 s'allume L'opérateur appuie et maintient enfoncée une touche 632 de PORTE OUVERTE pour actionner le mécanisme d'ouverture de porte 234 La CNC 126 doit être en mode MANUEL pour permettre l'exécution de cette fonction; lorsque la porte 114 a été complètement ouverte, la touche PORTE OUVERTE 632 s'allume Une touche 650 de PORTE FERMEE est enfoncée et maintenue enfoncée pour commander au mécanisme d'ouverture de porte 234 de fermer la porte de la chambre 114 La CNC 126 doit être en mode MANUEL pour permettre cette fonction Lorsque la porte de l'armoire 114 est en position complètement fermée, la touche PORTE FERMEE 650 s'allume;-L'opérateur appuie sur une touche 630 de CHAMBRE OUVERTE et la maintient enfoncée pour activer le moteur d'entraînement 266 de la glissière de façon à ce que la table coulissante 262 et sa chambre de soudage 108 soient amenées dans leur seconde position ou position sortie Pour entraîner la table coulissante 262, la CNC 126 doit être en mode MANUEL, l'ensemble des lentilles 204 du laser doit être complètement rétracté ce que doit détecter le commutateur limite 576 b et la table de position nement 292 de Y doit être en position centrale ce que doit détecter le commutateur limite 574 d Lorsque la table coulissante 262 a été placée dans sa seconde position ou

position sortie, la touche 630 de CHAMBRE OUVERTE s'allume.

De la même manière, l'opérateur appuie sur une touche 650 de PORTE FERMEE et la maintient enfoncée pour actionner le moteur d'entraînement 266 de la table coulissante dans la direction opposée et ramener la table coulissante 262 à sa première position ou position de soudage Pour entraîner la table coulissante 262 vers l'intérieur, la CNC 126 doit être en mode MANUEL, l'ensemble des lentilles 204 du laser complètement rentré, la porte 114 ouverte, les ensembles de repérage avant et arrière 284 et 286, actionnés de façon

*à retirer leurs goujons de repérage et la table de posi-

tionnement 292 de Y centrée Lorsque la table coulissante 262 a été disposée dans sa première position ou position de soudage, la touche 650 PORTE FERMEE s'allume. Une touche MAINTIEN DE L'AVANCE 660 est enfoncée à l'origine pour commander la fonction MAINTIEN DE L'AVANCE, de façon à couper l'alimentation de chacun des moteurs

d'entraînement 294, 296 et 470 de X, Y et Z; en consé-

loquence, le mouvement de la chambre de soudage 108 le long

de ces axes X ou Y, sauf le mouvement de la monture tour-

nante 242 autour de son axe B, et le mouvement de l'ensemble

204 des lentilles du laser le long de son axe Z sont inhibés.

Lorsque l'on appuie une seconde fois sur la touche MAINTIEN DE L'AVANCE 660, la fonction de MAINTIEN DE L'AVANCE est supprimée, ce qui permet à la chambre de soudage 108 de se déplacer le long de ses axes X et Y et à l'ensemble des lentilles 204 du laser de se déplacer le long de son axe Z. L'opérateur agit sur une touche 658 de DEMARRAGE DU CYCLE pour initialiser l'exécution des données du programme de pièces lorsque la CNC 126 est dans l'un des modes AUTO,

CYCLE UNIQUE ou MANUEL d'introduction des données ^DI.

La touche 658 de DEMARRAGE DU CYCLE s'allume lorsque la

CNC 126 exécute les données du programme de pièces.

L'opérateur doit appuyer sur une touche MANUEL 678 pour amener la CNC 126 en mode de fonctionnement MANUEL Lorsque

la commande CNC est en mode MANUEL, la touche M 4 ANUEL 678-

s'allume L'opérateur appuie sur une touche 676 MDI UNIQUE pour placer la CNC 126 en mode manuel d'introduction unique des données MDI; lorsque la CNC est en mode UNIQUE MDI, la touche 676 s'allume Le mode UNIQUE MDI est un outil de diagnostic et lorsque cette fonction est introduite, l'opérateur a la possibilité d'introduire des pas d'un programme de pièces au clavier 131 dans une zone désignée ou tampon de la mémoire de l'unité centrale Lorsque l'opérateur appuie sur la touche DEMARRAGE DE CYCLE 658, le programme introduit est lu et exécuté pas à pas Une touche 674 MDI CONTINU doit être enfoncée pour amener la CNC 126 en mode de fonctionnement MDI CONTINU Le mode MDI CONTINU est semblable au mode MDIUNIQUE, mais lorsque l'opérateur

appuie sur la touche de DEMARRAGE DU CYCLE 658, le pro-

gramme introduit par l'opérateur est totalement lu comme si la commande était en mode automatique L'opérateur appuie sur une touche CYCLE UNIQUE 672 pour amener la CNC 126 en mode de CYCLE UNIQUE et lorsqu'elle est dans ce mode, la touche 672 s'allume L'opérateur appuie sur une touche AUTO 670 pour amener la CNC 126 en mode AUTOMATIQUE de fonctionnement et lorsque la CNC est dans ce mode, la touche

AUTO 670 s'allume.

