FR2532229A1

FR2532229A1 - Systeme d'usinage a laser

Info

Publication number: FR2532229A1
Application number: FR8313897A
Authority: FR
Inventors: Donald Leroy Wolfe; Jack Wallace Clements; John Stephen Kerrey
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: BE897643A; FR2532229B1; US4541055A; JPH029547B2; JPS59156592A

Abstract

L'APPAREIL D'USINAGE AU LASER SELON LA PRESENTE INVENTION SE PRESENTE SOUS LA FORME D'UN DISPOSITIF DE SOUDAGE AU LASER 100 COMPRENANT UN SYSTEME LASER 102 ET DEUX CHAMBRES DE SOUDAGE DONT L'UNE EST REFERENCEE 108A DANS LESQUELS UN GAZ INERTE EST ENVOYE. UN FAISCEAU LASER EST FOCALISE SUR LA PIECE D'USINAGE. DES MODULES DE POSITIONNEMENT (DONT L'UN EST REFERENCE 106A) MODIFIENT LA POSITION RELATIVE DES CHAMBRES DE SOUDAGE ET DES PIECES QUI S'Y TROUVENT DE MANIERE A OBTENIR LES SOUDAGES SUR DIFFERENTS SITES DE LA PIECE D'USINAGE. UN SYSTEME DE COMMANDE 124 PAR ORDINATEUR EST PROGRAMME DE MANIERE A COMMANDER LE DEBIT DU GAZ NON REACTIF ET LE DEPLACEMENT DE LA PIECE AINSI QUE LE REGLAGE D'AUTRES PARAMETRES POUR EFFECTUER UNE SERIE D'OPERATIONS DE SOUDAGE DE DIFFERENTS TYPES.

Description

Système d'usinage à laser.

La présente invention, dans sa forme préférée, concerne un appareil pour réaliser une pluralité de soudures de précision en utilisant un faisceau laser

pendant qu'est effectué un déplacement de la pièce d'usi-

nage à souder suivant une séquence de déplacementscommandée, grâce à quoi la pièce d'usinage se trouve positionnnée de façon précise par rapport au faisceau laser et chaque soudure de la pluralité de soudures est exécutée avec une

quantité d'énergie réglée avec précision Plus particu-

lièrement, la présente invention concerne un appareil

pour souder des éléments, c'est-à-dire les pièces d'entre-

troisement de-grilles, d'un assemblage combustible nuclé-

aire formé par une matière métallique volatile telle crue l'alliage de zirconium connu sous la désignation de Zircaloy. L'appareil de soudage de précision à laser selon la

présente invention concerne d'une façon générale la fabri-

cation des assemblages 10 de faisceaux d'éléments de combus-

tible nucléairea tels que représentés sur la figure 1 des dessins Comme on peut le voir, l'assemblage combustible

est un ensemble autonome constitué par un embout supé-

rieur 12 et un embout inférieur 14 entre lesquels est disposée une matrice de barres 18 de combustible nucléaire disposéesen rangéeset en colonnes et maintenuesdans cette configuration par une pluralité de grilles 16 de barres de combustible Bien qu'-elles ne soient pas représentées sur la figure 1, des barres de commande sont incluses à des positions choisies à l'intérieur du réseau de barres 18 de combustible nucléaire Les embouts 12 et 14 et les grilles 16 de-barres-de combustible constituent un bâti formant squelette pour supporter les barres 18 de combustible et les barres de commande Les assemblages combustibles nucléaires 10 sont mis en place dans des

endroits-prédéterminés à l'intérieur d'un réacteur nuclé-

aire et, par conséquent, l'orientation des barres 18 de 1 o combustible les unes par rapport aux autres est réglée de

façon rigoureuse.

L'appareil de soudage de précision à laser selon la présente invention se rapporte, dans un des modes de

réalisation illustratif de cette dernière, à la fabri-

cation de grilles 16 de barres de combustible telles que représentées sur les figures 2 A à 2 E La grille 16 de barres de combustible a une configuration approximativement carrée dont la périphérie est formée par quatre lames ou bandes extérieures 22 de grille Chaque extrémité d'une lame extérieure 22 de grille est soudée par une soudure linéaire ou cordon 30 d'angle à l'extrémité d'une lame

extérieure de grille disposée perpendiculairement Uneplu-

ralité de lames intérieures 20 de grille sont disposées enrangées et en colonnes perpendiculaires les unes aux autres, ce qui fait qu'une pluralité de cellules sont formées en vue de recevoir les barres de commande et les barres 18 de combustible nucléaire Les lames intérieures de grille disposées le long des rangées et des colonnes comportent des fentes complémentaires à chacun des points 24 d'intersection pour recevoir une lame intérieure 20 de

grille,disposée perpendiculairement Une soudure 32 d'inter-

section est réalisée à chacun des points 24 d'intersection,

ce qui fait qu'une structure à claire-voie rigide est formée.

En outre, chacune des lames intérieures 20 de grille comprend à chaque extrémité une paire de pattes 26 qui ont une taille et une configuration prévues pour qu'elles soient logées sans jeu soit dans unerangée supérieure, soit dans une rangée inféri eure de fentes 28 -menagées dans les lames extérieures 22 de grille, comme représenrté sur la figure 2 A. Une soudure 34 de fentesd de patte 5 est effectuée le long des rangées supérieure et inférieure formées par les fentes 28 dans les lames extérieures 22 de grille En outre, une pluralité de manchons de guidage 36 sont disposés sur la surface latérale de manchonsde la grille 16 de barres de combustible pour recevoir et guider les barres de commande

disposées dans cette grille Une série de soudures liné-

aires ou cordons 40 d'encochesfixent solidement les manchons de guidage 36 aux encoches correspondantes 38 formées dans les-lames-intérieures 20 de grille L'appareil de soudage de précision à laser de la présente invention

est adapté particulièrement pour effectuer une série d'opé-

rations de soudage commandées grâce auxquelles chacune des soudures 30,32, 34 et 40 est exécutée L'appareil de soudage de précision à laser de la présente invention non seulement commande les divers paramètres de génération de faisceau laser en ce qui concerne la largeur d'impulsion et la hauteur d'impulsion de chaque impulson laser ainsi que le nombre d'impulsions devant être appliquées à chaque soudure mais également commande le positionnement séquentiel des grilles 16 de barres de combustible par rapport au faisceau laser Il va de soi qu'après chacune de ces soudures, on positionne de nouveau la grille 16 de barres de combustible et/ou on modifie le foyer du faisceau laser pour effectuer

le type particulier de soudure désirée.

En se référant maintenant aux figures 2 B et 2 C, on voit qu'une pluralité de doigts élastiques 44 sont disposés dans le sens longitudinal des lames intérieures 20 de grille parallèlement les uns aux autres Une paire de doigts d'espacement 46 sont disposés de part et d'autre d'un doigt élastique correspondant 44 et sert conjointement avec le doigt élastique 44 à assurer un ag#ippement élastique des barres 18 de combustible nucléaire qui sont disposées dans la cellule formée par les bmes intérieures 20 de grille qui s'intersectent Un doigt élastique 44 a est disposé à droite, comme on peut le voir sur la figure 2 C, dans une position opposée par rapport au doigt d'espacement 46 a, ce qui fait qu'une barre 18 de combustible nucléaire

se trouve maintenue élastiquement entre les doigts.

La façon suivant laquelle les lames intérieures 20 de grille sont assemblées les unes aux autres ainsi qu'aux lames extérieures 22 de grille est représentée sur la figure 2 D Chacune des lames intérieures 20 de grille comprend une pluralité de fentes complémentaires 52 Une lame supérieure 20 a de grille comporte une fente 52 a s'étendant vers le bas tandis qu'une lame inférieure 20 b de grille comporte une pluralité de fentes 52 b orientées vers le haut et ayant une configuration et une taille prévues pour que ces fentes soient reçues dans une fente correspondante 52 a de la lame intérieure 20 a de grille A chaque extrémité de la lame intérieure 20 de grille se trouve une paire de pattes 26 destinées à être disposées dansles fentes correspondantes 28 d'une lame extérieure 22

de arille.

Comme on va l'expliquer en détail par la suite, les lames intérieures 20 de grille sont soudées les unes aux autres par les soudures d'intersection 32 formées de pattes saillantes 48 et de parties 50 a et 50 b de pattes Plus spécifiquement, une patte saillante 48 est disposée entre un ensemble correspondant de parties 50 a et 50 b de patte lorsque les lames intérieures 20 a et 20 b de grille sont assemblées l'une à l'autre Lors de l'application d'un faisceau laser à la patte 48 et aux parties 50 a et 5 Cb de patte, il se forme une soudure d'intersection 32 qui est rigidement solide et exempte de contamination conformément aux enseignements de la présente invention En outre, chaque extrémité d'une lame extérieure 22 de grille comporte une patte 54 d'angle Comme représenté sur la figure 2 D,

les lames extérieures 22 c et 22 b de grille comportent res-

pectivement des pattes 54 b et 54 c d'angle qui se recouvrent mutuellement et qui sont soudées ensemble par un cordon de

soudure de manière à former la soudure linéaire 30 d'angle.

Des ailettes 42 s'étendent, comme représenté sur les fiaures 2 C et 2 E, depuis un côté d'ailettesde la grille 16 de barres de combustible pour augmenter la turbulence

de l'eau passant sur les barres 18 de combustible nucléaire.

En outre, comme illustré particulièrement sur la figure 2 C, les manchons de guidage 36 sont alignés avec les cellules formées par les lames inférieures 20 de grille qui sont

exemptes soit de doigts élastiques 44, soit de doigts d'es-

pacement 46 de manière à permettre ainsi le déplacement libre de la barre de commande à travers la cellule et à

travers le manchon de guidage 36.

Les brevets US 3 966 550 et 3 791 466 décrivent des grilles de barres de combustible de la technique antérieure configurées de façon similaire Chacun de ces brevets décrit une grille de barres combustible dans laquelle les lames intérieurs-et extérieuresde la grille sont en un alliage métallique approprié,tel que l'Inconel, et les interconnexions mentionnées ci-dessus sont effectuées par brasage au four Toutefois, il est connu que l'alliage de

Zirconium ou Zircaloy présente la caractéristique souhai-

table d'une section droite absorbant les neutrons lents, ce qui permet une utilisation plus efficace du combustible nucléaire dans le fonctionnement de 1 tinstallation et par conséquent autorise l'écoulement d'un temps plus long entre le 5 réapprovisionnementsen combustible par remplacement des assemblages combustibles nucléaires En particulier, les grilles de barres de combustible réalisées en Zircaloy présentent un taux d'absorption des neutrons engendrés par

les barres de combustible plus faible que le taux d'absorp-

tion des lames formées d'Inconel La réalisation des lames de grilles en Zircaloy exige au moins plusieurs modifications dans l'assemblage des grilles de barres de combustible En premier lieu, il est nécessaire de ménager les fentes, arâce auxquelles les la-mes intérieures de la grille peuvent s'intersecter mutuellement, avec des tolérances plus larges par le fait que les lames de grilloeen Zircaloy ne permettent pas un assemblage à force desdites lames, c'est-à-dire ne permettent pas de les mettre en place au marteau mais exigent par contre un montage contrôlé pour permettre des "emboîtages" par poussée manuelle des lames d'intersection des grilles De plus, il n'est pas possible de braser les lames de grille en Zircaloy par le fait que le chauffage du Zircaloy jusqu'à une température suffisante pour fondre l'alliage de brasage entraînerait un recuit du Zircaloy

se traduisant par une perte de la résistance mécanique.

Avant-de choisir un procédé particulier de soudage, on a étudié plusieurs procédés différents de soudage de

matériau volatil tel que le Zircaloy, ces procédés compre-

nant le soudage continu avec un laser à C 02, le soudage avec émission pulsée d'un laser YAG dopé au Nd, le soudage à l'arc sous atmosphère gazeuse avec électrode de tungstène

et le soudage par faisceau-d'électrons Un faisceau d'élec-

trons pulsé permet d'obtenir des densités de puissance atteignant 109 wattr/cm avec des largeurs d'impulsion de

l'ordre de la micro-seconde et de quelques milli-secondes.

Toutefois, le sondage à l'aide d'un faisceau d'électrons est exécuté de façon typique dans un environnement sous vide qui est relativement coûteux à réaliser et qui exige un temps relativement long pour l'établissement dans cet environnement du degré voulu de vide, ce qui ralentit la fabrication des grilles de barres combustibles En outre, il est nécessaire d'obtenir un déplacement de la pièce à souder, par exemple les grilles de barres combustibles, dans trois dimensions par rapport au faisceau d'électrons, ce qui exigerait un système de positionnement de grilles très compliqué L'utilisation d'un faisceau d'électrons continu fournit des niveaux relativement bas de puissance (de l'ordre de 200 watts) exigeant des temps de soudage relativement longs et donnant des pénétrations de soudure très faibles On a également étudié l'utilisation d'un soudage par arc sous atmosphère gazeuse avec électrode en tungstène et ce soudage s'est avéré inacceptable pour l'obtention d'une séquence de soudurespar le fait qu'après un nombre donné de soudures, par exemple 25, les électrodes engendrant l'arc exigent d'être éfflées pour donner l'arc fin voulu pour réaliser de nombreuses soudures bien définies et pour éviter l'endommagement des lames ou ailettes adjacentes des grilles de barres de combustible Deux types de laser sont utilisés communément pour les applications de soudage: ( 1) le laser YAG:Nd qui utilise un barreau de cristal d'yttrium-aluminium-grenat dopé au néodyme et ( 2) le laser à CO qui utilise un mélange de CO 2-He comme milieu d'émission laser Un avantage inhérent au laser YAG: Nd est que son émission a lieu dans la plage des longueurs d'onde de l'ordre de 1,06 micron o le verre est transparent à l'émission laser Cette caractéristique permet d'avoir recours à un microscope coaxial qui utilise les mêmes

éléments optiques à la fois pour la visualisation ou obser-

vation optique et pour la focalisation laser En outre, un laser YAG:Nd pulsé peut donner 400 watts de puissance moyenne a une fréquence d'impulsion atteignant 200 impulsions par seconde et une puissance de crête supérieure à 8000 watts pendant un temps atteignant 7 millisecondes Une telle puissance de crête élevée permet au laser YAG Nd de réaliser

des soudures d'une pénétration relativement grande, en as-

surant ainsi la sécurité structurale des lames soudées des grilles de barres de combustible nucléaire De tels laser peuvent fonctionner a partir d'un "départ à froid" avec leur obturateur restant ouvert, grâce à quoi le temps de soudure est déterminé par le temps pendant lequel la puissance est appliquée aux lampes à éclairs Un tel procédé de soudage n'est particulièrement pas applicable à une série de soudures relativement rapides par le faitque le temps d'échauffement du barreau laser pour chaque soudure est de l'ordre de 0,8 seconde En outre, les variations d la longueur du trajet optique apparaissent jusqu'à ce qu'une condition d'équilibre thermique soit atteinte à l'intérieur du barreau d'émission laser Un second procédé de mise en oeuvre du laser YAG:Nd permet le fonctionnement pulsé continu du laser tout en utilisant son obturateur pour "supprimer" un nombre déterminé d'impulsions de manière à éliminer ainsi les effets de l'échauffement laser et à assurer une uniformité dess Dudures

même si un grand nombredecessoudures sont effectuées.

L'usinage et, en particulier, le perçage et le soudage par laser du Zircaloy est décrit dans les articles intitulés "Pressurization of Nuclear Fuel Rods Using Laser Welding"(pressurisation des barres-de comlnbustibie nucléaire par utilisation d'un soudage au laser) de Peter P King et "External Attachment of Titanium Sheathed Thermocouples to Zirconium Nuclear Fuel Rods for the Loss-of-Fluid Test (LOFT) Reactor" (fixation extérieure de thermocouples à gaine de titane aux barres de combustible nucléaire au zirconium pour le réacteur d'essais de perte de fluide (LOFT)), ces deux articles figurant dans les compte-rendus de la Société d'Engineering d'instruments optiques, volume 247,

PROGRES DANS LA TECHNIQUE DU LASER ET SES APPLICATIONS ( 1980).

Ces articles se rapportent particulièrement tous deux à la fabrication de barres de combustible nucléaire telles que les barres 18 représentées sur la figure 1 Dans l'article intitulé "Pressurization of Nuclear Fuel Rods Using Laser Welding" de Peter P King, diverses techniques de soudage possibles autres que le sondage au laser sont décrites En particulier un sondage bout à bout par résistance à été tenté mais s'est révélé difficile à régler et à reproduire

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lors du soudage de gainage a paroi mince Le soudage à l'arc en atmosphère gazeuse sous haute pression avec électrode

de tungstène présente lui-même des difficultés de déclenche-

ment et de commande d'arc à une pression relativement élevée.

En particulier, les barres de-combustible nucléaire sont

décrites comme étant chargées àvec des pastillésîde dômb'us-

tible et fermées de Maçon étanche à l'aide d'un soudage à l'arc avec électrode de tungstène sous atmosphère d'hélium de haute pureté; ensuite, les barres de combustible sont introduites dans une chambre de pressurisation à laser à travers un obturateur à presse-étoupe On perfore le couvercle d'extrémité supérieure de chaque barre de combustible à l'aide d'un faisceau laser focalisé finement, tandis que l'on met sous pression la chambre avec un hélium de grande pureté Après l'opération de perforation au laser, l'hélium se rue à travers l'ouverture perforée et pénètre dans la barre; ensuite, on obture de façon étanche le trou perforé

par défocalisation du faisceau laser En plus de cons-

tituer le gaz voulu sous pression à l'intérieur des barres, l'hélium utilisé à l'intérieur de la chambre de soudage constitue un gaz inerte approprié qui ne s'oxyde pas ou ne contamine pas rapidement le Zircaloy En outre, il est décrit un système à laser totalement automatique pour la mise sous pression de barres de combustible dais lequel est utilisé un mini-ordinateur au système de commande de bande pour avancer la barre de combustible dansla chambre de pressurisation à laser jusqu'à sa position de soudage,au

laser au foyer du faisceau laser, pour verrouiller l'obtu-

rateur à presse-étoupe, pour commander l'évacuation de la chambre et l'introduction de l'hélium gazeux inerte dans -cette dernière, ét pour commander le-fonctionnement du laser à impulsion afin d'effectuer tout d'abord le perçage

voulu du trou puis l'obturation étanche de ce trou.

un enseignement similaire du perçage et de l'obtu-

ration étanche au laser d'une barre de combustible nucléaire est décrit dans le brevet US 3 774 010 Ce brevet divulgue que la barre de combustible nucléaire est amenée dans une seule position o elle est tout d'abord percée et le trou percé est ensuite obturé de façon étanche T 1 va de soi qu'il n'est donc pas nécessaire de positionner de nouveau

une iiellè pièce d'usinage ou de commander une sérié d'opé-

rations d'émission laser comme cela serait nécessaire pour effectuer les soudures d'intersection 32, les soudures linéaires 30 d'angle, les soudures 34 de fentes'et de pattes et les soudures linéaires 40 de la grille 16 de barres de combustible représentée sur la figure 2 A L'examen

du nombre et du type de soudures nécessaires pour la fabri-

cation des grilles 16 de barres de combustible indiquequ'il est nécessaire de déplacer la grille 16 le long des axes X et Y pas à pas pour effectuer les soudures d'intersection tandis qu'il serait nécessaire de faire tourner la pièce d'usinage se présentant sous la forme de la grille 16 depuis le plan formé par les axes X et Y pour que les soudures linéaires 40 d'encoche et les soudures 34 de fentes

et de pattes puissent être exécutées.