Un commutateur sélecteur de % AVANCE 682 possède douze positions qui donnent une priorité manuelle sur la vitesse d'avance à laquelle les moteurs d'entraînement 294 et 296

de X et Y entraînent respectivement les tables de position-

nement 290 et 292 en X et Y Comme cela a déjà été indiqué, la vitesse d'avance est variable par incrément de 10 % entre % et 120 % selon la position du commutateur du pourcentage d'AVANCE 682 Un commutateur sélecteur de MODE PAS A PAS 684 possède sept positions pour sélectionner l'un des MODES PAS A PAS suivant le long des axes: RAPIDE, LENT, 1,000, 0, 1000, 0,0100, 0,0010 et 0,0001 Les modes RAPIDE et LENT sont des modes pas à pas du type "coulé" au cours desquels un mouvement sensiblement continu est communiqué aux tables de positionnement 290 et 292 de X et Y, tandis que dans les autres modes, des mouvements par incrément d'une longueur désignée sont communiqués aux tables de positionnement 290 et 292 de X et Y L'opérateur appuie sur une touche 622 ENIMTE X pour entraîner un mouvement pas à pas le long de l'axe X dans la direction moins ou dans le module de

positionnement 106, c'est-à-dire dans une direction ascen-

dante comme représenté sur la figure 9 L'opérateur appuie sur une touche 640 SORTIE X pour provoquer un mouvement pas à pas le long de l'axe X dans la direction plus ou vers l'extérieur du module de positionnement 106, c'est-à-dire

un mouvement descendant comme représenté sur la figure 9.

L'oérateur appuie sur une touche 624 Y GAUCHE pour provoquer un mouvement pas à pas le long de l'axe Y dans la direction plus ou gauche, c'est-àdire que la chambre de soudage 108

est déplacée vers la gauche comme représenté sur la figure 9.

L'opérateur agit sur une touche 642 Y DROITE pour provoquer un mouvement pas à pas le long de l'axe Y dans la direction moins ou direction DROITE, c'est-à-dire que la chambre de soudage 108 est déplacée vers la droite comme représenté

sur la figure 9.

L'opérateur agit sur une touche 626 MONTEE Z pour provoquer un mouvement pas à pas le long de l'axe Z dans

la direction moins; c'est-à-dire que le moteur d'entraîne-

ment 470 de l'axe Z est excité de façon à entraîner la table 458 de l'axe Z dans la direction moins ou MONTEE comme représenté sur la figure 7 L'opérateur agit sur une touche 644 DESCENTE Z pour provoquer un mouvement pas à pas le long de l'axe Z dans la direction plus, au cours duquel la table 458 de l'axe Z et l'ensemble des lentilles 204 du laser porté par cette table sont disposés dans une direction plus ou DESCENTE comme représenté sur la figure 7 Une touche B CW 628 permet de provoquer un mouvement le long de l'axe B dans le sens plus ou dans le sens des aiguilles d'une montre

de la monture si la CNC 126 est en mode MANUEL En parti-

culier, lorsque l'opérateur agit sur la touche 628, le moteur d'entraînement 388 par rapport à l'axe B est commandé pour faire tourner la roue de positionnement 358 dans le sens des aiguilles d'une montre comme représenté sur la figure 7 Une touche B CCW 646 permet de commander un mouvement dans le sens inverse des aiguilles d'une montre ou direction moins par rapport à l'axe B si la CNC 126 est en mode MANUEL En particulier, le moteur d'entraînement 388 par rapport à l'axe B est commandé de façon à entraîner la roue de positionnement 358 dans le sens inverse des aiguilles

d'une montre comme représenté sur la figure 7.

Le procédé de soudage des cloisons intérieures des grilles 20 ensemble et avec les parois extérieures de grille 22 et de la grille résultante 16 avec les manchons de guidage 36 a été défini ci-dessus en se reportant aux figures 3 A à 31; ces figures illustrent-la série des mouvements de la grille 16 pour barreaux de combustible le long de chacun de ses axes X, Y et Z pour qu'elle soit positionnée correctement par rapport au faisceau laser 178 et que chacune des soudures d'intersection 32, les soudures d'angle 30, les soudures d'encoche et de languette 34-et les

soudures le long des encoches 40 puissent être effectuées.