La technique antérieure s'est aperçue du problème de l'oxydation par frottement, corrosion dans laquelle les surfaces des grilles 16 de barres de combustible et les barres de combustible 18 frottent les unes contre les autres, ce qui accroît le risque d'une contamination de la soudure et une rupture mécanique finale des grilles 16 de barres de combustible Les assemblages combustibles 10 comprenant les barres 18 de combustible et les grilles 16 sont conçus pour être disposés à l'intérieur de l'atmosphère hostile d'un réacteur à eau bouillante (BWR) ou d'un

réacteur à eau sous pression (PWR), dans lesquels le réfri-

gérant, se présentant de façon typique sous la forme d'eau, est surchauffé à des températures de l'ordre de 315 'C( 600 'F), c'est-à-dire quel'on élève le point d'ébullition de l'eau de réfrigération en appliquant des pressions extrêmement

élevées à cette eau Pans ces conditions, toute contami-

nation, et en particulier la corrosion par frottement,se trouve accrue Une publication intitulée "Special Features of External Corrosion of Fuel Cladding in Boiling Water Reactors", (caractéristiques spéciales de la corrosion extérieure du gainage du combustible dans les réacteurs à eau bouillante) de Liv Lunde, figurant dans NUCLEAR ENGINEERING AND DESIGN, ( 1975), décrit les divers mécanismes responsables de la corrosion par frottement En premier lieu, des particules métalliques sont engendrées par rodage ou par formation de soudure auxpointsde contact entre la grille 16 et sa barre de combustible 18 Ces particules métalliques

s'oxydent ensuite en formant une poudre abrasive qui aug-

mente l'action abrasive Enfin, le métal présent sous la couche d'oxyde protectrice s'oxyde par suite de l'enlèvement continu de l'oxyde métallique par le raclage des surfaces l'une sur l'autre En particulier, les alliages de zirconium se prêtent particulièrement à une oxydation directe du

métal sous l'action du raclage.

On considère facilement que la contamination continue des joints entre les lames intérieure et extérieures et 22 de grille et les manchons de guidage 36 d'une grille 16 de barres de combustible conduit finalement à la rupture du joint Il en résulte que-les barres de combustible 18 sont soumises à des vibrations intenses par suite de l'écoulement élevé de l'eau, ce qui conduit à la rupture subséquente de la barre de combustible et à l'échappement de l'oxyde d'uranium dans l Veau de réfrigération La majeure partie de cet uranium est absorbée par les échangeurs d'ions,mais de petites quantités peuvent également se déposer sur les composants du coeur L'échappement de l'oxyde d'uranium dans l'eau de réfrigération augmente encore le

taux de corrosion non seulement de la grille 16 de combus-

tible mais également des barres 18 de combustible L'article de Lunde mentionne particulièrement quele soudage des matériaux, des grilles et des tiges, tels que les alliages de zirconium, dans une atmosphère de soudage contaminé conduit à des soudures contaminées et, de ce fait, aux problèmes mentionnés ci-dessus En particulier, cet article décrit le problème du soudage par électrode de tungstène du Zircaloy ainsi que l'effet nuisible de l'oxygène et-de l'eau présents dans l'atmosphère de soudage Les quantités élevées

d'oxygène augmentent la dureté de la soudure.

Un autre article, intitulé "External Corrosion of Cladding in PW Rs" (corrosion extérieure du gainage dans les réacteurs-à eau pressurisée) de Stehle et al et figurant

dans NUCLEAR ENGINEERING AND DESIGN ( 1975) décrit particu-

lièrement l'effet de la corrosion du Zircaloy en notant qu'aux températures supérieures à 500 'C la présence de l'oxygène réduit la ductilité de ce métal L'article de Stehle et al révèle particulièrement quele problème principal du soudage par arc avec électrode de tungstène estla contamination par des impuretés *se trouvant dans le gaz de protection, impuretés qui comprennent les particules

de combustible ou la matière des électrodes en tungstène.

En particulier, une telle contamination se présente sous la forme d'oxyde d'uranium qui apparaît comme une couche d'oxyde blanc dense sur les barres 18 de combustible En particulier, l'article de Stehlé et al suggère que les

concentrations d'eau et d'oxygène soient maintenues en-

dessous d'environ 20 et 10 ppm, respectivement Bien que les articles de Lunde et Stehle et al ne traitent pas les problèmes du soudage d'éléments en Zircaloy de grandes dimension 5 et en particulier de grille 16 de barres de combustible en Zircaloy, l'expérience a montré que les soudures obtenues dans une atmosphère relativement impure sont des soudures qui présentent un degré de contamination initialement faible et qui, lorsqu'elles sont soumises à

l'atmosphère rude d'un réacteur nucléaire, sont particu-

lièrement sujettes à une contamination par frottement Il est donc particulièrement capital que tout soudage de Zircaloy et, en particulier, de sotdage au laser soit effectué dans une atmosphère contrôlée pure pour que la contamination de la soudure soit à coup sûr réduite à un minimum et ne s'aggrave pas en présence des conditions

hostiles d'un réacteur nucléaire.

Le brevet US 3 555 239 est un exemple initial d'un large secteur de la technique antérieure divulgant un appareil de soudage à laser automatisé dans lequel la

position de la pièce d'usinageainsi que 1 e procédé d'usi-

nagesont commandés par un calculateur numérique Ce brevet montre la commande des faisceaux laser ainsi que de la pièce d'usinage au fur et à mesure qu'elle est déplacée d'un côté à l'autre le long d'un axe X, horizontalement

vers l'avant et vers l'arrière le long d'un axe Y,et verti-

calement vers le haut et vers le bas le long d'un axe Z. De façon typique, des moteurs entraînés par des impulsions sont alimentés par le calculateur numérique de manière à déplacer la pièce d'usinage de façon - rectiligne le long d'un axe choisi De plus, le soudage est exécuté dans une atmosphère contrôlée et, en particulier, la pression et l'écoulement du gaz dans la chambre de soudage sont commandés par le calculateur numérique En outre, un compteur est utilisé pour compter les impulsions, grâce à quoi le

nombre des impulsions laser appliquées à la pièce d'usi-

nage peut aussi être contrôlé.

Le brevet US 4 088 890 décrit un dispositif de commande programmable pour commander l'émission laser et, en particulier, la commande d'un obturateur de faisceau au moyen duquel la quantité voulue d'émission laser est dirigée sur la pièce d'usinage Ce brevet décrit aussi le mouvement rectiligne d'un chariot transportant la pièce d'usinage le long d'un axe vertical, la pièce d'usinage étant ainsi successivement amenée dans une position o une soudure au laser est exécutée En particulier, il est décrit l'exécution d'une soudure linéaire dans laquelle la pièce d'usinage est entraînée en rotation pendant que le faisceau laser est dirigé sur un joint entre deux pièces

devant être soudées l'une à l'autre.

Le brevet US 3 422 246 décrit un outil de machine de découpage à laser comprenant un système d'asservissement pour commander les servo-moteurs entraînant une pièce

d'usinage le long d'axes d'entraînement X et Y respecti-

vement Un transducteur est associé à chacun des servo-

moteurs pour fournir des signaux de rétro-action représen-

tant le déplacement de la pièce d'usinage le long de son axe respectif de manière à assurer ainsi une position

précise de la pièce d'usinage.

Les systèmes d'usinage à laser ont été adaptés pour un travail de précision comprenant le découpage d'ensembles semi-conducteurs Lorsque des lasers sont appliqués à de telles opérations d'usinage de forte précision, il est important que la position relative entre le laser et la pièce d'usinage, et plus particulièrement entre le laser et le dispositif supportant la pièce d'usinage,soit maintenue de façon précise et exacte Contrairement à l'outil mécanique, qui est amené en contact réel avec la pièce d'usinage, un laser se trouve à une distance relativement grande de sa pièce d'usinage Dans ces systèmes d'usinage à laser, le moyen supportant la pièce est disposé à une distance relativement grande du laser Dans ces machines, tout déplacement relatif entre le moyen supportant la pièce et le laser est amplifié par la structure de support en provoquant un déplacement relativement important du faisceau laser par rapport à la pièce d'usinage et en réduisant ainsi la précision aveclaquelle le faisceau laser est focalisé sur la pièce d'usinage Les vibrations relatives entre le laser et le moyen de support de pièce s'avèrent sérieuses en proportion de la faible section droite voulue du faisceau laser à l'endroit de la pièce

d'usinage Avec des précisions mesurées en centièmes(milli-

ème de pouce) o-u moinspon a obsemvé ques 'il se produit une vibration relative, le faisceau focalisé vibre aus 4 i, cette

vibration étant amplifiée par le système de support struc-

tural au moyen duquel le laser et le moyen de positionnement de pièces d'usinage sont accouplés l'un à l'autre Pour

ces raisons, les vibrations posent des problèmes dans l'ob-

tention de la précision recherchée dans l'usinage par laser, spécialement lorsque les faisceaux laser sont concentrés

sur des points très fins Cette focalisation ou concentra-

tion précise du faisceau laser est effectuée avantageu-

sement sur une distance focale relativement longue mais augmente la difficulté d'obtention d'un usinage précis en raison des vibrations et des chocs Le brevet US 3 803 379 suggère l'utilisation d'une structure rigide d'un banc de montage de système optique de laser et d'un bâti de support de pièces d'usinage En particulier, le banc est réalisé sous la forme d'un caisson creux et est interconnecté à l'aided A goujcns de repérage encastrésà force dans des trous dans l'un des éléments et vissés dans l'autre éément De plus, le banc de montage de laser et le bâti de support de pièces d'usinage sont montés sur des blocs amortisseurs destinés à supporter le poids

total du lit sur un sol rigide.

Le brevet US précité 3 803 379 expose également le problème du maintien de l'intensité d'un faisceau laser à des niveaux précis En particulier, ce brevet mentionne que lorsque l'on change une pièce d'usinage, il est nécessaire, de façon typique, d'arrêter le laser pendant que l'on met en place une nouvelle pièce et de remettre en fonction ensuite le laser en le ramenant à un niveau voulu d'intensité avant de recommencer l'usinage avec son

faisceau laser En particulier, la modification de l'inten-

sité du faisceau laser entraîne des modifications corres-

pondantes dans l'effet d'usinage sur la pièce à usiner.

Pour remédier à ce problème, le brevet US 3 803 379 suggère d'incorporer un mécanisme de déviation le long du trajet du faisceau laser de manière que le faisceau laser puisse être détourné vers une source froide De ce fait, pendant que l'on remplace la pièce d'usinage, le mécanisme de déviation détourne le faisceau laser vers la source froide en permettant ainsi au laser de continuer d'émettre à une

allure uniforme sans interruption,de sorte que sa tempé-

rature, une fois qu'elle est établie dans des conditions d'équilibre, ne se trouve pas modifiée entre les opérations d'usinage En outre, l'expérience a montré qu'avec un usage intensif du laser, l'intensité du faisceau laser diminue avec le temps en raison du vieillissement du laser lui-même ainsi que des lampes d'excitation associées à ce laser De plus, le faisceau laser, lorsqu'il rencontre une pièce à usiner, projette, de façon typique, des matières sous forme gazeuse ainsi que des débris qui peuvent enrober la pièce d'usinage ou la lentille de focalisation du laser, ce qui diminue le rendement d'usinage Il est donc nécessaire d'étalonner périodiquement le système laser de manière que le niveau d'énergie du faisceau laser communiaué à la pièce d'usinage puisse être réglé de façon précise. Lors de la mise au point initiale dessystèmes d'usinage à laser, on utilisait des laserspour des opérations

d'usinage individuelles à faible cadence de production.

Avec le développement de la technique, on a utilisé de plus en plus les systèmes laser pour des opérations de traitement de pièces à forte cadence de production susceptibles d'être commandées automatiquement par des ordinateurs Comme on l'a décrit ci-dessus, de tels systèmes à forte cadence de production repositionnent efficacement la pièce d'usinage de manière qu'une séquence de souduresou autres opérations d'usinage puissent être exécutée rapidement En-présence de telles demandes d'excitation permanente, la longévité du laser devient un facteur entrant en considération dans

le rendement du fonctionnement et dans les coets de fabri-

cation, On estime que dans le cas d'un usage intense dans lequel il est nécessaire d'effectuer de façon répétitive des soudures, comme par exemple pour la fabrication des grilles de barres de combustible décrites ci-dessus, que la longévité du laser constituerait un facteur important dont il faudrait tenir compte Dans le cas d'un usage intensif, l'espérance de longévité des lampes excitant le laser pulsé serait de l'ordre de plusieurs jours et, après cette durée de vie utile, il serait'néces 1 saire de remplacer au moins les lampes ainsi que d'étalonner le

nouveau système laser.

Afin d'améliorer le rendement et la longévité du laser, la technique antérieure, telle qu'illustrée par les

brevets US 4 223 201, 4 223 202 et 4 083 629,divulguel'uti-

lisation en temps partagé d'un faisceau laser émis par un seul laser et dirigé alternativement le long de premier et second trajets optiques sur une seule pièce d'usinage Le brevet US 4 083 629 décrit les problèmes soulevés par les systèmes de soudage automatises dans lesquels la pièce d'usinage exige que soit effectuée une pluralité de soudures; en particulier, la pièce d'usinage peut être amenée à un premier poste o un premier dispositif de soudage est mis en fonction et ensuite est transféréejusqu'à un second poste o un second dispositif de soudage effectue une opération de soudage Dans une variante, deux dispositifs de soudage pourraient être utilisés à un seul poste pour effectuer la

pluralité de soudures,ce qui réduit à un minimum la néces-

sité de transporter la pièce d'usinage du premier au second

poste Toutefois, ces procédés exigent que la pièce d'usi-

nage soit transportée ou réorientée, ce qui diminue la cadence de fabrication, ou bien que deux dispositifs de

soudage soient utilisés,ce qui augmente notablement l'inves-

tissement financier pour un tel appareil Comme tentative pour rendie Mi a ces problèmes, le brevet US 4 083 629 suggère l'utilisation d'un moyen de commutation bim Qdal de manière que le dispositif de soudage à laser soude de

façon séquentielle en deux emplacements distincts de soudure.

En particulier, il est suggéré d'utiliser un moteur pour faire tourner un miroir réfléchissant de manière que le faisceau soit dirigé de façon alternée le long d'un premier puis d'un second trajet optique sur la pièce d'usinage pour effectuer des première et seconde soudures sur une seule pièce d'usinage tel qu'un composant électrique On voit que l'on a recours à une commande automatisée du dispositif de soudage à laser pour synchroniser le déclenchement du laser avec laeaonutation des faisceaux laser, le sectionnement du fil et autres opérations de manutention Le brevet US 4 223 201 décrit un système laser quelqye peu similaire adapté pour des pièces d'usinage de plus grande dimension, telles que celles qoe l'on rencontre dans la construction des navires En particulier, le brevet US 4 223 201 suggère

d'utiliser un miroir tournant pour diriger de façon séquen-

tielle le faisceau laser le long despremier et second trajets de manière qu'un seul faisceau laser puisse fonctionner en temps partagé De plus, on a recours à un dispositif de commande automatique approprié pour commander des première et seconde tètes de soudage correspondantes qui sont déplacées d'une manière synchronisée par rapport au partage de temps du faisceau de manière qu'une série de soudures soient effectuées successivement en deux endroits différents sur une seule pièce à usiner Le brevet US 4 223 201 suggère le soudage linéaire, c'est-à-dire par un cordon de soudure, de deux pièces l'une à l'autre, ce

soudage ayant lieu sur les côtés opposés des pièces d'usi-

nage sensiblement au même point pour effectuer une soudure linéaire au laser sur deux côtés, tandis que le dispositif de commande automatisée effectue un déplacement de tête de

soudure par rapport à la pièce d'usinage.

Le brevet US 4 078 167 conçerne le problème de la contamination atmosphérique de l'emplacement de la soudure pendant le souda 9 e am laser Le soudage au laser sous vide a été tenté mais ce brevet mentionne qu'un sondage sous vide limite les dimensions et la forme de la pièce d'usinage

qui peut être traitée et augmente le temps de soudage néces-

saire pour créer l'état de vide Dans une variante, la pièce d'usinage peut être immergée totalement dans un gaz inerte, ou bien un système de protection mobile peut fournir

un flux de gaz inerte connu, tel que l'argon, sur la -

surface de la pièce à souder En particulier, le brevet US 4 078 167 décrit une enceinte de protection pour établir une atmosphère inerte autour de l'emplacement de la soudure de la pièce d'usinage au fur et à mesure que cette pièce

est transportée au-dessous de l'enceinte de protection.

Un gaz inerte, de façon typique de l'argon est envoyé à

travers un moyen de transfert de gaz comportant une plura-

lité d'ouvertures traversantes pour fournir une couche uniforme de gaz inerte qui s'écoule sur la pièce à usiner et à travers un passage entre l'enceinte de protection et la pièce d'usinage pour parvenir dans l'atmosphère Le flux de gaz inerte empêche dans une certaine mesure les gaz atmosphériques comprenant l'oxygène et l'eau de pénétrer dansla zone de soudage Il est mentionné que le débit-d'un

gaz inerte est réglé de manière à protéger la soudure vis-

à-vis des gaz de réaction mais que ce débit entraîne une turbulence de la matière fondue susceptible de donner des soudures poreuses et non uniformes O Le brevet US 4 078 167 ne mentionne pas le métal particulier à souder et n'envisage pas le soudage au laser de Zircaloy comme c'est le cas pour la grille de barres de combustible décrite ci-dessus Le Zircaloy est connu pour être extrêmement réactif vis-à-vis de l'oxygène, de l'azote et de l'eau se trouvant dans l'atmosphère et des essais de soudage conduisant à la présente invention ont montré de façon probante qu'un Flux de gaz inerte autour de la zone immédiate de la soudure n'assure pas une protection adéquate dans le cas du soudage au laser du Zircaloy Conformé&ent aux enseignements de la présente invention, une atmosphère d'un gaz inertetel que l'argon,est établie avec une pureté de l'ordre de l OPPM, ce degré de pureté n'étant pas envisagé

par le brevet US 4 078 167.

La discussion ci-dessus de la technique antérieure illustre les problèmes importants que soulève l'obtention d'un soudage automatisé au laser d'une matière extrêmement réactive, telle que le Zircaloy, soudage dans lequel la pièce d'usinage est déplacée successivement-sous l'action d'un dispositif de commande automatisé pour effectuer un

grand nombre de soudures de précision Comme mentionné ci-

dessus, il est nécessaire de déplacer la pièce d'usinage, par exemple la grille 16 soudée au laser telle que décrite ci-dessus, le long de chacun de ses axes X,Y et Z par rapport au faisceau laser focalisé tout en maintenant un

degré exceptionnement élevé de pureté de l'atmosphère envi-

ronnante pour éviter une contamination de la matière soudée.

De plus, il est souhaitable d'obtenir un degré élevé de rendement du laser même quand la pièce d'usinage est déplacée à travers une succession de positions dans trois dimensions par rapport au faisceau laser De plus, on rencontre des problèmes pour effectuer des soudures précises dans des pièces de petite dimension et en particulier, pour le maintien de niveau de puissance du faisceau laser incident à des niveaux précis pour différents types de soudure, cela en notant l'atténuation de l'émission laser lorsque l'on utilise un système laser comprenant le barreau laser et les lampes d'excitation à des taux de rendement élevés sur une période de temps prolongée ainsi que les effets des

débris résultant du soudage au laser.

C'est pourquoi la présente invention a pour objet une commande programmable nouvelle et améliorée des opérations

d'usinage au laser d'une pièce à usiner.

La présente invention réside, d'une façon générale dans un appareil commandé par un, ordinateur et destiné à exécuter une série d'opérations d'usinage au laser dans un environnement constitué par un gaz non réactif, ledit appareil comprenant: une chambre d'usinage; un laser et un dispositif optique pour focaliser et diriger ledit laser sur une pièce d'usinage; un moyen pour envoyer le gaz non réactif dans une chambre d'usinage auxiliaire à un débit choisi; un agencement pour déplacer sélectivement ladite chambre d'usinage et la pièce d'usinage suivant une séquence de déplacement par rapport au faisceau laser, de manière que chacune des opérations d'usinage soit exécutée sur un emplacement choisi de la pièce d'usinage; et un ordinateur programmable pour commander l'usinage au laser de la pièce d'usinage et comprenant un dispositif de commande pour

commander, en fonction d'un paramètre programmable repré-

sentant ledit débit choisi,le moyen précité -d'envoi de gaz, et un ensemble de circuits programmables que l'on peut programmer avec un ensemble d'instructions représentant

les emplacements d'usinage de la pièce à usiner pour com-

mander ledit moyen de déplacement sélectif de manière à déplacer séquentiellement ladite chambre d'usinage et la pièce à usiner qui s'y trouve suivant ladite séquence

de déplacements.

En conformité avec ces objets ainsi qu'avec d'autres objets de la présente invention, on a recours à un appareil

commandé par un ordinateur pour exécuter une série d'opé-

rations d'usinage au laser sur une pièce d'usinage dans un environnement formé par un gaz non réactif vis-à-vis de la matière dont la pièce d'usinage est constituée L'appareil commandé par un ordinateur comprend une chambre d'usinage destinée à recevoir la pièce d'usinage et un moyen se présentant sous la forme d'uoepompe pour diriger le gaz non réactif dans la chambre d'usinage à un débit choisi et contrôlé Un faisceau laser est engendré par un laser et est focalisé sous la forme d'un faisceau le long d'un trajet jusqu'à la pièce d'usinage Un-agencement est utilisé pour déplacer sélectivement la chambre d'usinage et la pièce à usiner qui s'y trouve suivant une séquence d'étapes de manière que la position relative entre la pièce d'usinage et le faisceau laser soit modifiée de telle sorte qu'une série d'opérations au laser et, en particulier, de soudures, puisse être effectuée sur une succession d'emplacements choisis de la pièce d'usinage Un ordinateur est programmé pour commander le débit auquel le gaz non réactif est

introduit dans la chambre d'usinage ainsi que les empla-

cements d'usinage de la pièce à usiner,de manière que l'agencement servant au déplacement sélectif puisse être commandé pour disposer la pièce d'usinage de manière à effectuer la

série d'opérations de soudage.

Suivant un autre aspect encore de la présente invention,l'ordinateur est programmé de manière à commander un agencement d'orientation ou de division de faisceau de manière à diriger tout d'abord le faisceau laser le long d'un premier trajet jusqu'à une première pièce d'usinage puis le long d'un second trajet jusqu'à une seconde pièce d'usinage Il est envisagé d'agencer deux calculateurs de manière à effectuer l'usinage au laser de chacune des pièces d'usinage et de les interconnecter de manière à coordonner la commande du moyen d'orientation de faisceau de telle sorte que seul un à la fois des deux ordinateurs ait

la commande du faisceau laser.

Suivant un autre aspect encore de la présente invention, la chambre d'usinage est montée sur un banc rigide qui constitue une première surface de référence sensiblement plane et on prévoit une enceinte autour de la chambre pour

constituer une seconde surface de fermeture étanche sensi-

blement plane ainsi qu'un agencement pour régler la position de la chambre d'usinage de telle sorte qu'il existe un 23 -

intervalle sensiblement uniforme entre une surface péri-

phérique supérieure de cette, dernière et la chambre de

fermeture étanche afin de permettre le déplacement de la.

chambre d'usinage sans entrave tout en maintenant l'int&-

grité de l'environnement d'usinage à l'intérieur de la

chambre d'usinage.

Suivant une autre caractéristique encore de la présente invention, la chambre d'usinage est montée sur une table coulissante de manière à permettre le déplacement de la chambre d'usinage et de sa pièce d'usinage cepuis une première position, dans laquelle le faisceau laser est dirigé sur la pièce d'usinage, jusqu'à une seconde position

distante du faisceau laser et dans laquelle la pièce d'u-

sinage peut être facilement introduite dans la chambre d'usinage et retirée de cette chambre La table coulissante peut être déplacée jusqu'à une troisième position, dans laquelle le dispositifde mesure monté sur cette table est disposé de manière à recevoir le faisceau laser afin de fournir un signal représentant le niveau de puissance de ce dernier, grâce à quoi le degré d'excitation du laser peut être réglé ou étalonné en fonction d'un paramètre

programmé dans l'ordinateur.

On va donner ci-après une description détaillée

d'un mode de réalisation préféré de la présente invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels

la figure 1 est une vue en perspective d'un assem-

blage combustible nucléaire comprenant une pluralité de grilles réalisées selon les enseignements de la présente invention; les figures 2 A-2 E sont respectivement une vue en perspective, une vue en plan, une-vue en coupe latérale, une vue éclatée-en perspective; et une vue en plan d'une grille de barres de combustible réalisée selon les enseignements de la présente invention et incorporée,à l'assemblage de la figure 1; les figures 3 A-3 L montrentpar une série de vues en perstective, la séquence de phases de soudage de la grille de barres nucléaires représentée sur la figure 2, et la figure 3 M est un diagramme montrant un profil de faisceau laser; la figure 4 est une vue en perspective de l'appareil de soudage de précision à laser selon les enseignements de la présente invention; la figure 5 est une vue en perspective éclatée du système de support structural de l'appareil de soudage à laser représenté sur la figure 4 et comprenant un bâti

principal et un support cinématique pour supporter rigi-

dement un système laser par rapport à une paire de pièces d'usinage, par exemple des grilles de barres de combustible nucléaire, positionnées par des modules de positionnement de gauche et de droite-; la figure 6 est une représentation schématique en perspective du système laser incorporé dans l'appareil de soudage de précision au laser représenté sur les figures 4 et 5 pour diriger sur une base de temps partagé un faisceau laser émis par une seule source laser vers chacune de deux pièces d'usinage, par exemple des grilles de barres de combustible nucléaire; la figure 7 estune vue en élévation latérale du système de soudage à laser représenté sur la figure 4; la figure 8 estune vue en élévation frontale partielle du système de soudage à laser représenté sur la figure 4; la figure 9 est une vue en plan suivant IX-IX de la figure 8 du système de soudage a laser; la figure 10 est une vue en coupe latérale suivant X-X de la figure 8; la figure Il est une vue en coupe latérale suivant XI-XI de la figure 8; la figure 12 est une vue en élévation frontale partielle suivant XII-XII de la figure 11; la figure 13 est une vue en coupe partielle suivant XIII-XIII de la figure 11 du mécanisme permettant le déplacement de la table coulissante; la figure 14 est une vue éclatée en perspective d'une chambre de soudage telle que représentée sur la

figure 4 et de son mécanisme pour positionner sélective-

ment son dispositif de support rotatif; la figure 15 est une vue en coupe frontale faite par XV-XV de la figure 9 et illustrant particulièrement une chambre de soudage, son mécanisme pour faire tourner sélectivement son dispositif de support rotatif, et un dispositif d'entraînement en rotation autour de l'axe B couplé au mécanisme précité; la figure 16 est une vue latérale partiellement

en coupe faite suivant XVI-XVI de la figure 15 et illus-

trant particulièrement le mécanisme de positionnement du dispositif de support rotatif ainsi que la disposition mutuelle relative du système de lentille de focalisation de laser et de la chambre de soudage; la figure 17 est une vue en coupe faitesuivant XVII-XVII de la figure 7 et illustrant particulièrement le système de lentille; de focalisation de laser; la figure 18 est une vue en plan partiellement arrachée du dispositif de support rotatif disposé à l'intérieur de la chambre de soudage de la figure 14; la figure 19 est une vue en coupe par XIX-XIX de la figure 18 du dispositif de support rotatif; la figure 20 est une vue en coupe latérale par XX-XX de la figure 19 du dispositif de support rotatif; la figure 21 est une représentation schématique

d'un système d'alimentation d'argon au moyen duquel un-

gaz inerte approprié, par exemple de l'argon, est fourni à partir d'un réservoir de ce système à chacune des chambres de soudage et au système de lentille de focalisation de laser; les figures 22 A et 22 B forment une représentation schématique du système de commande mis en oeuvre dans l'ordinateur et destiné au système de soudage à laser, ces figures montrant la disposition mutuelle relative des circuits d'interface vis-àvis de l'unité de traitement centrale (CPU) et de la mémoire et vis-à-vis de chabun des mécanismes de positionnement de chambre, d'un second système analogue de commande d'ordinateur, du système laser, du système d'alimentation d'argon, du système d'échappement pour le vide, du dispositif d'entraînement en rotation autour de l'axe B, de l'analyseur d'oxygène, de l'analyseur d'humidité, et de la thermopile; les figures 23 A et 23 B sont respectivement des vues frontales du tableau d'affichage du dispositif de soudage à laser et du tableau de fonctions de machine, associés respectivement à la source d'énergie du laser représentée

sur la figure 4 et à l'unité de traitement centralerepré-

sentée sur les figures 22 A et 22 B; les figures 24 A et 24 B sont des organigrammes de "niveau élevé" du programme partiel illustrant les phases du procédé de commande grâce auquel le système de soudage à laser est commandé pour effectuer une série de soudures de la grille de barres de combustible nucléaire d'une façon précise; et

les figures 25 A-25 R sont des sous-programmes d'ap-

plication qui sont ordonnés par des codes M, S et T établis en partie par le programme partiel illustré sur les figures 24 A et 22 B, et la figure 25 S est une courbe définissant les

paramètres caractéristiques du circuit de formation d'im-

pulsionslaser.

Les grilles 16 de barres de combustible sont cons-

tituées, comme décrit ci-dessus, de lames ou bandes inté-

rieuresou extérieures 20 et 22 de grilles qui sont assemblées et soudées ensemble comme représenté sur les figures 2 A à 2 E. Chacune des lames 20 et 22 de grilles est découpée à la presse dans un rouleau continu d'un matériau fendu et de l'huile s'accumule sur sa surface lors de l'opération-de découpage à la presse La pellicule d'huile est nettoyée, ensuite lalame est soumise à un traitement thermique puis assemblée dans un dispositif comme décrit dans la demande

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

deresse sous le titre de "Dispositif, bande de retenue et procédé pourl'assemblage de grilles de support de barres de combustible nucléaire" (demande de brevet US n' 41 41 98): Ensuite, la grille 16 avec son dispositif d'assemblage est

soudée par le système de soudage 100 à laser selon la pré-

sente invention;qui effectue chacune des soudures d'inter-

section 32, des soudures linéaires 30 d'angle, des soudures 34 de fentes et de pattes, et des soudures linéaires 40 d'encochesdans une atmosphère pure d'un gaz inerte En se référant maintenant aux figures 3 A à 3 L, on va décrire la

* séquence de phases de soudage dans le gaz inerte conformé-

ment aux enseignements de la présente invention On va décrire de façon détaillée ci-après le système de soudage 100 à laser; on pense que la compréhension de la façon suivant laquelle la pièce d'usinage, c'est-àdire la grille 16 de barres de combustible, est manipulée dans chacune des trois dimensions facilitera la compréhension du fonctionnement du système de

soudage 100 à laser Comme on le voit sur ces figures, la-

grille 16 de barres de combustible est déplacée par incréments le long de ses axes X et Y dans un plan et est entraînée en rotation sélectivement autour de son axe Y Tl est important de noter que le mouvement mentionné ci-dessus est exécuté dans une chambre o l'atmosphère du gaz inerte est maintenue à un degré élevé de pureté La première phase est illustrée sur la figure 3 A et, au cours de cette phase,-la grille 16 de-barres de combustible est disposée dans l'atmosphère contrôlée, formée par la chambre de soudage,avec ses ailettes 42 s'étendant vers le haut Un dispositif de soudage est décrit dans la demande de brevet déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre de "Plaques de soudage pour une grille de support de barres de combustible nucléaire" (demande de brevet américain n' 41 42 65), dispositif au moyen duquel les lames intérieure et extérieurs et 22 de la grille sont disposées fixement les unes par rapport aux autres pendant les opérations de soudage Un dispositifde"'suppression' d'ailettes est un outil qui est utilisé pour dévier les ailettes 42, grâce à quoi les ailettes se trouvent encastrées à l'intérieur du dispositif de soudage; ce dispositif de suppression d'ailettes est décrit dans la demande de brevet français déposé-ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre de "Dispositif et procédé de positionnement de lames et ailettes pour des grilles de support de barres de combustible nucléaire" (demande de brevet américain N O 41 41 97) On purifie l'atmosphère en dirigeant de l'argon gazeux dans la chambre de soudage jusqu'à ce que le degré voulu de pureté soit atteint, c'est-àdire l Oppm d'eau et 7 ppm d'oxygène Lorsque l'atmosphère pure a été établie, la grille 16 de barres de combustible est déplacée suivant une série de déplacements par incréments le long des axes X et Y, de manière que chacun des points 24 d'intersection entre les lames intérieures 20 de grilles soient alignés avec un faisceau laser 178 puis, une quantité réglée d'énergie est communiquée

à ce faisceau pour effectuer la soudure d'intersection 32.

Comme on va l'expliquer en détail par la suite, le faisceau laser 178 est fourni par un laser YAG;Nd pulsé qui est excité par des lampes d'excitation pulsées alimentées par une tension étalonnée de manière à délivrer un niveau spécifié

d'énergie à la grille 16 En particulier, le nombre d'im- pulsions dirigées sur le point 24 d'intersection des lames intérieures 20

de la grille est réglé comme représenté sur la figure 3 M, o six impulsions du faisceau laser sont dirigées sur la pièce d'usinage de manière à former la soudure d'intersection 32, chaque impulsion ayant une largeur d'impulsion de 6,2 ms, une fréquence de 20 impulsions par seconde, un puissance moyenne de 350 watts et une puissance de crête de 2580 watts Les soudures d'intersection 32 sont formées par rotation du faisceau laser 178 lorsque la grille 16 de barres de combustible a été placée dans une

position alignée par rapport au faisceau laser 178.

La prochaine phase est représentée sur la figure 3 B et, au cours de cette phase, la grille 16 de barres de combustible est entraînée en rotation sur 900 autour de son axe Y par un mécanisme que l'on va expliquer, grâce à quoi un premier ensemble de soudures 34 de fenteset de patteeet une première soudure linéaire 30 d'angle est effectué Ces soudures sont des cordons de soudure qui sont réalisés par déplacement de la grille 16 de barres de combustible le long de son axe X tandis que le faisceau laser 178 est dirigé sur la pièced'usinage Dans un mode de réalisation illustratif de la présente invention, les soudures 34 de fenteset de pattes sont effectuées à l'aide d'un faisceau laser 178 ayant une largeur d'impulsion de 2,2 ms, une fréquence d'impulsion de 50 impulsions par seconde et une puissance moyenne de 350 watts, la grille 16 de barres de combustible étant déplacée à une vitesse de 762 mm par minute ( 30 pouces (IPM)) ta figure 3 B montre la position relative du faisceau laser 178 pour effectuer chacune des soudures 34 a de fentes et de pattes

et la soudure linéaire 30 a d'angle.

Ensuite, comme représenté sur la figure 3 C, la grille 16 de barres de combustible est entraînée en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre de manière que les lames extérieures opposées 22 b de la grille soient alignées avec le faisceau laser 178 de telle sorte qu'un second ensemble de soudures 34 b de fenteset de patteset une seconde soudure linéaire 30 b d'angle puissent être effectués Ensuite, comme représenté sur la figure 3 D, la grille 16 de barres de combustible est entraînée en rotation sur 9 QQ en sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à sa position initiale représentée sur la figure 3 A, et la grille 16 de barres de combustible et son dispositif de soudage sont

retirés de la chambre de soudage.

Comme représenté sur les figures 3 E à 3 H, un ensemble similaire de phasesde soudage a lieu Après avoir

été enlevée de la chambre, la grille 16 de barres de combus-

tible et son dispositif, de soudage sont retournés de manière à inverser les ailettes et sont entraînés en rotation sur autour de l'axe Z dans le sens des aiguilles d'une montre de manière que la lame extérieure non soudée 22 c de la grille se trouve en face de la porte de la chambre de

soudage La grille 16 et son dispositif de soudage sont -

bloqués dans une position fixe par rapport à la chambre de soudage et au faisceau laser Initialement, l'air se trouvant à l'intérieur de la chambre de soudage est purgé à l'aide d' argon gazeux jusqu'à un niveau de pureté acceptable Ensuite, comme représenté sur la figure 3 E, la grille 16 de barres de combustible est déplacée par incrémentsau cours d'une série de phases le long des axes X et Y, de manière que chacune dessoudures d'intersection 32 soient effectuées comme décrit ci-dessus Quand les soudures d'intersection 32 ont été effectuées, la grille 16 de barres de combustible est entraînée en rotation sur 900 en sens inverse des aiguilles d'une montre autour de son axe Y de manière que sa lame extérieure 22 c soit amenée en-dessous du faisceau laser 178, grâce à quoi un troisième ensemble de soudure 34 c de fente et de patte 5 est exécuté et une troisième soudure linéaire 30 c d'angle est effectuée Ensuite, comme représenté sur la figure 3 G, la grille 16 de barres de combustible est entraînée en rotation sur 1800 autour de son axe Y de manière que la quatrième lame extérieure 22 d de grille soit exposée au faisceau laser 178, grace à quoi un quatrième ensemble de soudures 34 d de fentes et de pattes et une quatrième aomdure linéaire 30 d d'angle peuvent être exécutés Ensuite, au cours de la phase représentée sur la figure 3 U, la grille 16 est entraînée en rotation sur 900 'en sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à sa position initiale avant qu'elle-même et son dispositif de soudage soient enlevés

de la chambre de soudage.

En se référant maintenant aux figures 3 I à 3 L, on voit que l'on y a représenté le procédé au, moyen duquel les manchons de guidage 36 sont soudés à la grille 16 de barres de combustible Initialement, la grille 16 de barres de combustible est enlevée de son dispositif de soudage, comme cela est nécessaire pour les phases des figures 3 A à 3 Het placée dans un dispositif de soudage de manchons décrit dans la demande de brevet français déposé ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre de " GRILLE A

BAREAUX COMBUSTIBLES AVEC DES MANCIONS SOUDES DANS DES BANDES ENCOCHEES"

(demande de brevet américain N 041 42 32); le dispositif de soudage de manchon comprend une pluralité d'axes de support disposés dans des cellules choisies parmi les cellules formées par les lames intérieures 20 de grille en vue de recevoir les manchons de guidage 36, c'est-à-dire les ouvertures qui comportent les encoches 38 ménagées dans leurs

bords périphériques camne représente sur la figure 3 J, En parti-

culier, les axes ou doigts du dispositif position-

nent de façon précise les manchons de guidage 36-de manière que les axes de ces derniers soient situés centralement par rapport aux surfaces des lames intérieures 20 de la grillé et soient parallèles à-ces surfaces Lès manchons de guidage 36 étant alignés de façon précisé et assemblés à la grille 16 de barres de combustible, la grille 16 et son dispositif de soudage de manchons sont disposés-dans la chambre de soudage et immobilisés-par rapport à cette chambre et par rapport au faisceau laser 178 Ensuite, l'air est purgé

à l'aide d'argon gazeux jusau'au niveau de pureté voulu.