Les cloisons intérieures et parois extérieures de grille 20 et 22 sont assemblées pour constituer la grille 16 pour barreaux de combustible comme cela a été expliqué dans les demandes de brevet déposées ce mûme jour au nom de la demanderesse pour

"DISPOSITIF ET PROCEDE DE POSITIONNEENT DE JAMES ET DIAILETTES POUR DES

GRITTES DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE" et pour

DISPOSITIF, BANDE DE RETENUE ET PROCEDE POUR L'ASSEMBLAGE DE

GRILLES DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE" Ensuite, la grille 16 pour barreaux de combustible est placée sur la monture de soudage 542 représentée sur la figure 15 et décrite dans la demande de brevet déposée ce mëme jour au nam de la demanderesse pour

"PLAQUE DE SCUDAGE POUR UNE GRILLE DE SUPPORT DF BARRES DF COMBUSTIBLE

NUCLEAIRE", la monture de soudage 542 est à son tour fixée de façon amovible par des goujons de repérage 524 à la monture tournante 242 qui peut tourner à l'intérieur de la chambre de soudage 108 Comme celaa a déjà été expliqué, la grille 16 pour barreaux de combustible peut tourner autouz de son axe B de façon à amener cette grille 16 pour barreaux de combustible en une position o elle reçoit le faisceau laser 178 pour effectuer les soudures le long des encoches 40 Le système de positionnement 288 de X-Y est comrmandé de façon sélective pour déplacer lees tables de positionnement 290 et 292 de X et Y selon une séquence de pas élémentaires le long de leurs axes X et Y afin de placer la grllle 16 pour barreaux de combustible par rapport au faisceau laser 178,et à pouvoir effectuer les soudures d'intersection 32, puis après rotatin sur la monture tournante 242, les soudures 34 entre encoches et languettes et les soudures

d'angle 30 sont effectuées.

La commande de la machine au cours de ce processus est assurée par la CNC 126 et en particulier par l'unité centrale 560 qui comporte une mémoire dans laquelle sont stockés les programmes de pièces 700, que l'on va maintenant décrire en se reportant aux figures 23 A et 23 B Le programme de pièces 700 est introduit quand au pas 702, l'opérateur place la CNC 126 en mode automatique en appuyant sur la

touche AUTO 670 du panneau 130 des fonctions de la machine.

Ensuite, l'opérateur introduit une commande sur le clavier alphanumérique 131 du panneau pour demander l'exécution du programme de pièces Ensuite, l'opérateur appuie sur la touche 658 DEMARRAGE DE CYCLE Après, au pas 708, un code programmé M 81 appelle un sous-programme d'application de CHARGEMENT/DECHARGEMENT DE LA CHAMBRE pour commander le moteur d'entraînement 266 qui amènera la table coulissante 262 de sa première position de soudage à sa seconde position ou position sortie, afin que l'opérateur puisse charger une grille 16 pour barreaux de combustible assemblés mais pas encore soudée ainsi que sa monture de soudage 542 sur la monture tournante 242 La grille 16 pour barreaux de combustible et la monture de soudage 542 sont verrouillées par les goujons de repérage 524 en une position prédéterminée sur-la monture tournante 242 par rapport au faisceau laser 178 Le sous-programme de CHARGEMENT/DECHARGEMENT DE LA CHAMBRE est expliqué plus en détail en se reportant à la figure 24 A Au pas 710, l'opérateur charge la grille 16 pour barreaux de combustible et sa monture de soudage 542 sur la monture tournante 242, avec l'aide d'un manipulateur de chargement/déchargement identique à celui qui est décrit dans la demande de brevet déposée ce rûme jour au nom de la demanderesse pour: "APPAREIL DE SAISIE ET DE MNIPULATION DE PIECES D'USINAE POUR

SYSTEMES DE SCUDAGE AU LASER ET AUTRES SYSTEMES ANALO n UES".