Ensuite, comme représenté sur la figure 3 J, la grille 16 de barres de combustible est entrainée en rotation sur 45 ' en sens inverse des aiguilles d'une montre puis la grille et le dispositif de soudage de manchons sont bloqués dans cette position à 450 par rapport au trajet du faisceau laser 178, comme représenté sur la figure 3 J Ensuite, une série de soudures linéaires 40 d'encoche est exécutée avec un faisceau laser ayant une largeur d'impulsion de 6,2 ms, une fréquence d'impulsion de 20 impulsions par seconde, une puissance moyenne de 255 watts et une vitesse de soudage de 254 mm par minute ( 10 pouces par minute (IPM)) La grille 16 de barres de combustible est déplacée le long de l'axe Y à la vitesse mentionnée tandis que le faisceau laser 178 est pulsé Comme on va l'expliquer endétail par la suite, il est nécessaire de focaliser à nouveau le faisceau laser 178 pour chaque rangée horizontale de manchons de guidage 36 représentés sur la figure 3 J Une série de soudures linéaires 40 d'encoche est effectuée par déplacement de la grille 16 de barres de combustible le long de son axe Y, par positionnement de chaque manchon de guidage 36 par rapport au faisceau laser 178, par pivotement du faisceau laser pour effectuer la soudure linéaire 40 d'encoche et, ensuite, par déplacement de la grille 16 pour aligner le manchon de guidage 36 suivant Quand une rangée horizontale individuelle de manchons de guidage 36 a été soudée, la grille 16 de barres de combustible est déplacée le long de son axe X pour positionner la rangée suivante de manchons

de guidage 36 en alignement avec le faisceau laser 178.

Ensuite, il est nécessaire de-focaliser de nouveau le faisceau laser 178 pour effectuer les soudures linéaires d'encoche Comme on peut le voir sur les figures 3 J et 3 K, le manchon de guidage 36 est encastré dans quatre encoches 38 et les soudures linéaires 40 d'encoche sont

effectuées sur les côtés opposés des manchons de guidage 36.

Après qu'un des côtés du manchon de guidage 36 a été soudé, il est nécessaire de faire tourner la grille 16 de 90

en sens inverse des aiguilles d'une montre, comme repré-

senté sur la figure 3 K, pour exposer l'autre encoche opposée 38 au faisceau laser 178 Après cette rotation, une série de soudures linéaires 40 d'encoche 'est effectuée

comme expliqué ci-dessus Enfin, au cours de la phase re-

présentée dans la figure 3 L, la grille 16 de barres de combustible est entraînée en rotation sur 450 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à sa position initiale avant que la grille 16 et son dispositif de soudage de manchons soient retirés de la chambre de soudage pour ter-, miner les phases de soudage de la grille 16 de barres de combustible. En se référant maintenant à la figure 4, on voit que l'on y a représenté le système de soudage 100 à laser destiné à commander la série de soudures et, en particulier, les soudures d'intersection 32, les soudures 34 de fentes et de pattes, les soudures linéaires 30 d'angle et les soudures linéaires 40 d'encoche nécessaires pour fixer les lames intérieure 5 et extérieure 920 et 22 de la grille les unes aux autres afin de former la grille 16 de barres de combustible et pour fixer les manchons de guidage 36 à la grille 16 par commande d'un système laser 102 (représenté en détail dans les figures subséquentes) pour que celui-ci émette un faisceau laser 178 d'énergie réglée} pour positionner de façon successive et précise la grille 16 et pour commander l'amenée d'un gaz inerte approprié, par exemple de l'argon, dans lequel est effectué le soudage au laser des soudures précitées Chacune des pièces d'usinage, par exemple les grilles 16 de barres de combustible, est déplacée successivement jusqu'à 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 en vue de recevoir sa grille 16 pour établir un environnement dans

lequel le soudage au laser peut être exécuté et, en parti-

culier, pour établir une atmosphère de gaz inerte tout en permettant le déplacement de la grille 16 afin d'effectuer la série de soudures Le module de positionnement 106 a de droite comporte une porte d'armoire 114 a de droite qui est représentée dans une position ouverte Une porte d'armoire analogue 114 b de gauche est représentée dans sa position fermée et on voit qu'elle ferme son module de positionnement correspondant 106 b de gauche ainsi que la chambre de soudage 108 b de gauche Une armoire 104 enferme en outre les modules de positionnement 106 a et 106 b de droite et de gauche ainsi que le système laser 102, un bâti principal 122, un

système 118 de purge d'argon, et un système 473 d'alimen-

tation d'argon que l'on va décrire ci-après Une paire de tapis de détection forme des zones de sécurité 134 a et 134 b de droite etde gauche disposées immédiatement en avant des modules de positionnement 106 a et 106 b de droite et de gauche, respectivement; les zones 134 a et 134 b détectent la présence d'un opérateur à cet endroit pour empêcher que la chambre de soudage correspondante 108 soit amenée dans

une position à l'extérieur de l'armoire 104.

Une source 120 d'alimentation de laser est repré-

sentée sur la figure 4 et est couplée par des conducteurs appropriés au système laser 102 pour commander l'émission d'une lumière cohérente à partir de ce dernier d'une manière qui sera expliquée de façon plus complète par la suite De plus, un système 124 de commande par ordinateur comprenant un premier système ou système de droite 126 de commande numérique par ordinateur (CNC) et un second système ou système de gauche identique CNC 126 b associésrespectivement à la commande des opérations d'émission laser se produisant dans les modules de positionnement 106 a et 106 b de droite et de gauche Comme on l'expliquera par la suite, les systèmes CNC 126 a et 126 b de droite et de gauche effectuent la commande du système laser 102 de manière que cette

commande ait lieu en temps partagé La source 120 d'alimen-

tation de laser comprend un tableau 132 d'affichage de soudage, comme représenté de façon plus complète sur la

figure 23 A, et chacun des CNC 126 a et 126 b comprend respec-

tivement son tableau de fonctions de machine (MFP)130 comme représenté de façon plus complète sur la figure 23 B. Le bâti principal 122 est représenté de façon plus complète sur la figure 5 et sert au montage de façon réglable du système laser 102 dans une position alignée par rapport aux modules de positionnement 106 a et 106 b de droite et de' gauche Une fois alignés avec le système laser 102, les modules de positionnement 106 a et 106 b de droite et de gauche sont fixes à demeure par rapport au bâti principal 122 et par conseéquent par rapport au système laser 102 pour que l'alignement du faisceau laser 178 puisse à coup sir être réglé de façon précise par rapport à chacun des modules de positionnement 106 a et 106 b et par conséquent

par rapport aux grilles 16 de barres de combustible sup-

portées par ces modules Le bâti principal 122 est constitué par une plaque supérieure 142 et une plaque inférieure 143 (voir figure 7) soudées chacune à un bâti entube de section carrée Comme représenté sur la figure 7, des blocs ou pieds 224 de nivelage et d' amortissement sont fixes à la plaque inférieure 143 et servent à isoler le système laser 102 et les modules de positionnement 106 a et 106 b de droite et de

gauche 'vis-à-vis des vibrations qui pourraient être commu-

niquées au système de soudage 100 à laser par l'intermédiaire du sol sur lequel repose ce système De plus, les-pieds 224 amortissent également toute vibration qui pourrait être provoquée par les dispositifs d'entraînement à moteur (que

l'on va décrire) associés à chacun des modules de position-

nement 106 a et 106 b de droite et de gauche La plaque supérieure 142 est surfacée après avoir été soudée à son bâti en tube de section carrée de manière à constituer une surface de référence pour les autres éléments constitutifs du système montés sur cette plaque Ces autres éléments constitutifs sont fixés à l'aide de boulons ou de goujons à la plaque supérieure 142 ou par rapport à cette plaque de manièreque les alignements cruciaux puissent être maintenus. Un support cinématique 140 est fixé à l'aide de boulons à la plaque supérieure 142 et comprend une paire de pieds 141 et 139 comportant chacun une cheville qui le fixe par rapport à la plaque supérieure 142 Chacun des

modules de positionnement 106 est monté sur le bâti prin-

cipal 122 et comprend, comme représenté sur la figure 5, une plaque de base 150 fixée à l'aide de boulons à la plaque supérieure 142 à chacun de ses quatre coins Chaque module de positionnement 106 comprend des parois latérales 152 et 154 fixées chacune à l'aide de boulons à la plaque

de base 150, comme représenté sur les figures 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 ellemême fixée,à l'aide de boulons,à deux goussets 246, comme représenté sur la figure 10; une plateforme X-Y 244 est elle-même boulonnée aux deux goussets 246 se trouvant de part et d'autre de celle-ci,comme représenté sur la figure 9 Comme on peut le voir sur la figure 10, la plateforme X-Y 244 reçoit et supporte un système 288 de positionnement X-Y au moyen duquel la chambre de soudage 108 est déplacée par incréments

le long des axes X et Y sous la commande de son CNC 126.

Chacun des modules de positionnement 106 comprend, en outre, comme représenté sur la figure 5, une plaque supérieure ou plaque de fermeture étanche 156 qui est disposée à une faible distance, par exemple inférieure à 1 mm ( 0,040 pouce)

de la plaque de fermeture étanche 156 et de façon sensible-

ment parallèle à cette plaque qui forme la surface supérieure de la chambre de soudage 108, commé représenté sur la

figure 8 Un examen de la figure 8 indique que l'espa-

cement et la disposition relative critiques entre la chambre de soudage 108 et sa plaque 156 de fermeture étanche permet au système 288 de positionnement X-Y de déplacer la chambre de soudage 108 tout en maintenant la disposition relative de la chambre de soudage 108 et de la plaque 156 de fermeture étanche On établit cette disposition relative critique en positionnant de façon précise la plateforme 244 par rapport à la plaque 156 de fermeture étanche d'une

manière que l'on va expliquer.

Comme représenté sur les figures 7 et 9, une paire de glissières verticales 252 sont fixées à demeure par des goujons à-la plaque supérieure 142 En particulier, deux goujons sont encastrés dans la base de chaque glissière verticale 252 et maintiennent celle-ci sur la plaque supérieure 142 Un support en forme de cavalier 250 est monté de façon mobile sur chaque glissière verticale 252 et comprend une vis de positionnement 254 s'étendant de façon sensiblement perpendiculaire à-la surface de référence de la plaque supérieure 142, grâce à quoi on peut aligner de façon critique le support en forme de cavalier 250, la glissière verticale 252 et la plateforme 244 Le support 250 est fixé à l'aide de boulons et de goujons à la glissière verticale 252 du module de positionnement 106 Le support 250 et sa vis de positionnement 254 sont, à titre illustratif, le modèle fabriqué par Milwaukee Machine Components Company sous la désignation de Model RB 16-32-20-L La glissière verticale 252 constitue ut: moyen pour soulever ou abaisser la plateforme X-Y 244 en vue d'une adaptation aux variations

du procédé ou E la hauteur de la chambre de soudage 108.

Trois goujons fixent la plateforme X-Y 244 à ses goussets 246 et on peut les enlever de ces derniers pour libérer la plateforme X-Y 244 Ensuite, on extirpe les clavettes 256

et 258 à mentonnet au moyen de leurs vis de soulèvement.

Puis, on fait tourner une manivelle (non représentée sur les 'dessins) associée à la vis de positionnement 254 pour positionner de nouveau,en la soulevant ou en l'abaissant, la plateforme X-Y 244 et, ensuite, on fixe à l'aide de boulons et de goujons la glissière verticale 252 à son support 250 en forme de cavalier et on fixe à l'aide de

boulons la plateforme X-Y 244 à la glissière verticale 252.

Lorsque la plateforme X-Y 244 se trouve à la hauteur requise, on la met de niveau, c'est-à-dire que l'on rend uniforme l'espacement entre la surface supérieure de la chambre de soudage 108 et la surface inférieure de la plaque 156 de fermeture étanche ou, en d'autres termes, que l'on dispose parallèlement ces surfaces l'une par rapport à l'autre, puis on positionne de nouvelles clavettes 256 et 258 à mentonnet et on encastre les goujons dans de nouveaux trous percés et alésés dans les parois latérales 152 et 154

à leurs nouveaux emplacements.

Le système 118 de purge d'argon est représenté de façon plus complète sur la figure 5 L'argon qui s'échappe des chambres de soudage 108 pendant la purge et le soudage tombe au fond de chaque module de positionnement 106 de manière à s'écouler à travers une pluralité d'ouvertures d'échappement 151 ménagées dans les plaques de base 150 a et 150 b A l'avant du bâti principal 122 sont ménagées

deux ouvertures 148 a et 148 b recouvertes d'une toile métal-

lique 146 La toile métallique 146 et le bâti principal 122

forment une paire de chambres 144 a et 144 b qui sont raccor-

dées par un conduit d'échappement (non représenté) à lrarrière du bâti principal 122 par l'intermédiaire d'un dispositif d'amortissementou de ralentissement 226 (voir

figure i) et par un conduiït 228 à un dispositif de souf-

flerie 230 au moyen duquel l'argon'qui s'échappe est refoulé à partir de l'armoire 104 par l'intermédiaire d'un conduit 232 d'échappement d'argon hors de l'immeuble Le dispositif d'amortissement et de ralentissement 226 commande le débit de l'argon Le dispositif de soufflerie 230 crée une pression négative on vide lorsque leas portes d'armoires 114 sont fermées Le dispositif de soufflerie 230 peut, à titre illustratif, se présenter sous la forme d'une-soufflerie d'échappement fabriquée par Dayton

Electric Company sous la désignation de Model 2 C 887 L'es-

pacement entre la surface supérieure de la chambre de soudage 108 et la plaque 156 de fermeture étanche est de façon typique, comme représenté sur les figures 9 et 17, de l'ordre de 0,76 mm ( 0,030 pouce) de manière à permettre le déplacement de la chambre de soudage 108 le long des axes X et Y et de permettre un écoulement régulier de

l'argon à partir de la chambre de soudage 108.

Comme représenté sur la figure 5, le support ciné-

matique 140 positionne le système laser 102 et, en parti-

culier, la source d'émission laser se présentant sous la forme d'un barreau 170 de laser et les optiques associées par rapport à la surface de référence du bâti principal 122 et plus spécifiquement par rapport aux pièces d'usinage se présentant sous la forme de grilles 16 de barres de

combustible Le barreau 170 de laser est disposé à l'inté-

rieur d'un boîtier 166 de tête de laser et est monté sur une plaque 168 à usinage optique qui a été usiné à des tolérances très serrées en vue de sa planéité La plaque 168 à usinage optique est montée sur une sous-base 162 de laser qui est elle-même supportée par le support cinématique 140 et, en particulier sur la traverse 157 de ce dernier et sur un élément horizontal 159 En plus du boîtier 166 de tête de laser, un miroir mobile 172 de commutation de faisceau ainsi que son dispositif d'actionnement,se présentant sous la forme d'un moteur pas à pas 175, et des dispositifs fixes de déviation de faisceau,se présentant sous la forme de

miroirs 174,176 a et 176 b,sont également montés sur la plaque-

168 à usinage optique Comme représenté sur la figure 6, le miroir '172 se présente Pous la forme L'un Iément ayant la configuration d'une larme-et couplé au moteur pas

à pas 175 de manière à être entraîné en rotation successi-

vement par ce moteur jusqu'à une position et hors de cette position afin de réfléchir ou de transmettre les faisceaux laser 178 émis par le barreau 170 de laser. La sous-base 162 de laser supporte la plaque 168 à usinage optique et est elle-même montée sur le support cinématique 140 Le support cinématique 140 est un ensemble soudé formé de tubes de section carrée et assure la rigidité nécessaire pour maintenir l'alignement critique entre le faisceau laser 178, émis par le barreau 170 de

laser, et les grilles 16 de barres de combustible La sous-

base 162 de laser est fixée à l'aide de boulons à une paire de vérins 158 a et 158 b de mise à niveau disposés à l'une et l'autre extrémité de la traverse 157 Un palier sphérique

est disposé sur une partie arrière de l'élément hori-

zontal 159 pour assurer un seul point de support à la sous-

base 162 de laser de manière que celle-ci puisse tourner autour d'un axe 164 lorsque l'on soulève ou abaisse chacun des vérins 158 a et 158 b de mise & niveau Le palier sphérique 160 est disposé à une hauteur déterminée pour constituer un pivot autour duquel la sous-base 162 de laser peut être soit soulevée directement, soit inclinée à

l'angle requis par les vérins 158 a et 158 b de mise à niveau.

Le plan de la sous-base 162 de laser doit rester

rigide pendant que les forces de soulèvement lui sont ap-

pliquées par les vérins 158 a et 158 b de mise à niveau durant

l'alignement initial du système de soudage 100 a laser.

Comme on va l'expliquer ci-après, la sous-base 162 de laser supporte également une paire de dispositifs 222 de positionnement de laser suivant l'axe Z au moyen desquels les systèmes optiques de focalisation correspondants 204 de laser (voir figure 6) peuvent être réglés de façon rectiligne pour focaliser le faisceau laser sur les grilles 16 de barres de combustible

l'intérieur des chambres de soudage correspondantes 108.

La sous-base 162 de laser constitue une surface de fixation

par boulons pour le montage des dispositifs 222 de-position-

nement suivant l'axe Z (voir fiqgre 7) Chaque dispositif laser 222 d'axe Z est fixé rigidement à la sous-base 162 de laser de manière à supporter le système opt 4 que 204 de focalisation de faisceau laser le long de l'axe Z qui est perpendiculaire à la surface supérieure de la sous-base 162 de laser Comme représenté sur la figure 5, le barreau de laser émet un faisceau laser 177 qui est focalisé sur le miroir 172 de commutation de faisceau, ce miroir dirigeant alternativement le faisceau laser 177 tout d'abord sur le premier-miroir 176 a d'orientation verticale puis sur le miroir 176 b d'orientation verticale en formant ainsi un faisceau laser 178 a de droite et un faisceau laser 178 b de gauche Les faisceaux laser 178 a et 178 b sont dirigés à travers des ouvertures 180 a et 180 b dans les

modules de positionnement 106 a et 106 b respectivement.

Le système laser 102 représenté sur la figure 5 et

schématiquement sur la figure 6 peut, dans un mode de réa-

lisation illustratif de la présente invention, se présenter sous la forme du système laser-fabriqué par Raytheon sous île numéro de modèle S 5500 Le système laser 102 comprend le barreau 170 de laser se présentant, à titre illustratif, sous la forme d'un laser à cristal YAG dopé au Nd et d'une paire de lampes à éclairs linéaires au krypton disposées dans une tête laser à haut rendement La tête laser comprend un miroir 182 à réflexion totale et un miroir 184 à réflexion partielle disposés à l'une et l'autre des extrémités du barreau 170 de laser Un obturateur 188 de cavité intérieure est disposé entre le barreau 170 de laser et le miroir 182 à réflexion totale et est commandé de façon sélective de manière à déclencher un nombre choisi d'impulsions laser, grâce à quoi l'énergie communiquée pour effectuer le soudage au laser peut être commandée avec

précision d'une manière que l'on va expliquer ci-après.

La tête de laser est réalisée de façon modulaire de manière à permettre un remplacement facile et indépendant de tous ses éléments optiques comprenant'le barreau 170 de laser, les lampes d'excitation 186, et les miroirs 182 et 184 Les lampes d'excitation 186 doivent être remplacées rapidement sans perturber l'alignement optique En outre, les lampes d'excitation ou lampes à-éclairs 186 sont refroidies par eau sur la totalité de leur longueur, y compris leurs connecteurs d'extrémité Un déclenchement des lampes assure 1 o une pulsation parallèle des lampes d'excitation 186 par excitation de la cavité Le barreau 170 de laser doit être choisi, par exemple, de manièrequ'une puissance moyenne de 400 watts soit obtenue à l'endroit de la pièce d'usinage avec une puissance d'entrée appliquée au circuit de formation d'impulsionrne dépassant pas 18 KW lors d'un fonctionnement A des largeurs d'impulsion de 6 ms et 2 ms et des fréquences d'impulsion de 20 Hz et 50 Hz respectivement Un obturateur dedécharge peut être amené dans une première position pour diriger le faisceau laser 177 le long d'un trajet détourné 196 jusqu'à un dispositif 194 d'absorption de faisceau pendant les périodes durant lesquelles les pièces d'usinage, se présentant sous la forme de grilles 16 de barres de combustiblesont changées à l'intérieur des chambres 108 Un mécanisme d'actionnement 192 sert à faire passer l'obturateur 190 de sa première position d'interception de faisceau jusqu'à une seconde position dans laquelle le faisceau 177 est focalisé par un dispositif optique 198 de dilatation de faisceau sur un mécanisme d'orientation de

faisceau constitué par le miroir mobile 172 de commutation-

de faisceau et le miroir fixe 174 Lorsque le miroirde conmu-

tation 172 est disposé de manière à intercepter le faisceau laser 177, celui-ci est dévié le long du trajet 178 a vers le

miroir 176 a d'orientation verticale pour être dirigé verti-

calement Le dispositif optique 204 a de focalisaiton de laser-

intercepte et focalise le faisceau laser 178 a sur la grille 16 de barres de combustible & l'intérieur de la chambre 108 a -Comme représenté, le dispositif optique 204 de focalisation de laser, ainsi qu' on le décrira de façon détaillée par la suite, comprend une lentille 202 et un tube 200 de support de lentille positionné de façon rectiligne par le dispositif 222 Lorsque le miroir de commutation 172-est entraîné en rotation par le moteur à partir d'une position o il intercepte le faisceau laser 177, ce faisceau est dévié par le miroir réflecteur fixe 174 de manière à former le faisceau laser 178 b dirigé par le miroir d'orientation verticale 176 b vers la chambre

de soudage 108 b.

Les lampes d'excitation 186 sont alimentées par une source d'énergie 120, représentée d'une façon générale sur la figure 4 La source d'énergie 120 comprend, à titre illustratif, une source de courant continu régulée en tension qui charge un circuit de formation d'impulsions (PFN) à travers une bobine d'induction de, charge Le CNC associé 126 ferme alternativement les interrupteurs (redresseurs au silicium commandés) qui chargent le PFN à partir de la batterie de condensateur d'emmagasinage de la source de courant continu et déchargent le PFN dans les lampes d'excitation 186 de manière à exciter ainsi le barreau 170 de laser en vue d'émettre une série d'impulsions laser Les lampes d'excitation 186 doivent fonctionner en mode "modéré" dans lequel les lampes 186- fonctionnent avec un niveau faible de courant continu en-dessous du seuil d'émission laser et des impulsions de courant de forte intensité sont superposées au courant "modéré" pour engendrer les impulsions laser Le PFN doit fournir des

impulsions d'une largeur de 2 ms et 6 ms.

Pour favoriser l'alignement initial de la chambre de soudage 108 et, en particulier, de la grille 16 de barres de combustible par rapport au faisceau laser 178,

on a prévu un moyen ptour observer la grille 16 et, en parti-

culier, pour déterminer sa position exacte par rapport au faisceau laser 178, ce moyen se présentant sous la forme d'une caméra TV 206 d'alignement qui est alignée de manière à établir un trajet 214 d'image qui coincide avec le trajet du faisceau laser 178 a Comme on peut le voir sur la figure 6, le trajet 214 d'image est focalisé par une lentille 210, transmis sélectivement par un obturateur agréé par le Bureau de la Santé Radiologique (BRH) ou obturateur de sécurité 212 et dirigé à travers le miroir 176 à transmission partielle vers la caéra TV 206 La lentille 202, en plus de focaliser le faisceau laser 178 sur la arille 16 de barres de combustible, focalise également, à l'aide de la lentille 210, l'image de la grille 16 sur la caméra TV 206 Comme on va l'expliquer ci-dessous, le dispositif optique 204 de focalisation de laser comprend

également une lampe d'éclairage qui est alimentée sélec-

tivement pour éclairer la grille 16 à des fins d'alignement.

L'obturateur BRH 212 est ouvert et fermé sélectivement pour permettre l'alignement de la grille 16 par rapport au faisceau laser 178 et il reste fermé pendant toutes les

autres périodes à titre de mesure de sécurité.

Comme illustré sur la figure 6, chacune des chambres de soudage 108 peut être déplacée d'une première position au position de soudage représentée en traitsmixts jusqu'à une seconde position sortie Lorsque la chambre de soudage 108 se trouve dans sa seconde position, le faisceau laser 178 est dirigé par son miroir 176 d'orientation verticale sur un dispositif de mesure de puissance ou

thermopile 218, supporté dans un tube de protection 216.

Comme on le verra par la suite, le tube de protection 216 est monté sur une partie arrière de la chambre de soudage 108 et comprend une ouverture réduite 220 au moyen de laquelle le faisceau laser 178 peut être confiné de façon

efficace à l'intérieur du tube de protection 216 Périodi-

quement, la chambre de soudage 108 est amenée dans sa seconde position sortie et le faisceau laser 178 est dirigé sur la thermopile 218 pour fournir une indication de la puissance du faisceau laser aui sort du barreau 170 de laser et tombe en réalité sur la grille 16 de barres de combustible Dans le cas o une charge intensive est' imposée au système laser 102, il faut s'attendre à une atténuation du rendement du laser par suite de l'épuisement du barreau 170 de laser et/ou de ses lampes d'excitation 186 et en raison également de la présence de la fumée et des débris engendrés pendant le soudage au laser De ce fait, pour obtenir des soudures précises et reproductibles, on augmente la tension appliquée aux lampes d'excitation 186 au-delà de la durée de vie utile du système laser 102

selon les indications de la thermopile.

L'armoire 104 du système de soudage 100 à laser sert à confiner l'argon s'échappant des chambre de soudage 108 de manière qu'il puisse être évacué par le système 118 de purge d'argon comme décrit ci-dessus Pour que la chambre de soudage 108 puisse être amenée dans sa seconde position ou position sortie dans laquelle on peut remplacer la pièce d'usinage et, en particulier, la grille 16 de barres de combustible, les portes 114 d'armoire sont montées de manière à être déplacées de façon rectiligne jusqu'à une position ouverte représentée sur la figure 4 Dans un exemple de mode de réalisation de la présente invention, un mécanisme 234 d'ouverture de porte est représenté sur la figure 7 comme comprenant deux vérins <% câble qui sont fixés à l'aide de boulons au bâti principal 122 Un vérin pneumatique auxiliaire maintient une tension constante sur le câble et absorbe l'allon 5 ement qui se produit pendant le fonctionnement des portes 114 d'armoire L'air

comprimé fourni à ces vérins est commandé par un régulateur.

L'air appliqué au XYérins 4 câble est commandé par une électro-vanne Les portes 114 peuvent se déplacer le long de rails montés sur des blocs Dans un exemple de mode de réalisation de la présente invention, les vérins &z câbles actionnés pneumatiquement peuvent se présenter sous 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 voit que l'on y a représenté une table coulissante 262 qui permet à la chambre de soudage 108 d'être amenée à partir de l'armoire 104 dans sa seconde position ou position sortie, dans laquelle l'opérateur de la machine peut retirer la grille 16 de barres de combustible de la chambre de soudage 108 A cette fin, la table coulissante 262 est

montée sur la plateforme X-Y 244 positionnée avec préci-

sion, cela de manière à être entraînée positivement par un moteur 266 d'entraînement coulissant d'une façon rectiligne entre sa première position de soudage et sa seconde position sortie par rapport à l'armoire 104 La table coulissante 262 comprend un rail de sécurité 264 qui fait saillie en avant du bord frontal de la table coulissante 262 pour empêcher que l'opérateur puisse être blessé Le moteur 266 d'entraînement coulissant est couplé, par une chaîne d'entraînement 272, à un dispositif d'entraînement 268 à vis qui se visse dans un écrou 274 à collerette de manière à entraîner une équerre de support 276 fixée à demeure à la table coulissante 262 Comme représenté particulièrement sur la figure 10, le dispositif 268 d'entraînement à vis est monté à l'une et l'autre de ses extrémités sur une paire de blocs-paliers 270 Comme représenté de façon plus complète sur les figures 8 et 9, on a prévu une paire d'arbres de support 278 fixés à demeure à la surface de dessous de la table coulissante 262 et orientés de façon sensiblement parallèle,l'un par rapport à l'autrepour permettre le déplacement rectiligne voulu de la table

coulissante 262 entre ses première et seconde positions.

Comme représenté sur les figures 8,12 et 13, chacun des arbres de portée 278 comprend à l'une et l'autre de ses extrémités un support 310 d'arbre qui est fixé à l'aide de boulons à la-surface inférieure de la table coulissante 262 et est fixé & l'arbre 278 par un boulon 311 Vine paire de blocs-paliers 282 est disposée à son tour le long de l'arbre 278 pour loger et supporter ce dernier en vue d'un

mouvement rectiligne.

Comme représenté particulièrement sur la figure 11, des moyens sont prévus pour limiter le mouvement de la table coulissante 262 entre ses positions intérieure et extérieure, ce moyen se présentant sous la forme d'une butée 308 fixée à demeure à la table coulissante 262 De part et d'autre de la butée 308 se trouvent des supports 300 et 302 de butée comportant des vis de positionnement 304 et 306 qui y sont vissés, respectivement Les vis de positionnement 304 et 306 sont réglées pour que l'on puisse choisir de façon variable les limites de la course de la table coulissante 262 Les supports 300 et 302 de butée sont fixés à demeure par des chevilles à la plateforme

X-Y 244.

En se référant maintenant aux figures 8 et 9, on

voit que l'on y a représenté les moyens servant à position-

ner avec précision la plateforme X-Y 244 et, par conséquent, la chambre de soudage 108 dans sa première position ou

position de soudage à l'intérieur de son module de position-

nement 106 et dans sa seconde position ou position sortie dans laquelle elle se trouve à l'extérieur de l'armoire 104 et l'opérateur peut facilement enlever la grille 16 de barres de combustible de la chambre de soudage 108 Il est capital que la chambre de soudage 108 et, en particulier, sa grille 16 de barres de combustible soient disposées avec

précision par rapport au faisceau laser 178, comme repré-

senté sur les figures 6,8 et 9 A cette fin, un dispositif avant de repérage 284 dirige sélectivement son axe ou doigt de repérage 316, comme représenté sur la figure 12, d'une première position ou position rappelée jusqu'à une seconde position ou position de verrouillage dans laquelle il est disposé à l'intérieur d'une ouverture 318 d'un éléément

de positionnement 317 fixé à demeure à la table coulis-

sante 262 de manière à positionner avec précision cette table coulissante 262 par rapport au faisceau laser 178. Un élément de positionnement similaire 312 est disposé à la partie arrière de a table coulissante 262 et est fixé à demeure à cette table de manière à coopérer avec l'axe ou doigt de repérage 316 du dispositif avant de repérage 284 pour positionner et maintenir de cette façon la table coulissante 262 et, par conséquent, la chambre de soudage 108 dans sa seconde position ou position sortie Comme

représenté plus spécifiquement sur la figure 12, le dispo-

sitif avant de repérage 284 comprend un support 322 fixé à demeure à la plateforme 244 à une de ses extrémités et comportant à son autre extrémité une équerre de support 320 à laquelle est suspendu, par un étrier 324, un dispositif d'actionnement 314 destiné à entraîner l'axe ou doigt de repérage 316 Un second dispositif ou dispositifarrière de repérage 286 est représenté sur les figures 7 et 9 et sert à immobiliser la table coulissante 262 par rapport au faisceau laser 178 Le dispositif arrière de repérage 286 est fixé à demeure dans son module de positionnement 106 par un support 323 fixé au support vertical 248 et comprend un dispositif d'actionnement 315 ainsi qu'un axe ou doigt de repérage 319 entraîné par ce dernier depuis une première position ou position rappelée jusqu'à une seconde position ou position de verrouillage, grâce à quoi l'axe de repérage

319 pénètre dans une ouverture 325 d'un élément de position-

nement 321 fixé à la table coulissante 262 De cette manière, la table coulissante 262 se trouve assujettie à ses coins diagonaement opposés par les axes de repérage 319 et 316 des dispositifs avant et arrière de repérage 286 et 284, respectivement, ce qui assure une disposition mutuelle fixe entre la table coulissante 262 et le faisceau laser 178 Les dispositifs avant et arrière de repérage 284 et 286 peuvent se présenter par exemple sous la forma de mécanismes à

plongeur fabriqués par De Staco.

En se référant maintenant aux figures 8 et 10, on voit que chacun des modules de positionnement 106 comprend un moyen se présentant sous la forme d'un système 288 de positionnement X-Y destiné à positionner avec précision la chambre de soudage 108 et, en particulier, la grille 16 de barres de combustible qui y est contenue, dans une pluralité de positions réglées avec précision le long des axes X et Y d'un plan, et à faire tourner ce plan suivant un angle réglé avec précision autour de l'axe Y, grâce à quoi une grande diversité de soudures peut être effectuée par le faisceau laser 178 Le système 288 de positionnement X-Y est disposé comme représenté sur la figure 11 en étant monté sur la table coulissante 262 en vue de supporter et de positionner la chambre de soudage 108 Le système 288 de positionnement X-Y comprend une table 290 de positionnement X et une table 292 de positionnement Y montées sur cette dernière Les tables 290 et 292 de positionnement X et Y peuvent se présenter, par exemple, sous la forme du mécanisme fabriqué par la Shaum Manufecturing Company sous le numéro de désignation de produit DC 1212 La table 290 de positionnement X sert à déplacer la chambre 108 dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan de la figure 8 tandis que la table 292 de positionnement Y

déplace la chambre 108 le long d'une direction perpendi-

culaire au plan de la figure 10 La table 292 de position-

nement Y est associée à un moteur 296 d'entraînement Y qui comprend un resolvetitr(ou dispositif d'asservissement de

position) et un tachymètre, grâce à quoi on peut commu-

niquer un déplacement par incrémentssur des distances précises à la chambre de soudage 108 De façon similaire, la table 290 dé positionnement X est associée à un moteur d'entraînement suivant l'axe X, un resolveur et un tac h ymètre 294. Comme on va l'expliquer par la suite de faqon détaillée, un dispositif 238 d'entraînement en rotation autour de l'axe B, représenté d'une façon générale sur la figure 9,peut venir en prise avec la chambre de soudage 108 et, en particulier, avec un agencement 240 de dispositif de support rotatif monté de façon rotative dans une paroi

latérale de la chambre de soudage 108 de manière à position-

ner de façon tournante uin dispositif de support rotatif 242, comme représenté sur la figure 9 On comprendra que la grille 16 de barres de combustible peut être fixée à l'agencement 240 de dispositif de support rotatif au moyen duquel elle peut être disposée de façon tournante autour de l'axe Y. On va-maintenant décrire de façon plus spécifique en se référant aux figures 14 et 15 la chambre de soudage 108 et son agencement 240 de dispositif de support rotatif, laquelle chambre comprend une plaque de fond 326, des parois avant et arrière 329 a et 329 b, et des parois latérales 327 a et 327 b Un rebord supérieur 331 est disposé autour

de la périphérie supérieure des parois précitées pour cons-

tituer une surface d'étanchéité plate et usinée 333 qui est disposée de façon précise parallèlement à la surface inférieure de la plaque 156 de fermeture étanche et au voisinage immédiat de cette surface Cette disposition mutuelle précise entre la surface d'étanchéité 333 et la plaque 156 de fermeture étanche permet l'écoulement uniforme de l'argon depuis la chambre de soudage 108

jusau'au module de positionnement 106 ainsi que le dépla-

cement de la chambre de soudage 108 et de sa grille 16 de

barres de combustible le long des axes X,Y d'un plan sensi-

blement parallèle à la surface inférieure de la plaque 156

de fermeture étanche.

Comme représenté sur la figure 15, un joint d'étan-

chéité 332 de support est disposé sur la plaque de fond 326 pour former une chambre de pression destinée à recevoir l'argon s'écoulant à travers un orifice 338 d'entrée d'argon La chambre de pression est formée par un couvercle de fond 328, une plaque de diffusion 330, et une bande de retenue 334 qui est configurée sous la forme d'un cadre et aui est disposée de manière à maintenir le bord périphérique

de la plaque de diffusion 330 par rapport au joint d'étan-

chéité 332 de support Une paire de tubes 336 de manifold,

représentés sur les figures 14 et 15 (un seul étant repré-

senté), distribue l'écoulement d'argon dans la chambre de pression Il est important de noter que la plaque de diffusion 330 est en acier inoxydable fritté de façon uniforme, ayant une densité d'environ 60 %, et dans un exemple de mode de réalisation de la présente invention, cette plaque est en une matière connue sous la désignation de "Feltmetal" ayant une épaisseur de 3,2 mm ( 1/8 pouce) et une surface de 96,75 cm ( 15 pouces carré) et fabriquée par Brunswick sous le numéro de modèle FM 111 O La plaque de diffusion 330 recouvre la totalité du fond de la chambre

de soudage 108 et constitue un moyen produisant un écou-

lement laminaire du gaz qui "chasse" l'air hors de la chambre de soudage 108 avec un minimum de turbulences La

densité plus élevée de l'argon est répartie de façon uni-

forme sur la surface de section droite de la chambre de soudage 108 de manière à exclure efficacement l'air de la chambre de soudage 108, grâce à quoi on peut établir une atmosphère de gaz inerte, par exemple d'argon, avec un degré élevé de pureté On a constaté qu'une atmosphère ayant une pureté de l'ordre de 10 parties par million (PPM) d'eau et de 7 PPM d'oxygène donne des soudures nettement meilleures du Zircaloy On a testé divers produits métalliques poreux

pour identifier le matériau le plus efficace; il s'est avéré.

que l'on obtient de meilleurs résultats avec un matériau plus épais et de densité plus élevée, par exemple une plaque en fibre d'acier inoxydable frittée ayant une densité de J % En outre, il est important de noter que la plaque de diffusion 330 recouvre sensiblement la totalité du fond de la chambre de soudaae 108 avec une structure de support non diffusante aussi petite que possible Au fur et à mesure que la zone de diffusion diminue par rapport à la superficie du fond de la chambre, le temps et la quantité d'argon nécessairespour purger l'air et de l'humidité de la chambre

de soudage 108 augmentent Par exemple, une plaque de dif-

fusion 330 qui ne couvrirait que le quart de la surface du fond ne se révèle pas plus efficace que si l'on-dirigeait simplement un flux de gaz dans la chambre de soudage 108 à travers un tube ou autre injecteur Comme illustré sur la figure 15, la plaque de diffusion 330 est rendue efficacement étanche vis-à-vis des parois latérales 327 et des parois avant et arrière 329 de manière que l'argon s'écoulant dans la chambre de pression soit obligé de diffuser à travers la plaque 330 et ne contourne pas simplement la plaque de diffusion 330 pour s'écouler vers le haut le long des parois latérales avant et arrière La structure illustrée qui, supporte la périphérie de la plaque de diffusion 330 garantit que l'argon introduit a un débit relativement élevé ne déformera pas la plaque de diffusion 330 La paire de tubes 336 de manifold ainsi que la configuration de la chambre de *pression formée par le couvercle de fond 328 et la plaque de diffusion 330 assurent une répartition uniforme du gaz

sur toute la section droite de la chambre de sondage 108.