A la fin du pas 708, l'exécution du programme de pièces est suspendue jusqu'au pas 712, l'opérateur appuie sur la touche 658 de DEMARRAGE DE CYCLE pour reprendre l'exécution

du programme de pièces Ensuite, le pas 714 appelle le sous-

programme d'application de UHARGEMENT/DECHARGEMENT pour

recharger la chambre 108 dans sa première position ou posi-

tion de soudage sous le aisceau laser 178 Lorsque la chambre a été repositionnée, un code M permet d'appeler le

sous-programme d'application de VERIFICATION DE L'ENVIRONNE-

MENT DE LA CHAMBRE, avant que la chambre de soudage 108 ne soit purgée des impuretés telles l'oxygène et l'eau par

introduction d'argon avec un débit relativement élevé par -

l'intermédiaire des tubes 336 et de la plaque de diffusion 330 pour que l'argon plus lourd déplace l'air en le faisant sortir par l'espace qui sépare le rebord 331 de la chambre de la plaque d'étanchéité 156 Le débit particulier d'argon est fixé par un code M qui règle le contrôleur de débit massique-484 de façon à établir un fort courant de gaz en direction de la chambre de soudage 108 De la- même manière, les contrôleurs de débit massique 486 et 488 associés à la monture tournante 242 et à l'ensemble des lentilles 204 du laser sont réglés à un plus fort débit pour accélérer la purge de la chambre de -soudage 108 Le code M particulier appelle le sous-programme d'application de SELECTION DU DEBIT DE GAZ comme on le verra par la suite au sujet de la figure 25 I Ensuite, le pas 716 du programme de pièces établit les codes M 91 pour faire tourner la monture tournante 242 et actionner en particulier le moteur de rotation 238 par rapport à l'axe B qui fait tourner la monture 242 En particulier, le code M 91 exécuté par le pas 716 commande le sous- programme d'application de ROTATION DE LA MONTURE comme on le verra plus en détail dans la figure 24 C. Le pas 718 sert à initialiser ou à appeler le sous-programme d'application de VERIFICATION D'ENVIRONNEMENT DE LA CHAMBRE pour surveiller l'atmosphère à l'intérieur de la chambre de soudage 108 en contrôlant sa teneur en oxygène et en eau et pour éviter de continuer l'exécution du programme de pièces avant que les niveaux d'oxygène et d'eau ne

soient au-dessous de niveaux prédéterminés.

Lorsque le pas 718 a établi que l'atmosphère à l'inté-

rieur de la chambre de soudage 108 était suffisamment pur, le pas 720 répond aux codes X et Y en commandant en conséquence les tables de positionnement 290 et 292 de X et Y de façon à ce que la première soudure à effectuer soit placée le long de l'axe Z qui coïncide avec le faisceau laser 178 La position de la soudure initiale est identifiée par un jeu de codes X et Y qui sont interprétés en établissant des signaux de commande appropriés destinés aux moteurs d'entraînement 294 et 296 de X et Y De la même manière, un code Z est interprété et des signaux de commande correspondants sont appliqués au moteur d'entraînement 470 de l'axe Z, de façon à positionner l'ensemble des lentilles 204 du laser pour concentrer le faisceau laser 178 sur la première soudure de la grille 16 pour barreaux de combustible Après exécution de ces pas, le pas 720 amène le programme de pièces à un arrêt Au pas 722, l'opérateur peut commander manuellement en agissant convenablement sur la touche 622 RENTREE X, la touche 640 SORTIE X, la touche 624 Y GAUCHE et la

touche 642 Y DROITE, la position des tables de positionne-

ment 290 et 292 de X et Y pour que la soudure initiale de la grille 16 pour barreaux de combustible soit alignée avec précision par rapport au faisceau laser 178 Pour cela, l'obturateur de sécurité BRH 212 est fermé et permet à l'opérateur de voir l'image de la grille telle qu'elle est

présentée sur l'écran cathodique 133 et obtenue-par aligne-

ment de la caméra de télévision-206 La lentille de la caméra 206 est équipée d'un réticule électronique qui permet à l'opérateur d'-aligner la première soudure avec

précision par rapport au faisceau laser 178 De même,.

l'opérateur manipule la touche MONTEE Z 626 et'la touche DESCENTE Z 644 pour commander le mouvement de l'ensemble des lentilles laser 204 et placer avec précision la lentille laser 202 pour que le faisceau laser 178 soit focalisé

sur la grille 16 pour barreaux de combustible.

Pour réinitialiser l'exécution du programme de pièces, l'opérateur,-au cours du pas 724 appuie sur la touche DEMARRAGE DE CYCLE 658 Ensuite, au pas 726, le programme de pièces calcule les différences entre les coordonnées X et Y de la position de la première soudure et de la position alignée c'est-à-dire de la nouvelle position de la grille après son alignement au cours du pas 722, les différences étant appelées décalages X et Y De la même manière, la

différence entre la position initiale de repos le long de -

l'axe Z et la position focalisée de l'ensemble 204 des len-

tilles du laser correspond à un décalage Z Les décalages X, Y et Z-sont stockés dans une zone désignée de la mémoire et employéspar la CNC 126 pour calculer la position précise de chaque soudure compte tenu de la position ajustée

ou décalée de la grille 16 pour barreaux de combustible.