Comme mentionné ci-dessus, la surface d'étanchéité 333 est disposée à une distance sensiblement uniforme de la surface

inférieure de la plaque 156 de fermeture étanche et paral-

lèlement à cette dernière, cette distance étant inférieure

à 1,02 mm ( 0,04 pouce) et, dans un exemple de mode de réali-

sation, à une distance de 0,76 mm ( 0,03 pouce) pour assurer

une répartition uniforme dans la chambre de soudage 108 et-

à partir de cette chambre On a évité l'utilisation d'un joint d'étanchéité entre la chambre de soudage 108 et la plaque 156 de fermeture étanche par le Ait qu'un tel joint aurait tendance à imposer une résistance de traînée inutile au système 288 de positionneme nt X-Y en ralentissant de cette façon la vitesse à laquelle les soudures pourraient être effectuées On comprendra qu'un écoulement de gaz pénétrant et sortant de la chambre de soudage 108, comme on va le décrire de façon détaillée ci-après, empêche d'autres gaz de contamination de pénétrer dans la chambre 108 Le maintien d'un débit uniforme d Bu gaz inerte pénétrant dans la chambre de soudage 108 a pour résultat d'assurer la pureté de l'atmosphère de soudage à l'intérieur de la chambre de soudage 108 Comme on l'a décrit ci-dessus, on évite une contamination des soudures dans un degré élevé suffisant pour que l'intégrité structurale de la grille 16 de barres de combustible soit assurée même si elle est exposée à lknvironnement hostile d'un réacteur nucléaire dans lequel

cette grille est soumise à de forts courants d'eau surchauf-

fés ayant tendance à contaminer rapidement toute soudure et aboutissant à la détérioration structurale de la grille

16 et à la rupture des barres 18 de combustible.

La chambre de soudage 108 reçoit et supporte de façon rotative le dispositif de support rotatif 142 sur lequel la grille 16 de barres de combustible est montée en vue d'un soudage au laser dans l'atmosphère inerte Comme représenté sur la figure 14, le dispositif de support rotatif 242 comprend un premier arbre 510 et un second arbre 368 Le premier arbre 510 est reçu de façon rotative par un palier 346 monté à l'aide d'un couvercle 342 dans une ouverture

343 de la paroi latérale 327 b-de la chambre de soudage 108.

Un couvercle d'alimentation 348 est à son tour monté de manière à recouvrir le palier 346 et à supporter et rendre étanche un orifice 500 d'admission d'argon au moyen duquel de l'argon est introduit par l'intermédiaire d'un tuyau souple 490 dans le dispositif de support rotatif 242 L'arbre 368 est monté dans un palier 356 (voir figure 15) disposé

dans un corps 344 de palier fixé à la paroi latérale 327 a.

L'arbre 368 est à son tour accouplé à demeure à une roue de positionnement 358 qui est entraînée de façon commandée pour faire tourner sélectivement et orienter de façon fixe la position du dispositif de support rotatif 242 dans

la chambre de soudage 108 par rapport au faisceau laser 178.

Un mécanisme de repérage 370 est monté à l'aide d'un boîtier 372 fixé à la paroi latérale 327 a en vue de bloquer positivement la position de la roue de positionnement 358 et, par conséquent, la position angulaire du dispositif de

support rotatif 242 et de libérer cette roue de position-

nement 358 au moyen de laquelle ce dispositif de support peut être entraîné en rotation par le dispositif 238 d'entraînement en rotation autour de l'axe B, comme on va l'expliquer Le mécanisme de repérage 370 comprend un doigt de repérage 378 qui est poussé par un ressort 376 dans l'une des ouvertures 379 de manière à positionner et à bloquer positivement la roue de positionnement 358 dans cette position Le mécanisme de repérage 370 comprend également un axe 374 fixé au doigt 368 et disposé à l'intérieur du boîtier 372 pour guider axialement le doigt 378 et un bras coudé 380 de libération qui peut être attaqué de manière à

enfoncer le ressort 376 et à libérer la roue de position-

nement 358 en vue de son entraînement en rotation par le dispositif 238 d'entraînement en rotation autour de l'axe B. Comme représenté sur les figures 14,18,19 et 20, le dispositif de support rotatif 242 comprend un châssis 502 disposé entre les arbres 510 et 368 qui sont alignés l'un

avec l'autre de part et d'autre du châssis 502.

Une paire de traverses 504 s'étendent parallèlement l'une à l'autre entre les côtés opposés du châssis 502 de manière

à former des ouvertures 505 et à travers lesquelles l'écou-

lement laminaire d'argon est dirigé sur la grille 16 de barres de combustible supportée par une surface de support

supérieure extrême 540 La grille 16 de barres de combus-

tible est maintenue dans un dispositif de soudage 542 qui,

à son tour, est bloquée sur le dispositif de support rota-

tif 242 par une paire de doigts ou axe de repérage 524 Le dispositif de soudage 542 est représenté en traits

mixtes sur la figûre 15 etèstdécrit dans la demande de bre-

vet déposée ce même jour au nom de la Demanderesse sous le titre de "PLAQUES DE SOUDAGE POUR UNE GRILLE DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE" (demande de brevet US

N O 41 42 65) L'argon est introduit dans la chambre de sou-

dage 108 à travers le premier orifice 338 d'admission d'ar-

gon se trouvant à la partie inférieure extrême de la cham-

bre de soudage 108 ainsi qu'à travers le second orifice 500 d'admission d'argon de manière à être dirigé à travers un conduit transversal 512 et, de là, à travers une paire de conduits axiaux 514 pour être déchargé à travers des orifices de sortie 506 dans les traverses 504 Une seconde plaque de diffusion 520 est montée de manière à recouvrir les ouvertures 505 et est fixée au dispositif de support rotatif 242 par un châssis de retenue 518 qui est maintenu

par des vis de manière à retenir la seconde plaque de dif-

fusion 520 dans un évidement 516 formé dans le dispositif -

de support rotatif 242 On réalise ainsi un moyen représen-

té qui assure un autre écoulement d'argon gazeux inerte à travers la pièce d'usinage et, en particulier, à travers les lames intérieures et extérieur 20 et 22 de la grille 16 de lares de combustible, en garantissant

* ainsi la pureté de l'atmosphère et l'intégrité des soudu-

res de laser exécutées dans cette atmosphère.

Lesdoigtsde repèrage-524 comprennent, comme repré-

sentés sur les figures 19 et 21, une tête de blocage 526 dont le bord inférieur bloque solidement en position le dispositif de soudage 542 sur la surface de support 540 du dispositif de support rotatif 242 La tête de blocage 526 est montée de façon pivotante et souple par un élément en porte à faux 528 fixé à son extrémité à un élément de

montage 530 L'élément de montage 530 est à son tour dis-

posé dans une ouverture 534 de manière que son collet 532 soit encastré solidement dans un évidement 536 et retenu dans ce dernier par une vis 538 De cette manière, la grille 16 de barres de combustible, supportée par son dis-

positif de soudage 542 peut être abaissée progressive-

ment jusque sur la surface de support 540 de telle sorte que les ouvertures du dispositif de soudage 542 soient

alignées avec la tête de blocage 526 des doigts de repèra-

ge 524, et reçoivent ces têtes qui, du fait qu'elles sont poussées par un ressort, sont déviées de manière à être dirigées à travers ces ouvertures, les têtes 526 étant ensuite poussées par leurs éléments 528 en portezà faux

dans une position de blocage de support.

On va maintenant expliquer en se référant aux figu-

res 15 et 16, la structure détaillée du mécanisme de repè-

rage 370 L'arbre 510 du dispositif de support rotatif 242 supporté de façon tournante par un palier 346, qui est

maintenu dans le corps 340 de palier par un écrou de blo-

cage 350 De plus, une paire de boutons manuels 352 sont

montés sur le couvercle 342 en vue de contribuer au dépla-

cement de la chambre de soudage 108 L'autre arbre 368 du dispositif de support rotatif 242 est supporté de façon tournante par le palier 356 supporté dans le corps 344 de palier et retenu dans ce dernier par un couvercle de retenue 354 fixé dans la paroi latérale 327 a Une bride

d'accouplement 364 comporte une ouverture destinée à rece-

voir l'extrémité de l'arbre 368 et est accouplée de façon rotative à la roue de positionnement 358 par une goupille

366 disposée dans l'ouverture de la bride et dans une fen-

te de l'arbre 368 Un élément d'accouplement denté 362 est fixé à demeure à la roue de positionnement 358 et

comporte des dents ayant une configuration et un espace-

ment prévus pour un engrènement avec les dentsd'unélément

d'accouplement denté correspondant 384 entraîné sélective-

ment par le dispositif 238 d'entraînement en rotation autour de l'axe B de manière à communiquer une rotation

à la roue de positionnement 358 et à un dispositif de sup-

port rotatif 242.

En se référant à la figure 16, on voit que l'on y a représenté une pluralité de bandes détectrices 382 a, 382 b, 382 c, 382 d et 382 e disposées dans le sens radial de la

roue de positionnement 358 et servant à fournir une indi-

cation de la position angulaire de la roue de positionne-

ment 358 et de son dispositif de support rotatif 242 au-

tour de la position de l'axe B, comme indiqué par la flè-

che sur la figure 16, c'est-à-dire la position angulaire autour de l'axe Y disposé perpendiculairement au plan de la figure 16 Comme on peut le voir sur les figures 14 et , les bandes de détection 382 ont des configurations différentes de manière à actionner de façon distincte les

interrupteurs de proximité correspondant 5 parmi la plura-

lité de détecteurs de proximité 402, 402 a, 402 b, 402 c, et 402 d, selon la position de la roue de positionnement 358 autour de l'axe B Par exemple, la bande de détection 382 a actionne uniquement l'interrupteur 402 a de manière à fournir un signal binaire " 100 " donnant une indication de la position de 90 autour de l'axe B; la bande 382 b

actionne uniquement l'interrupteur de proximité 402 b de ma-

nière à fournir un signal binaire " 010 " donnant une indi-

cation d'une position angulaire 45 , la bande de détec-

tion 382 c actionne les interrupteurs de proximité binaires 402 a et b, de manière à fournir un signal binaire " 110 " représentant une position angulaire zéro; la bande de détection 382 d actionne l'interrupteur 402 c de manière à fournir un signal binaire " 001 " donnant une indication

d'une position + 45 ; et la bande de détection 382 e ac-

tionne les interrupteurs 402 a et 402 c de manière à four-

nir un signal binaire 101 " donnant une indication d'une position angulaire de + 90 Les trois interrupteurs de proximité 402 a, b et c sont actionnés par les bandes de détection 382 de manière à fournir des signaux binaires représentant la position du dispositif de support rotatif

242 autour de l'axe B tandis que l'interrupteur de proxi-

mité le plus bas ou dernier interrupteur de proximité 402 d

est actionné de manière à indiquer qu'une bande de détec-

tion 382 est alignée avec les interrupteurs de proximité

402 qui fournissent un-signal binaire représentant la po-

sition angulaire de la roue de positionnement 358 autour de l'axe B. La chambre de soudage 108 est déplacée par la table 292 de positionnement Y vers la gauche par rapport à la

figure 15, grâce à quoi les bandes de détection 382 vien-

nent en contact sélectivement, comme indiqué ci-dessus, avec les interrupteurs de proximité 402 pour fournir leur

indication de la position angulaire de la roue de position-

nement 358 autour de l'axe B Comme on va l'expliquer ci-

après, les tables 290 et 292 de positionnement X et Y sont sous la commande de CNC 126 de manière que, lorsque l'on désire faire tourner la roue de positionnement 358 et son dispositif de-support rotatif 242, on actionne la table 292 de positionnement Y de manière à déplacer la chambre de soudage 108 vers la gauche par rapport à la figure 15, grâce à quoi le dispositif de support rotatif 240 vient en prise avec le dispositif 238 d'entraînement en rotation

autour de l'axe B et, en particulier, son élément d'ac-

couplement denté 362 engrène avec l'élément d'accouplement denté 384 pour effectuer un accouplement rotatif de la roue de positionnement 358 avec le dispositif de support rotatif 242 Un ressort 394 sert à solliciter l'élément d'accouplement 384 de manière à le rendre solidaire de l'élément d'accouplement 362 Un cinquième interrupteur de proximité 402 e est également monté sur le support 400 de moteur et est rendu actif lorsque le bras coudé 380 de libération est pressé contre ce dernier quand la cham bre de soudage 108 est amenée dans la position o les éléments d'accouplement 362 et 384 engrènent l'un avec

l'autre La mise à l'état actif ou fermeture de l'inter-

rupteur de proximité 402 e excite à son tour le solénoïde 406, ce qui fait que l'élément de déclenchement 404 se

déplace vers la gauche par rapport à la figure 15 à l'en-

contre de l'action de sollicitation et d'un ressort 408

en venant porter ainsi contre le bras coudé 380 de libéra-

tion, en enfonçant le ressort 376 et en dégageant le doigt

de repérage 378 d'une des ouvertures 379 de la roue de po-

sitionnement 358 Un moteur 388 est alors excité pour entraîner les éléments d'accouplement dentés accouplés 362 et 384 de manière à communiquer un mouvement de rotation

au dispositif de support rotatif 242 Le moteur 288 conti-

nue à faire tourner la roue de positionnement 358 jusqu'à ce qu'elle atteigne sa nouvelle position détectée par les interrupteurs de proximité 402 Lorsqu'elle atteint sa nouvelle position, le solénoïde 406 cesse d'être excité

et le doigt de repèrage 378 pénètre de nouveau dans l'ou-

verture de repérage 379 associée à cette nouvelle position

de la roue.

Comme on peut le voir sur-les figures 14 et 16, la chambre de soudage 108 comprend un détecteur d'humidité

410 destiné à fournir une indication de la teneur en humi-

dité, exprimée en partiespar million, dans l'atmosphère de la chambre De plus, le tube de protection 216 est monté à l'aide d'un support 414 sur la paroi arrière 329 b de la chambre de soudage 108 Un support 412 d'instrument de mesure est disposé également sur la paroi arrière 329 b pour le montage de la thermopile 218 en alignement avec le faisceau laser 178 lorsque là chambre de soudage 108 se trouve à sa seconde position ou position sortie représentée en traits mixtes sur la figure 6 et le tube 200 de support de lentille se trouve en alignement

axial avec le tube de protection 216 Comme mentionné ci-

dessus, le système laser 102 est étalonné périodiquement de manière que des quantités précises d'énergie -de laser soient

ccniniquees parle faisceau laser 178 à la grille 16 de bar-

res de combustible En outre, comme représenté sur la fi-

gure 16, la plaque 156 de fermeture étanche comprend une ouverture 426 qui est alignée avec la pièce d'usinage, par exemple la grille 16, lorsque la chambre de soudage 108 se trouve dans sa première position ou position de soudage et est bloquée dans cette position par les dispositifs de

repérage avant et arrière 284 et 286 Lorsque le disposi-

tif optique 204 de focalisation de faisceau laser est ali-

gné avec la pièce d'usinage montée sur le dispositif de support rotatif 242, le dispositif 222 de positionnement

de laser suivant l'axe Z est actionné de manière à dépla-

cer le dispositif optique 204 de focalisation de laser le long de l'axe Z vers la bas par rapport aux figures 6 et 16, grâce à quoi le dispositif 204 et, en particulier, sa

lentille 202, se trouvent positionnés de manière à focali-

ser le faisceau laser 178 sur la pièce d'usinage Dans cette position, le dispositif optique 204 de focalisation de faisceau laser se trouve dans une bague de protection

420 avec laquelle il est aligné axialement et qui est dis-

posée concentriquement autour de l'ouverture 426 De plus, un chapeau de protection 422 est monté sur la bague 420 et comprend un rebord dirigé vers l'intérieur de manière à fermer uiouverture 424 d'un diamètre légèrement supérieur

à celui du dispositif optique 204 de focalisation de fais-

ceau laser, de manière à empêcher ainsi une exposition de l'opérateur à l'émission laser dirigée vers la chambre de

Z 532229

soudage 108.

En se référant maintenant à la figure 17, on voit que l'on y a représenté en détail le dispositif optique 204 de focalisation de laser monté sur le dispositif 222 en vue de son déplacement rectiligne le long de l'axe Z jusqu'à la chambre de soudage 108 et depuis cette chambre

et en particulier, son chapeau de protection 422 Le dis-

positif optique 204 de focalisation de laser est décrit

dans la demande de brevet déposée au nom de la Demanderes-

se sous le titre de " APPAREIL PCUR USINAGE AU LASER"

(demande de brevet américain N O 41 42 05).

Le dispositif 204 comprend un tube 200 de support de len-

tille disposé verticalement et aligné concentriquement

avec le faisceau laser 178 Une base 430 de tube est dispo-

sée au fond du tube 200 de support de lentille et est rac-

cordée a% ce dernier en vue de loger de façon amovible un élément 440 de montage de lentille Comme représenté dans le croquis détaillé de la figure 19, l'élément de montage

440 est configuré de manière à recevoir une bague de blo-

cage 436 comportant une pluralité de rainures hélicoïdales 434, par exemple trois rainures, disposées de manière à recevoir une pluralité correspondante d'axesou doigts de blocage 432 Lors de sa rotation, la bague de blocage 436 et son élément de montage 440 peuvent être bloqués sur la base 430 du tube Un capot 438 de sécurité est réalisé suivant une configuration conique pour diriger le faisceau laser focalisé 178 sur la pièce d'usinage et comporte une partie périphérique filetée destinée à se visser sur un

filetage se trouvant sur la partie périphérique intéri-

eure-de l'élément de montage 440 D'une façon similaire,

la lentille 202 est supportée à l'intérieur d'une ouvertu-

re centrale d'un élément de montage 440 et est maintenue

dans ce dernier par une bague de retenue 442 filetée péri-

phériquement pour se visser dans un filetage se trouvant sur l'élément de montage 440, grâce à quoi on peut visser la bague de retenue 442 sur l'élément de montage 440 pour

retenir en position la lentille de focalisation 202.

Le capot de sécurité 438 est disposé dans une ouver-

ture d'un capot 446 de lampe pour fixer ce capot 446 à l'élément de montage 440 Une paire de lampes 428 à halo- gène et à quartz est disposée à l'intérieur du capot 446

de lampe pour éclairer la pièce d'usinage de manière à per-

mettre l'alignement de cette pièce avec l'axe Z c'est-à-

dire avec le faisceau laser 178 La température de fonction-

nement des lampes 428 empêche les débris de soudage de se déposer sur ces dernières Comme on va le décrire de façon détaillée ci-après, l'opérateur aligne la pièce d'usinage avec le faisceau laser 178 en observant le CRT 133 affichant

l'image prise par la caméra TV 206, grâce à quoi l'opéra-

teur peut placerson réticule électronique sur un emplace-

ment initial de soudure pour déterminer un décalage ou in-

tervalle entre une position de référence et le premier em-

placement de soudure visé; ce décalage est ensuite incor-

poré automatiquement aux signaux de commande appliqués au système 288 de positionnement X-Y, grâce à quoi chacune des soudures se trouve positionnée avec précision par rapport au faisceau laser 178 La lampe 428 est alimentée par des fils s'étendant jusqu'au capot 446 de lentille à travers un

orifice 449 d'entrée électrique après avoir longé une par-

tie 201 de montage de tube et un conduit 451 s'étendantdepuis

la partie 201 jusqu'à la base 430 de tube De façon similai-

re, un écoulement de gaz inerte, par exemple de l'argon, est introduit dans l'espace formé par le capot de sécurité 438 et la lentille 202 par un orifice 448 d'admission d'argon vissé dans une ouverture de la partie 201 de montage de tube et à partir de ce dernier par un conduit 450 aboutissant à l'élément de montage 440 L'élément de montage 440 comporte un injecteur d'argon formé en alignement avec le conduit

450, grâce à quoi l'écoulement d'argon forme un jet pé-

nétrant dans le capot 438 ce qui fait que les débrisocuonta-

minants engendrés pendant l'opération de soudage sont éva-

cués efficacement de manière à ne pas atténuer le fais-

ceau laser 178 focalisé sur la pièce d'usinage Comme représenté sur la figure 17, le flux d'argon s'échappe' du capot de sécurité 438-et pénètre dans l'espace confi- né par la bague de protection 420 et le chapeau 422 pour

s'échapper par l'orifice de sortie 454.

Le tube 200 de support de lentille et, en parti-

culier, la partie 201 de montage de tube est montée par un

dispositif de montage 460 sur le dispositif 222 de posi-

tionnement laser suivant l'axe Z Un soufflet 456 est fixé à la partie supérieure extrême du tube 200 de support de lentille pour assurer une protection du faisceau laser dirigé à travers ce tube tout en permettant au dispositif 222 de positionnement de laser suivant l'axe Z de déplacer le dispositif optique 204 de focalisation du faisceau laser rectilinéairement le long du trajet du faisceau laser 178,

comme représenté en traits mixtes sur la figure 17 De cet-

te façon, la lentille 202 peut être disposée de façon varia-

ble le long de llaxe Z pour permettre une focalisation pré-

cise du faisceau laser 178 sur la pièce d'usinage dont la position peut être modifiée par rapport au faisceau laser

178, par exemple par rotation du dispositif de support ro-

tatif 242 pour effectuer des types différents de soudure.

Comme représenté sur les figures 7 et 8, le soufflet expansible 456 est fixé à la partie supérieure extrême du

tube 200 de support de lentille et à une enceinte protec-

trice 461 par une pièce 464 de fixation de soufflet Le dispositif 222 de positionnement de laser suivant l'axe Z comprend une table 458 d'axe Z sur laquelle le dispositif optique 204 de focalisation de laser est monté à l'aide du dispositif 460 de montage de lentille et est entrainé par

incrémentsde façon sélective par un moteur 470 d'entraîne-

ment suivant l'axe Z, comme représenté sur la figure 7.

D'une manière similaire aux moteurs 294 et 296 d'entraîne-

2532229 -

ment suivant les axes X et Y, le moteur 470 d'entraînement

suivant l'axe Z comprend également un résolveur et un tachy-

mètre pour fournir des signaux de sortie indiquant la posi-

tion précise de la table 458 de déplacement suivant l'axe Z, ainsi que la vitesse de déplacement de cette table La table 458 de déplacement suivant l'axe Z est montée dans une position verticale en imposant ainsi au moteur 470 d'entraînement suivant-l'axe Z une force qui est équilibréepar

par une paire de poulies 466 qui sont actionnées par ressort et accou-

plées respectivement par des ca^bles 472 passant autour de ces poulies et fixés à la table 458 de déplacement suivant l'axe Z par un moyen de fixation approprié tel qu'une vis 468 La table 458 de déplacement suivant l'axe Z peut, dans un exemple de mode de réalisation de la présente invention, se présenter sous la forme d'une table fabriquée par Design Components, Inc, sous la désignation SA 100 L'accouplement entre le moteur 470 d'entraînement suivant l'axe Z et la table 458

de déplacement suivant l'axe Z peut par exemple se présen-

ter sous la forme des éléments constitutifs fabriqués par

Shaum Manufacturing, inc, sous la désignation de "Heli-

cal" N O 3477-16-8 et 5085-8-8 Le moteur 470 d'entraînement

suivant l'axe Z peut par exemple se présenter sous la for-

me du dispositif de servocommande à courant continu fabri-

qué par Control Systems Research, Inc, sous la désignation

SM 706 RH.

Un système 473 d'alimentation d'argon est représenté sur la figure 21 et sert à fournir un écoulement d'un gaz inerte approprié, par exemple de l'argon, à la chambre de soudage 108 et le dispositif optique 204 de focalisation de faisceau laser a des débits choisis variables Le soudage au laser de matériaux volatils, tels que le Zircaloy, dont sont constituées les lames intérieures et extérieures 20 et 22 de grilledoit être effectué dans une atmosphère

inerte en raison de la nature extrêmement réactive du Zir-

caloy vis-à-vis de l'oxygène, de l'azote et de l'eau Des

essais de soudure ont démontré qu'un écoulement de gaz-iner-

te autour de la zone de soudure immédiate d'une pièce d'usi-

nage n'assure pas une protection adéquate vis-à-vis de

l'oxygène et de l'eau pour que l'on puisse obtenir la qua-

lité élevée voulue des soudures qui auront à supporter

l'environnement hostile d'un réacteur nucléaire sans ruptu-

re Le système 473 d'alimentation d'argon représenté sur la figure 21 comprend la chambre de soudage 108 représentée

de façon plus complète sur la figure 14 ainsi que le dispo-

sitif optique 204 de focalisation de laser représenté par-

ticulièrement sur la figure 17 Le système 473 d'alimenta

tion d'argon comprend un réservoir 474 d'alimentation d'ar-

gon qui est couplé à une valve d'écoulement 476 qui sépare

le réservoir 474 d'alimentation d'argon du restant du sys-

tème 473 Cette valve 476 est maintenue entièrement ouverte

sauf lorsqu'il est nécessaire de mettrehorsfonction de sys-

tème complet L'argon s'écoule du réservoir 474 à travers

la valve 476 jusqu'à un régulateur 478 qui établit la pres-

sion du système de manière qu'elle ne dépasse pas un niveau

maximal, par exemple 3,5 kg/cm 2 ( 50 psi) On prévoit de ré-

gler l'écoulement d'argon jusqu'à chacune des chambres de soudage 108 a et 108 b etjusqu'au dispositif optique 204 de focalisation de laser à une pluralité de débits différents selon que la grille 16 est ou n'est pas en cours de mise en place dans la chambre 16, selon que la chambre 108 est en cours de purge ou selon qu'une opération de soudage est en cours Par exemple, la purge de la chambre de soudage 108 exige un débit relativement élevé de gaz inerte, la

pression ne devant pas dépasser à ce moment le niveau maxi-

mal A cette fin, une valve de décharge 482 est couplée à un manifold 480 destiné à recevoir l'écoulement de gaz et

à'le distribuer à chaque dispositif de commande d'écoule-

iwntmassique d'une pluralité de dispositifs 484, 486 et 488 de commande d'écoulement massique Les dispositifs 484, 486 et 488 de commande d'écoulement massique sont raccordés respectivement à la chambre de soudage 108, au dispositif

de support rotatif 242 et au dispositif optique 204 de fo-

calisation de faisceau laser En particulier, un débit ré-

glé d'écoulement de gaz est fournit par le dispositif 484 de commande de débit massique à l'orifice 338 d'admission d'argon par l'intermédiaire d'un tuyau souple 490, grâce à quoi l'argon est transféré à chacun des tubes 336/manifold

représentés sur la figure 15 D'une façon similaire, l'écou-

lement de gaz provenant du dispositif 486 de commande d'écoulement massique est dirigé par l'intermédiaire du

tuyau souple 490 sur l'orifice 500 d'admission d'argon re-

présenté sur les figures 15 et 18, grâce à quoi l'argon est acheminé par l'intermédiaire des conduits 512 et 514 de manière à être déchargé à travers les orifices de sortie 506 du dispositif de support rotatif 242 On comprendra que

les tuyaux souples 490 sont utilisés pour permettre le dé-

placement de la chambre de soudage 108 pendant qu'elle est introduite dans l'armoire 104 et extraite de cette armoire

par la table coulissante 262 L'écoulement de gaz est en-

voyé à partir du dispositif 488 de commande d'écoulement

massique par l'intermédiaire d'un tuyau souple 490 au dis-

positif optique 204 de focalisation de faisceau-laser et, en particulier, à l'orifice 448 d'admission d'argon, grâce à quoi l'argon peut être introduit par l'intermédiaire du

conduit 450 et d'une pluralité d'injecteurs 452 dans l'es-

pace qui est situé immédiatement en dessous de la lentille de focalisation 202 Cet écoulement d'argon empêche les o>Fydes submicroniques engendrés par le soudage laser à l'intérieur de la chambre de soudage 108 de contaminer la

lentille 202.

Le détecteur 410 d'humidité (H 20) est disposé à l'in-

térieur de la chambre de soudage 108 et est couplé & un dispositif 492 de contrôle d'humidité L'opérateur et le CNC 126 vérifient le niveau d'humidité à l'intérieur de la chambre de soudage 108 pendant les opérations de purge et

de soudage, grâce à quoi le soudage au laser peut être em-

pêché si la teneur en humidité est supérieure à un niveau spécifié, par exemple 10 ppm De plus, une sonde 496 de

détection d'oxygène est disposée dans la plaque 156 de fer-

meture étanche pour échantillonner l'argon aspiré à travers l'ouverture périphérique entre le rebord supérieur 331 de la chambre de soudage 108 et la plaque 156 de fermeture étanche On comprendra que le signal de sortie de la sonde

496 de détection d'oxygène sert également à fournir une in-

dication de la teneur en azote de l'air présent dans la chambre 108 Le contrôle de l'atmosphère présent dans la

chambre de soudage 108 commence lorsque la chambre de sou-

dage 108 est placée dans sa première position ou position

de soudage Chaque sonde de détection d'oxygène ou disposi-

tif de contrôle 496 comprend une admission de gaz d'étalon-

nage de sorte qu'il se produit un écoulement direct du gaz jusqu'à la sonde 496 La sortie de la sonde 496 est couplée à un analyseur 494 d'oxygène dont la sortie en partiespar million (ppm) peut être affichée sur l'instrument de mesure

498 du dispositif de contrôle Le CNC 126 peut être program-

mé, comme on va l'expliquer, de manière que la séquence de soudage ne soit pas déclenchée tant que le niveau d'oxygène n'est

pas inférieur à une valeur programmée, par exemple 7 ppm.

Pendant le soudage, l'échantillonnage de l'oxygène est in-

terrompu de façon automatique pour éviter une contamination

de la sonde-496 par les débris de soudage.

Le système 473 d'alimentation d'argon fournit à la chambre de soudage 108 un écoulement de gaz inerte, par exemple d'argon, à un débit sensiblement constant, pour

maintenir l'atmosphère à l'intérieur de cette chambre sen-

siblement pure, c'est-à-dire en dessous des limites de con-

tamination par l'oxygène et par l'eau telles qu'on les adéfinies cidessus Ce débit est fixé selon que le-système 100 de soudage au laser et, en particulier sa chambre de soudage

108 se trouve dans son cycle de chargement et de décharge-

ment, dans son cycle de purge, ou dans son cycle de soudage.

Comme on va l'expliquer, le CNC 126 associé à la chambre de

soudage 108 règle directement l'écoulement massique desdis-

positifsde commande 484, 486 et 488 sur l'un de plusieurs débits En particulier, on prévoit quatre potentiomètres

pour chaque dispositif de commande d'écoulement massique.

Le CNC 126 actionne un potentiomètre choisi pour obtenir le débit de gaz nécessaire pour chacun des cycles de chargement et de déchargement, de purge et de soudage Pour changer le débit du programme, le CNC 126 adresse le potentiomètre, grâce à quoi l'opérateur peut régler le potentiomètre pour obtenir le débit voulu Le débit apparaît sur un affichage

numérique approprié du dispositif de commande Les disposi-

tifs de commande d'écoulement massique sont étalonnés en

litres normaux par minute (SLPM).

Lorsque l'on ouvre la chambre de soudage 108 pour mettre en place et retirer une grille 16, il faut faire glisser la chambre de soudage 108, sur la table

coulissante 262, par rapport à la plaque de fermeture étan-

che 156 et non pas ouvrir la plaque 156 de fermeture étan-

che en la faisant pivoter comme une porte Cette technique faisant appel à un glissement réduit la turbulence air/argon et réduit à un minimum les courants d'air qui, sans cela, auraient tendance à mélanger l'air avec l'argon se trouvant dans la chambre de soudage 108 Pendant le cycle chargement/ déchargement, l'écoulement d'argon est-réglé sur un faible débit pour maintenir l'atmosphère d'argon aussi pure que possible, de façon typique, un débit de l'ordre de 61 dm 3/h

( 30 CFH) Un débit élevé pendant le cycle de char-

gement/déchargement entraînerait une turbulence qui aspire-

* rait de l'air dans la chambre de soudage 108 Le chargement/ déchargement de la grille 16 devrait être effectué à l'aide d'un dispositif de préhension métallique tel que celui décrit dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la dmanderfesse sous le titre de:"APPAREIL DE SAISIF ET DE MANIPUIATICN

2.532229

DE PIECES D'USINAGE POUR SYSTEIS DE SOUDAGE AU LASER ET

AUTRES SYSTEMES ANALOGUES" Si un tel dispositif

de préhension n'était pas utilisé, l'opérateur pla-

cerait ses mains sur la chambre 108 en augmentant ainsi le mélange de l'air et de l'argon et en introduisant une humi-

dité supplémentaire indésirable dans l'atmosphère d'argon.

Immédiatement avant le cycle de soudage et après

que la chambre de soudage 108 a été ramenée dans sa pre-

mière position ou position de soudage, c'est-à-dire en des-

sous de la plaque 156 de fermeture étanche, lesdispositifs

484 et 486 de commande d'écoulement massique sont comman-

dés par leur CNC 126 de manière à communiquer au gaz inerte un débitrelativement élevé de l'ordre de 1080 dm 3/h ( 400 CFH), grâce à quoi'une chambre de soudage 108 telle que

celle représentée sur la figure 16 et mesurant approximati-

vement 3,6 dm x 4 dm x 4 dm ( 14 x 16 x 16 pouces) peut être purgée, c'est-à-dire vidanger, de manière à abaisser

le niveau d'oxygène à une valeur inférieur à 10 ppm envi-

ron en une minute.

Quand le cycle de purge est terminé, le système de soudage au laser et en particulier son CNC 126 sont préparés en vue du déclenchement du cycle de soudage au

laser durant lesquels un débit de gaz sensiblement plus.

faible règlé par les dispositifs 484 et 486 de commande d'écoulement massique peut être introduit dans la chambre de soudage 108 De plus, les pompes d'échantillonnage de gaz de soudure pour la sonde 496 de détection d'oxygène

sont arrêtées automatiquement pour empêcher une contamina-

tion par les débris de soudage Un débit relativement fai-

ble de l'ordre de 80 dm 3/h ( 30 CFH) s'est révélé suffisant pour maintenir l'atmosphère de la chambre de soudage en dessous des niveaux de la pureté définie ci-desbus Comme

représenté sur les figures 14 et 15, le gaz d'argon est in-

troduit par le tube 336 de manifold et s'écoule à travers

la plaque de diffusion 3,30 de manière à produire un écoule-

ment laminaire du gaz qui "chasse" l'air de la chambre de soudage 108 La densité plus élevée de l'argon et le débit sensiblement constant de ce dernier excluent l'air de la chambre de soudage 108 La plaque de diffusion 330 est en fibres d'acier inoxydable fritté et a une densité d'envi- ron 60 % et une épaisseur de 3,2 mm ( 0,125 inch) En outre,

la plaque de diffusion 330 recouvre sensiblement la tota-

lité de la section droite inférieure de la chambre de sou-

dage 108, avec une structure de support non diffusante aussi petite que possible Plus la superficie de la plaque de diffusion diminue par rapport à la superficie de section droite de la chambre 108, plus il faut de temps et plus la quantité d'argon est grande pour purger d'air la chambre de

soudage 108-; ceci est un point important à prendre en con-

sidération lorsqu'il faut réaliser des grilles 16 à des ca-

dences de production rapides En outre, il faut que la pla-

que de diffusion 330 soit rendue étanche de façon adéquate vis-à-vis des côtés de la chambre de soudage 108 pour que le gaz entrant soit obligé de diffuser à travers la plaque

330 et qu'ilne contourne pas simplement la plaque de diffu-

sion 330 et remonte vers le haut le long des parois 327 et

329 La barre de retenue 334 est disposée autour de la sur-

face périphérique supérieure de la plaque de diffusion 330 pour empêcher celle-ci d'être déviée dans le cas de forts débits d'écoulement de gaz quisans celai tendraient à déformer la plaque 330 Une multiplicité d'admission de gaz

se présentant sous la forme de la paire de tubes 336 de ma-

nifold améliore la distribution du gaz dans la chambre de

soudage 108 -

De même, il n'est pas nécessaire que le dispositif optique 204 de focalisation de faisceau laser représenté sur la figure 17 soit parfaitement étanche par rapport au chapeau 422 L'intervalle entre ce dispositif et ce chapeau constitue une ouverture permettant à l'argon de s'échapper de la chambre de soudage 108 lorsque l'on utilise un débit

élevé d'argon pour purger d'air la chambre de soudage 108.

Du fait que tous les gaz diffusent les uns vers les autres,

un écoulement constant de gaz est particulièrement néces-

saire pendant les cycles-de soudure et de purge pour main-

tenir une atmosphère pure Bien qu'un petit intervalle soit de préférence nécessaire entre la chambre 108 et la plaque 156 de fermeture étanche ainsi qu'entre le chapeau 422 et

le dispositif optique 204 de focalisation de faisceau la-

ser, le reste de la chambre de soudage 108 doit être exempt de toute fuite Bien que l'argon soit plus lourd que l'air et aurait tendance à s'écouler vers l'extérieur à travers ces fuites de'la chambre 108, l'air peut être également aspiré dans la chambré 108 par ce même trou en contaminant

ainsi l'atmosphère de la chambre de soudage 108.

En se référant maintenant aux figures 22 A et 22 B, on voit que l'on y a représenté un schéma synoptique du système 124 de commande à ordinateur et-en particulier du système de commande numérique à ordinateur (CNC) 126 a de droite ainsi que la façon selon laquelle il est relié

à l'autre (CNC) 126 b représenté uniquement par un seul.

rectangle dans le schéma A ce sujet,on comprendra que l'autre CNC 126 b comprend les mêmes éléments que le CNC 126 a, comme représenté sur les figures 22 A et 22 B Le CNC 126 a comprend une unité de traitement centrale (CPU) et

une mémoire référencée 560 Dans un exemple de mode de réa-

lisation de la présente invention,/ le CNC 126 et, en par-

ticulier, la CPU 560 peuvent se présenter sous la formé de l'ordinateur 'fabriqué par la Demanderesse sous le numéro de modèle 2560 La CPU 560 est munie d'une mémoire à torec de 64 K et est particulièrement adaptée, dans son

architecture et dans sa programmation, à une commande de ma-

chine On comprendra qu'un CNC normal 2560 contient un lo-

giciel de supervision de base appelé dans le présent expo-

sé soit un système de boucle de tâche principale soit un programme de fonctionnement, ce logiciel agissant en tant que programme d'exécution pour superviser le fonctionnement du système complet Dans la structure de données établie

par le modèle 2560 de CNC, des ensembles de codes, c'est-

à-dire des codes M, S et Tsont utilisés pour effectuer des opérations spéciales ou courantes pour lesquelles le CNC 2560 est facilement adapté En particulier, on établit

à l'aide des codes M, S et T un programme partiel qui ap-

pelle ou ordonne des sous programmes appelés dans le pré-

sent exposé'sous programmesd'application'; grâce à quoi des fonctions choisies coeprenant la commande de l'écoulement d'argon et le

choix d'un mode de soudage particulier sont effectuées.