Ensuite, le pas 728 fixe les différents paramètres du système laser 102 et en particulier programme les codes S, T et M qui déterminent respectivement le niveau de puissance, la fréquence des impulsions, la largeur des impulsions et le type de soudure, c'est-à-dire s'il s'agit'd'effectuer une soudure d'intersection 32, une soudure d'angle 30, une soudure d'encoche et de languette 34 ou une soudure le long d'une encoche 40 En particulier, le niveau de puissance du système laser 102 est déterminé par un code S qui est desservi par le sous-programme d'application SERVICE DE CODE S De la même manière, la fréquence des

impulsions est fixée par un CODE T qui est desservi par ce-

programme d'application de SERVICE DE CODE T La largeur des impulsions est fixée-par l'un des CODES M M 455-M 60 correspondant aux largeurs de 1 à 6 ms, qui commandent l'exécution du sous-programme d'application de REGLAGE DE LA LARGEUR DES IMPULSIONS LASER comme représenté sur la figure 25 L De la même manière, il existe quatre types de soudure correspondant aux codes M 51 à M 54, qui commandent l'exécution du sous-programme d'application de REGLAGE DU MODE LASER Ensuite, le pas 730 définit par l'emploi de l'un des CODES M M 61 à M 64, le débit particulier d'argon qui est nécessaire pour une opération de soudage et en particulier commande le sous-programme d'application de SELECTION DU DEBIT DE GAZ, comme cela sera expliqué en détail ultérieurement au sujet de la figure 24 B Ensuite, au pas 732, le code M compris entre M 51 et M 54 qui a été choisi appelle le sous-programme d'application D'EXECUTION

D'UNE SOUDURE PAR LASER D'une façon générale, le sous-

programme d'application d'EXECUTION D'UNE SOUDURE PAR LASER

demande d'abord ou réclame l'emploi du laser par l'intermé-

diaire du sous-programme d'application ACCES LASER, grâce auquel l'autre CNC 126 b est vérifiée en examinant les sorties DEMANDE LASER et BLOCAGE LASER de l'autre CNC 126 b et si ces sorties existent, la CNC 126 a et attend jusqu'à ce qu'apparaisse la sortie DEBLOCAGE LASER de l'autre CNC 126 b, au moment o la CNC 126 a demande et ensuite verrouille le laser pour son propre usage Au moment o elle obtient l'usage du système laser 102 la CNC 126 a dispose les miroirs 172 de commutation du faisceau de façon à orienter le faisceau laser 178 vers sa chambre de soudage 108 Ensuite, les positions des tables de positionnement 290 et 292 de X et Y sont vérifiées pour s'assurer qu'elles sont arrivées au repos dans leur propre position et une période de temps de positionnement écoulée doit venir à échéance avant l'amorçage du barreau laser 170 Ensuite, le pas 732 attend un signal FIN LASER signalant que l'opération de soudage a été terminée avant de libérer le miroir 172 de commutation du faisceau et de commander le système de positionnement 288

de X-Y pour déplacer la grille 16 pour barreaux de combus-

tible jusqu'à sa position suivante en préparation à l'exécution de la série suivante de soudures Ensuite, le pas 736 décide si le type particulier de soudure tel qu'il est défini par l'un des codes M, M 51 à M 54 a été exécuté et sinon le programme de pièces revient au pas 732 pour exécuter la soudure suivante et ensuite au pas 734 pour déplacer la grille 16 pour barreaux de combustible jusqu'à sa prochaine position de soudage Ensuite, le pas 735 détermine si le code M 88 a été programmé pour appeler le sous-programme d'application ATTENTE DE L'AUTRE CNC, grâce auquel un signal est transmis à l'autre CNC 126 b pour signaler qu'une série de soudures a été terminée et ensuite pour attendre une réponse de l'autre CNC 126 b; au cours de cet intervalle, l'exécution-du programme de pièces est suspendue. Lorsqu'un type particulier de soudure a été effectué, le programme de pièces avance jusqu'au pas 738 au cours duquel il s'arrête et examine quel est celui des codes M, M 51 à M 54 qui a été programmé de façon à déterminer le type de la prochaine soudure Ensuite, au pas 740, une décision

est prise pour savoir si tous les types de soudures nécessai-

res pour achever le soudage d'au moins un côté de la grille 16 pour barreaux de combustible ont été effectués et sinon le programme de pièces revient au pas 716, de façon à répéter la séquence des pas 716 à 738 La première séquence des pas de soudage telle que représentée sur les figures 3 A à 3 D est effectuée du côté des pales de la grille 16 pour barreaux de combustible nucléaire avant qu'il soit nécessaire de retirer la grille 16 pour barreaux de combustible de sa chambre de soudage 108 pour la retourner et la ramener dans la chambre de soudage 108 Au pas 742, le système laser 102 est amené à l'arrêt en envoyant un signal qui place le commutateur à bascule 190 dans la position figurée en trait plein sur la figure 6 de façon à orienter le faisceau laser

177 vers l'absorbeur de laser 194.

Ensuite, le pas 744 positionne le code M 82 pour appeler le sousprogramme d'application CHARGEMENT/

DECHARGEMENT DU CHARIOT, au cours duquel le moteur d'entraî-

nement coulissant 266 est commandé de façon à amener la table coulissante 262 à sa seconde position ou position sortie, dans laquelle la grille 16 pour barreaux de

combustible peut être sortie de la chambre de soudage 108.

A ce moment, l'opérateur amène le manipulateur manuel pour retirer la grille 16 pour barreaux de combustible et sa monture de soudage 542 de la chambre de soudage 128 et

effectuer les opérations manuelles nécessaires à la prépa-

ration de la prochaine séquence des pas de soudage Par exemple, lorsque les soudures d'intersection 32 ont été effectuées du côté des pales de la grille 16 pour barreaux de combustible comme au cours des pas représentés sur les figures 3 A à 3 D, la grille 16 pour barreaux de combustible

est sortie et tournée de façon à ce que les soudures d'inter-

section 32 qui apparaissent du côté opposé ou côté des manchons de guidage de la grille 16 pour barreaux de combustible puissent être exécutées comme on le voit sur

les pas des figures 3 E à 3 H Lorsque les soudures d'inter-

section sont terminées sur les deux faces de la grille 16 pour barreaux de combustible, cette grille est retirée et les manchons de guidage 36 sont introduits, avant d'effectuer les soudures le long des encoches 40 selon les indications des pas 3 I à 3 L. Il est bien entendu que le programme de pièces tel qu'il est illustré sur la figure 23 définit une pluralité

de code M, S et T qui appellent des sous-programmes d'appli-

cation sélectionnés, dont chacun est complètement présenté et expliqué dans la demande de brevet déposée ce même jour au nom

de la demanderesse pour:"SYSTJFME D'USINCZE A LASER" En parti-

culier les sous-programmes d'application suivants sont définis dans la demande de brevet citée: SYNCHRO,

PRINCIPAL, ANNULATION, VERIFICATION ATMOSPHERE CHAMBRE,

REGLAGE DU MODE LASER, REGLAGE DE LA LARGEUR DES IMPULSIONS

LASER, SERVICE DU CODE S, SERVICE DU CODE T, DETERMINATION

DU DECALAGE DE PUISSANCE LASER, EXECUTION D'UNE SOUDURE

LASER, VERIFICATION DU NIVEAU DE PUISSANCE DE SECURITE,

ACCES LASER, ET ATTENTE DE L'AUTRE CNC.

Le sous-programme d'application CHARGEMENT/DECHARGEMENT CHARIOT est représenté sur la figure 24 A et actionne le moteur d'entraînement 266 de la table coulissante 262 de façon à déplacer la table coulissante 262 et sa chambre de soudage 108 entre leur première position rentrée et leur seconde position de soudage, tout en s'assurant que la porte 114 est ouverte, l'ensemble des lentilles 204 de laser rentré, et les goujons de repérage 316 et 319 retirés, pour permettre de déplacer la table coulissante 262 Initialement, au pas 760, le code M tel qu'il a été défini au pas 708 du programme de pièce représenté sur la figure 24 est exécuté pendant le cycle d'exécution du drapeau de commande du programme du système d'exploitation En particulier, le pas 708 établit un code M M 82 qui décharge la table coulissante 262 et sa chambre de soudage 108 de façon à ce qu'au pas 710, un code M 81 soit défini et que la table coulissante

262 soit ramenée à sa seconde position ou position de soudage.

Ensuite, le pas 762 accède à la zone de sécurité 134 qui se trouve à l'avant de la chambre de soudage 108 vers laquelle la chambre doit se déplacer et si cette zone est libre, le pas 764 actionne le moteur d'entraînement 470 de Z qui amène l'ensemble des lentilles 204 de laser à sa position

de repos Ensuite, le pas 766 actionne les moteurs d'entraî-

* nement 294 et 296 de X et Y qui amèneront les tables de positionnement 290 et 292 de X et Y à leur position centrale

et à leur position de repos ou à leur position sortie res-

pectivement Après, le pas 768 règle le MAINTIEN DE L'AVANCE pour amener les tables de-positionnement 290 et 292 de X et Y à l'arrêt et le mécanisme d'ouverture de porte 234-est actionné pour amener la porte 114 en position ouverte Ensuite, les ensembles de repérage avant et arrière 284 et 286 sont commandés et soulèvent leurs goujons de repérage 316 et 319 ce qui libère la table coulissante 262 Ensuite, le pas 772 actionne le moteur

d'entraînement 266 qui sort la table coulissante 262 lors-

qu'un code M M 82 a été fixé ou rentre cette table lorsqu'un code M M 81 a été fixé Après cela, le pas 774 actionne les ensemr bles de repérage avant et arrière 284 et 286 pour qu'ils placent leurs goujons de repérage 316 et 319 en une position

de verrouillage par rapport à la table coulissante 262.

Ensuite, la porte de l'armoire 114 est fermée en réponse

au code M M 81 et au pas 780, le MAINTIEN DE L'AVANCE est libéré.

Au pas 782, une décision est prise pour savoir si le code M M 81 indiquant que la chambre de soudage 108 doit êtrez

chargée a Jeté positionné et si c'est le cas, le sous-

programme d'application de VERIFICATION D'ATMOSPHERE DE LA CHAMBRE tel que représenté sur la figure 25 F est appelé pour s'assurer que l'atmosphère à l'intérieur de la chambre de soudage 108 est suffisamment pure pour permettre le soudage Ensuite, le pas 784 annule les drapeaux de commande

de sous-programme et le pointeur de séquence avant de sortir.

Le sous-programme d'application de SELECTION DU DEBIT DE GAZ est représenté sur la figure 24 B et est appelé en fixant un code M particulier, c'est-à-dire l'un des codes M M 61 à M 64 Au cours des pas 714 et 730 du programme de pièces représenté sur la figure 24 et exé exécuté pendant le cycle d'exécution du drapeau de commande suivant de la boucle principale des tâches ou du programme du système d'exploitation Ensuite, au pas 932, les trois sorties de sélection-de débit de l'interface à isolation optique 564 comme représenté sur la figure 22 A sont annulées avant qu'au pas 934, la sortie de sélection de débit choisie appliqué à l'un des contrôleurs de débit massique 484,

486 et 488 soit réglée en fonction du code M programmé.

Ensuite, le pas 936 invalide l'état manuel ou sélection de débit permanent qui est fixée en l'absence de commande

par une CNC.

Le sous-programme d'application ROTATION DE LA MONTURE est représenté sur -la figure 24 C et appelé par les codes M M 91 à M 95 fixés au pas 728 du programme de pièces comme représenté sur la figure 23 B, et exécuté pendant le cycle

d'exécution du drapeau de commande suivant Après l'introduc-

tion, le pas 1262 actionne le moteur d'entraînement 470 de Z, pour amener l'ensemble des lentilles 204 de laser à sa position de repos qui sera détectée par le commutateur limite 576 b Ensuite, au pas 1264,Nle moteur d'entraînement 296 de Y est commandé et amène la table de positionnement 292 de Y dans sa position centrée qui est détectée par le commutateur limite 574 d et l'axe Z est positionné de façon à permettre l'embrayage du système de rotation 238 par

rapport à l'axe B Ensuite, au pas 1266, le moteur d'entraî-

nement 296 de Y est commandé èt amène la table de posi-

tionnement 292 de Y de façon à ce que le dispositif de couplage 362 de la roue de positionnement 358 s'engrène

avec la pièce de couplage dentée 384 associée à l'entraîne-

ment en rotation 238 par rapport à l'axe B Ensuite, le pas 1268 positionne le MAINTIEN D'AVANCE de façon à inhiber le mouvement des tables de positionnement 290 et 292 de X et Y, accède aux sorties des commutateurs de proximité

402 a-d pour déterminer la position angulaire actuelle de.

la monture tournante 242 et déterminer si la monture tournante 242 doit être tournée, avant de sortir le goujon 378 qui bloque la roue de positionnement 358 et d'exciter le moteur d'entraînement 388 par rapport à l'axe B Au pas 1270, la sortie du commutateur de proximité 402 d est détectée et considérée comme un échantillon puis ensuite les sorties

82 2532234

des autres commutateurs de proximité 402 a-402 c sont détectées pour déterminer la position de la monture au moment o elle tourne jusqu'à sa nouvelle position Lorsque là monture est dans la position souhaitée, le pas 1272 coupe l'excitation du moteur d'entraînement 388 par rapport à l'axe B et du solénoïde de déclenchement 406, de façon à ce que le goujon de repérage 378 revienne en position d'engagement et bloque la roue de positionnement 348 Ensuite, le

MAINTIEN d'AVANCE est libéré et annulé, le moteur d'entrai-

nement 296 de Y est excité de façon à placer la table de positionnement 292 de Y pour qu'elle se dégage du système de rotation 238 par rapport à l'axe B et finalement au pas 1274, un traitement auxiliaire est validé, et le drapeau de commande de sous-programme ainsi que le pointeur de séquence du sous-programme d'application de ROTATION DE

LA MONTURE sont annulés.

Claims

REVENDICATIONS

1 Appareil d'usinage par laser comprenant une chambre d'usinage pouvant être rendue étanche et pouvant recevoir un gaz non réactif, un montage de déplacement de ladite chambre d'usnage et une pièce par rapport aufaisceau laser, caractérisé par le fait qu'il comporte une table coulissante pouvant déplacer le montage mobile et

ladite chambre d'usinage entre une première position d'usi-

nage, dans lequel la chambre d'usinage est placée sous un dispositif d'étanchéité et une seconde position de chargement, dans laquelle la chambre est dégagée du

système d'étanchéité, ledit système étant disposé au-

dessus du bord supérieur de la chambre de façon à ménager

un espace périphérique entre eux.

2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif d'étanchéité a une première

surface place écartée dudit bord supérieur de la chambre.

3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé par

le fait que le montage mobile comprend un dispositif de -

déplacement de la chambre et de son bord supérieur le long de trajets qui constituent une seconde surface place

parallèle à ladite première surface plane.

4 Appareil selon l'une quelconque des revendications

précédentes comprenant un capteur d'énergie du faisceau

laser.

Appareil selon la revendication 4, comprenant un premier dispositif de repérage pour verrouiller la table coulissante dans sa première position et dans sa position

de captage d'énergie.

6 Appareil selon la revendication 5, comprenant un second dispositif de repérage pouvant bloquer ladite table

coulissante dans sa première position.

7 Appareil selon l'une des revendications précédentes,

comprenant un dispositif amovible de maintien de ladite

chambre d'usinage par rapport à ladite table coulissante.

ú 532234

8 Appareil selon la revendication 7 dans lequel ledit dispositif de maintien amovible est constitué d'un goujon de positionnement placé en position fixe par rapport à ladite table coulissante, et dans lequel ladite chambre présente un logement dans lequel s'engage ledit goujon de positionnement. 9 Appareil selon la revendication 8, caractérise par le fait que ledit dispositif de maintien amovible comprend également un dispositif à came monté sur un premier bord de ladite chambre d'usinage, et un dispositif de maintien fixé à ladite table coulissante de façon à s'engréner avec ledit dispositif à came pour que ladite chambre d'usinage soit placée de force en une relation sûre par

rapport à ladite table coulissante.

10 Appareil selon la revendication 9, comprenant au moins un mécanisme de verrouillage disposé le long d'un second bord de ladite chambre d'usinage opposé au premier, ledit mécanisme de verrouillage comprenant un goujon de verrouillage mobile entre une première position dégagée et une seconde position de verrouillage, et une plaque de butée rigidement fixée à ladite table coulissante, ayant

une ouverture destinée à recevoir ledit goujon de verrouil-

lage dans sa seconde position de verrouillage, de façon à

ce que ladite chambre d'usinage soit rigidement et préci-

-sèment positionnée par rapport à ladite table coulissante

et au faisceau laser.

11 Appareil selon l'une des revendications précédentes,

caractérisé par le fait que le dispositif de montage comprend une monture tournante par rapport à ladite chambre

d'usinage.

12 Appareil selon la revendication 11, dans lequel ladite monture tournante est liée par un système tournant

à une plaque de positionnement, ladite plaque de positionne-

ment comprenant un premier-élément de couplage pouvant 'engager avec un second élément de couplage reliée de

façon tournante à un dispositif d'entraînement.

O 13 Appareil selon la revendication 12 comprenant une pluralité de dispositifs de déclenchement correspondant aux positions de ladite monture tournante et un dispositif de détection répondant audit dispositif de déclenchement. 14 Appareil selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que ladite plaque de positionnement présente une pluralité d'ouvertures alignées avec les ouvertures correspondantes desdites positions de la monture, et un mécanisme de verrouillage constitué d'un goujon de repérage qui peut passer d'une position de rotation de la monture dans laquelle ledit goujon de repérage est retiré de ladite plaque de verrouillage et une position de verrouillage de la monture dans laquelle ledit goujon de repérage est engagé dans une ouverture

sélectionnée parmi lesdites ouvertures.