En outre, le programme partiel est établi également à l'aide de codes X, Y et Z qui commandent le déplacement

communiqué par les moteurs 294 et 296 d'entraînement sui-

vant les axes X et Y à la pièce d'usinage et par le mo-

teur 570 d'entraînement suivant l'axe Z au dispositif op-

tique 204 de focalisation de faisceau laser, respective-

ment En particulier, les codes X et Y désignent la quan-

tité de déplacement, c'est-à-dire la desti nation, qui doit être communiquée à la pièce d'usinagese

présentant sous la forme de la grille 16 de barres de com-

bustibleentre les phases de soudage De même, le code Z commande la quantité de déplacement devant être communiquée au dispositif optique 204 au moyen duquel le faisceau laser

178 est focalisé sur la grille 16 de barres de combustible.

En particulier, les codes Z sont nécessaires pour effectuer les soudures linéaires 40 d'encoche pour lesquelles le dispositif de support rotatif 242 est entraîné en rotation hors de son plan normal perpendiculaire au faisceau laser

178 en nécessitant de ce fait une refocalisation du dispo-

sitif optique 204 de faisceau laser De plus, la mémoire de la CPU 560 comporte une zone d'emmagasinage spéciale connue comme étant la zone d'emmagasinage de programme

partiel qui est utiliséepour emmagasiner le programme par-

tiel en vue d'une exécution par le programme de fonction-

nement du système Comme on va l'expliquer, le programme

partiel désigne de façon fondamentale les phases du pro-

cédé de soudage dansui atmosphère inerte régléeet, plus spécifiquement, est établi à l'aide des codes M, S et T, grâce à quoi le mode de soudage et le débit d'argon sont réglés ou commandés de façon efficace La zone d'emmagasi- nage de programme partiel emmagasine le programme partiel comme décrit ci-après en référence aux figures 24 A et 24 B et les routines d'application sont décrites en référence aux figures 25 A à 25 R Le programme partiel est introduit dans la mémoire de la CPU 560 à l'aide d'un dispositif

586 d'entraînement de bande magnétique par l'intermédi-

aire d'ureinterface 590; dans un exemple de mode de réa-

lisation de la présente invention, le dispositif 586 d'en-

traînement de bande magnétique peut se présenter sous la forme du dispositif d'entraînement fabriqué par Qantex

sous le numéro de modèle 220 Dans une variante, le pro-

gramme partiel peut être emmagasiné sur un ruban en papier et introduit par l'intermédiaire d'un lecteur 584 de ruban en papier à travers uneinterface 588 de micro-ordinateur; à titre d'exemple, le lecteur 584 de bande de papier peut

se présenter sous la forme du lecteur fabriqué par Decitex.

De plus, l'interface 588 du micro-ordinateur permet égale-

ment un affichage de messages de données sur le CRT 133.

En outre, divers paramètres peuvent être introduits dans la mémoire de la CPU 560 par l'opérateur sur un clavier

alpha-numérique 131 par l'intermédiaire de l'interface 588.

Le clavier alpha-numérique 131 et le CRT 133 sont montés

sur les armoires 129 a et 129 b de l'ordinateur, comme repré-

senté sur la figure 4.

Comme on peut le voir sur les figures 22 A et 22 B, la CPU 560 est associée par une pluralité de tables 566, 568

et 570 destinées à la commande et à l'entraînement en bou-

cle fermée suivant les divers axes et associées respective-

ment aux moteurs 294 et 296 d'entraînement suivant les axes X et y et au mateur 470 d'entraînement suivant l'axe Z. On comprendra que chacun des moteurs d'entraînement est associé à un tachymètre et à son résolvez de manière à fournir une indication de la vitesse de déplacement ainsi

que de la distance de déplacement, grâce à quoi une com-

mande extrêmement précise du déplacement des tables 290, 292 et 458 de positionnement suivant les axes X,Y et Z

peut être effectuée En outre, le signal de sortie de com-

mande provenant du tableau de commande 566 est appliqué à un servoamplificateur 567 pour être comparé avec un signal représentant une vitesse de moteur de manière à fournir un

signal de sortie destiné à actionner le moteur 296 d'en-

trainement suivant l'axe Y Comme représenté schématique-

ment, chacun des moteurs 294, 296 et 470 est associé à une vis sans fin 295, 297 et 471 qui effectue l'entraînement de

sa table correspondante 290, 292 et 458 de positionne-

ment suivant les axes X, Y et Z Un ensemble d'interrupteurs 572 de fin de course est associé à la vis sans fin 295 pour détecter la position de cette vis et, par conséquent, de sa table 290 de positionnement suivant l'axe X-et pour fournir des signaux à la CPU 560 par l'intermédiaire d'une

interface d'entrée et de sortie 562 En particulier, les in-

terrupteurs 572 a et 572 c de fin de course fournissent des

signaux de sortie indiquant que la table 290 de position-

nement suivant l'axe X à été amenée à ses limites extrêmes de déplacement vers l'avant et vers l'arrière tandis que l'interrupteur 572 b de fin de course indique que la table

290 de positionnement suivant l'axe X a été amenée à sa po-

sition initiale ou de référence par rapport au faisceau la-

ser 178 Un ensemble similaire d'interrupteurs de fin de

course est associé à la vis sans fin 471 entraînant la ta-

ble 458 de positionnement suivant l'axe Z Un ensemble d'in-

terrupteurs de fin de course 574 a, b, et c est associé à la vis sans fin 297 entraînant la table 292 de positionnement suivant l'axe Y; un quatrième interrupteur 574 d de fin de course est associé à la vis sans fin 297 pour détecter le moment o la table 292 de positionnement suivant l'axe Y se trouve dans sa position centrale, c'est-à-dire la position dans laquelle la chambre de soudage 108 peut être extraite

de l'armoire 104.

Comme on peut le voir sur les figures 22 A et 22 B, une multiplicité de dispositifs périphériques sont associés à la CPU 560 et sont commandés par cette unité à l'aide d'interfaces 562 et 564 a% isolement optique En particulier,

l'autre CNC 126 b procède -à un échange mutuel d'un en-

semble de signaux d'adressage (signaux dits "handshaking" dans la technique anglo-saxonne) par l'intermédiaire d'une

liaison CNC 558 et de l'interface 562 avec la CPU 560, grâ-

ce à quoi chacun des CNC 126 a et 126 b peut ordonner et obte-

nir une commande entemps partagé du miroir 172 de commuta-

tion de faisceau Comme expliqué dans la demande de brevet

déposée ce même jour au nom de la Demanderesse sous le ti-

tre de "DISPOSITIF DE COMMANDE PAR CAICUL 2 ATEUR D'UN APPAREIL D'USINAGE A LASER " (demande de brevet américain n'41 42 04), chacun des deux CNC 126 a et 126 b peut ordonner et ensuite commander le miroir 172 de commutation de faisceau,de manière à diriger le faisceau laser 178 vers sa chambre de soudage 108 Après utilisation du faisceau laser, le CNC 126 engendre un signal de libération de laser, grâce à quoi l'autre CNC 126 peut demander pour son propre usage le laser et bloquer ensuite ce laser Le système laser 102 peut, dans un exemple de mode de réalisation de la présente invention, se présenter sous la forme du système laser fabriqué par Raytheon sous le numéro

de modèle S 5500 et comprend l'alimentation 120 de laser re-

présentée sur la figure 4 ainsi qu'un système 592 de com-

mande de laser qui est couplé par l'interface 562 à la CPU 560 Comme représenté sur la figure 22 B, le système 592 de commande de laser est couplé à un tableau i 32 d'affichage

de soudage au laser qui, comme on peut le voir sur la figu-

re 4, est monté sur l'alimentation 120 du laser et représen-

té en détail sur la figure 23 A Le tableau 132 d'affichage de soudage au laser comprend un réseau de lampes et des

boutons-poussoirs qui commandent et affichent l'état du sys-

tème laser 102 et de son système de commande 592 Avant que le barreau 170 de laser puisse être excité pour émettre son

faisceau 177 de rayonnement laser, il faut fermer, c'est-à-

dire mettre en service, les moyens de déclenchement de

laser On actionne un bouton-poussoir lumineux 600 pour ap-

pliquer au circuit de formation d'impulsions la haute ten-

sion qui provient de la source 120 d'alimentation de laser si cette source est dans son mode d'attente Lorsque la source d'alimentation de laser fournit une haute tension, le bouton-poussoir 600 HAUTE TENSION LASER EN SERVICE

s'éclaire Une lampe 602 OBTURATEUR OUVERT s'éclaire lors-

que l'obturateur de décharge 180 se trouve dans sa position ouverte et l'obturateur de sécurité BRH 212 se trouve dans sa position ouverte, grâce à quoi le faisceau laser 177 est dirigé vers l'une des chambres de soudage 108 et la caméra TV 206 est autorisée à visualiser l'image de la grille 16 de barres de commande Une lampe 604 de DECLENCHEMENT LASER s'éclaire lorsque le barreau 170 de laser émet une lumière laser, cles-è- dire lorsque ses lampes d'excitation 186 ont été déclenchées, l'obturateur 188 de cavité intérieure est ouvert et son CNC 126 a obtenu le contrôle du système laser 102 Une lampe 608 de MIROIR DE COMMUTATION DE FAISCEAU EN POSITION s'éclaire lorsque le miroir 172 de commutation de

faisceau se trouve dans une position o il dirige le fais-

ceau laser vers la chambre de soudage 108 a de droite tandis qu'une lampe 612 MIROIR DE COMMUTATION DE FAISCEAU HORS POSITION s'éclaire lorsque le miroir 172 de commutation de faisceau se trouve dans son autre position o le faisceau laser 177 est dirigé vers l'autre chambre de soudage 108 b

de gauche Une lampe 610 de GAZ FOM s'allume lorsqu'un débit par-

ticulier de gaz argon a été choisi par le CNC 126 On enfon-

ce un bouton-poussoir 614 de MIROIR EN POSITION REFERENCE -77 pour diriger le miroir 172 de commutation de faisceau vers sa position initiale ou position de référence On enfonce un bouton lumineux 616 de DECLENCHEURS EN FONCTION pour mettre en fonction les circuits de déclenchement de lampe de laser pourvu que la haute tension de laser ait été ap- pliquée On enfonce un bouton-poussoir 618 de HAU TE TENSION LASER HORS FONCTION pour mettre hors fonction la sortie

haute tension de l'alimentation 120 de laser Les instru-

ments de mesure 498 et-492 sont des instruments de mesure

numériques qui affichent continuellement la teneur en oxy-

gène et la teneur en eau de la chambre de soudage 108.

Comme représenté sur les figures 22 A et 22 B, la CPU 560 fournit des signaux de commande par l'intermédiaire de l'interface 562 isolée optiquement de manière à actionner

le système 592 de commande laser En particulier, les sor-

ties d'interface sont appliquées au système 592 de commandé laser pour mettre en fonction ou hors fonction la sortie haute tension de la source d'alimentation 120, mettre en

fonction les circuits de déclenchement de lampes laser, ame-

ner l'obturateur de décharge 190 et l'obturateur de sécurité

BRH 212 dans leurs positions ouvertes, déclencher l'opéra-

tion de soudage, choisir un mode particulier de soudageau

laser en fonction d'un des codes M 51 à M 54, régler la fré-

quence d'impulsion (FREQUENCE DE REPETITION) dérivéedu co-

de T, régler le niveau de puissance dérivé du code S, ré-

gler la largeur d'impulsion et positionner le miroir 172 de

commutation de faisceau laser Le système 592 de commandede.

laser engendre des signaux qui indiquent la fin de réali-

sation d'une soudure ainsi que l'état du laser et qui doivent être appliqués par l'intermédiaire de l'interface 562 isolée

optiquement à la CPU 560 Lorsque des signaux d'arrêt d'ur-

gence sont engendrés, les opérations du système 102 de sou-

dage au laser et, en particulier, du système 592 de commande

de laser peuvent être arrêtées en cas de circonstances cri-

tiques.

En outre, des signaux sont émis par la CPU 560 et sont transmis par l'interface 562 isolée optiquement pour commander le mécanisme 234 d'ouverture de portes représenté sur la figure 7, soit pour ouvrir, soit pour fermer les portes 114 de l'armoire 104 Les signaux sont appliqués pour blo-

quer ou débloquer la chambre de soudage 108 et, en particu-

lier, sont appliqués à chacun des dispositifs de repérage

avant et arrière 284 et 286 représentés sur la figure 9.

Les signaux de sortie en provenance des ensembles 572, 574 -10 et 576 d'interrupteurs de fin de course sont appliqués à l'interface 562 Des signaux sont également appliqués à un système 620 de refroidissement de laser par eau Les lampes à éclairsou lampes d'excitation 186 de laser et la cavité délimitée par les miroirs 182 et 184 sont refroidies par le système en boucle fermée de refroidissement par eau qui fournit une eau pure propre et régulée à la température,à la pression et au débit requis Bien que cela n'ait pas été représenté, il va de soidans la techniqueque le système de refroidissement de laser par eau comprend une pompe, un échangeur de chaleur eau/eau, un réservoir, un déioniseur,

un filtre, et un régulateur de température La chaleur pro-

venant du barreau 170 de laser et de l'absorbeur 194 de faisceau est transférée à l'eau et évacuée du système De plus, un signal de commande est appliqué à la lampe 428 du dispositif optique 204 de laser pour éclairer la grille 16 de barres de combustible, grâce à quoi le système 288 de positionnement X-Y peut être réglé le long soit de l'axe X, soit de l'axe Ypour aligner le point de départ de la grille

16 de barres de combustible avec le faisceau laser 178.

Des entrées sont fournies par la sonde 496 de détec-

tion d'oxygène et le détecteur 410 d'humidité qui sont dis-

posés par rapport à la chambre de soudage 108 de manière à fournir des signaux analogiques représentant en partiespar million la quantité d'oxygène et d'eau dans l'atmosphère de la chambre de soudage D'une façon similaire, la thermopile

218 disposée avec le tube de protection 216 fournit un si-

gnal analogique indiquant la puissance du faisceau laser 178

dirigée dans ce tube Les sorties de la sonde 496, du détec-

teur 410 et de la thermopile 218 sont appliquées à des-volt mètres numériques correspondants 578, 580 et 582 qui trans-

forment les signaux analogiques d'entrée en signaux numéri-

ques correspondants devant être appliqués par l'intermédi-

aire de l'interface 564 isolée optiquement à la CPU 560.

L'interface 564 fournit des signaux appropriés de sélection d'appareil de mesure à chacun des voltmètres numériques 578,

580 et 582 pour appliquer sélectivement un seul signal numé-

rique à la fois à la CPU 560 par l'intermédiaire de l'inter-

face 564 Selon le fonctionnement du système de soudage 100

à laser, la CPU 560 applique des signaux, par l'intermédi-

aire de l'interface 564 isolée optiquement, à chacun des dispositifs 488, 484 et 486 de réglage d'écoulement massique pour commander le débit de l'argon envoyé respectivement au dispositif optique 204 de laser, au dispositif de support

rotatif 242 et à la chambre de soudage 108, D'une façon si-

milaire, les signaux sont appliqués au moteur 388 d'entraî-

nement autour de l'axe B au moyen duquel la roue de posi-

tionnement 358 et le dispositif de support rotatif 242 peu-

vent être entraînés en rotation Comme expliqué ci-dessus, la position angulaire de la roue de positionnement 358 est

détectée par la pluralité d'interrupteurs de proximité 402 a-

d pour fournir un signal binaire qui est appliqué par l'in-

terface 564 à la CPU 560.

En se référant maintenant à la figure 23 B, on voit qu'on y a représenté le tableau de fonctions de machine

(MF Pl 130 monté sur l'armoire 129 de calculateur, comme re-

présenté sur la figure 4, pour fournir, comme suggéré sur la figure 22 A, des entrées à la CPU 560 par l'intermédiaire

de l'interface 564 isolée optiquement On va maintenant dé-

crire les diverses fonctions de commande mises en oeuvre par les boutonspoussoirs et les interrupteurs de sélection du tableau-130 de fonctions de machine Le bouton-poussoir 680 D'ARRET EN CAS D'URGENCE est actionné par l'opérateur en cas de danger pour mettre hors circuit le CNC 126 Lorsque

ce bouton-poussoir est enfoncé, toutes les sorties numéri-

ques provenant de la CPU 560 sont neutralisées et tous les systèmes auxiliaires, telsque le système 473 d'alimentation d'argon, le système laser 102, et les moteurs 293 et 296 d'entraînement suivant les axes X et Y et le moteur 470

d'entraînement suivant l'axe Z sont arrêtés Un bouton-

poussoir 668 de COMMANDE EN SERVICE est actionné pour met-

tre en service le CNC 126, grâce à quoi l'énergie électri-

que est appliquée aux divers éléments de logiques et les divers registres de données sont vidés Si on enfonce et

maintient enfoncé le bouton-poussoir 668, les lampes éclai-

tant en retour les divers boutons-poussoirs du tableau 130

de fonctionsde machine sont alimentées pour fournir un tex-

te approprié de ce tableau On actionne un bouton-poussoir 656 d'EFFACEMENT pour remettre à zéro le CNC 126 et, en

particulier pour effacer toutes les commandes actives em-

magasinées dans le registre tampon actif de la CPU 560 dans lequel le programme est emmagasiné, et les sorties choisies de cette CPU sont remises à zéro Les codes M et G tels qu'établis au cours du programme partiel sont remis dans leur condition initiale Au cours de l'exécution des divers programmes, le bouton-poussoir 656 s'éclaire pour demander à l'opérateur un effacement de fonction Un bouton-poussoir

638 de MESSAGE s'éclaire périodiquement, c'est-à-dire cli-

gnote, pour indiquer qu'un message de diagnostic doit être

affiché sur le CRT 133.

Lorsque ce bouton-poussoir est enfoncé par l'opérateur, tous

les messages de diagnostic actifs sont effacés sur l'af-

fichage et la lampe éclairant le bouton-poussoir 638 s'éteint Une lampe 636 de TEST I s'éclaire pour indiquer que la chambre de soudage 108 se trouve dans sa seconde position ou position sortie ou d'étalonnage et que l'eau de refroidissement, dirigée sur la thermopile 218,a été mise en circulation Un bouton-poussoir 666 de SERVO EN FONCTION est actionné par l'opérateur pour appliquer le courant alternatif aux moteurs 294 et 296 d'entraînement suivant les axes X et Y et au moteur 470 d'entraînement

suivant l'axe Z et s'éclaire lorsque ces moteurs d'entraî-

nement sont en fonction Un bouton-poussoir 634 de DOIGTS DE REPERAGE DEGAGES est enfoncé et maintenu par l'opérateur de manière à actionner les dispositifs de repérage avant et arrière 284 et 286,grâce à quoi les doigts ou axes de repérage 316 et 319 de ces dispositifs sont escamotés pour libérer la table coulissante 262 en vue d'un déplacement ultérieur Le CNC 126 doit se trouver dans son mode MANUEL pour permettre cette fonction Le bouton-poussoir 652 de DOIGTS DE REPERAGE ENGAGES s'éclaire lorsque les doigts

de repérage 316 et 319 sont totalement rappelés.

Le bouton-poussoir 652 de DOIGTS DE REPERAGE ENGAGES, lorsqu'il est pressé et maintenu par l'opérateur; actionne les dispositifs de repérage avant et arrière 284 et 286 de manière à placer leurs doigts de repérage 316 et 319

dans les ouvertures de positionnement de la table coulis-

sante 262 De façon similaire, le CNC 126 doit être dans son mode MANUEL pour permettre cette fonction Lorsque les doigts de repérage 316 et 319 sont totalement introduits dans leurs ouvertures de positionnement, le bouton-poussoir 652 s'éclaire Un bouton-poussoir 632 de PORTE OUVERTE

est pressé et maintenu par l'opérateur de manière a action-

ner lé mécanisme 234 d'ouverture de porte Le CNC 126 doit être dans son mode MANUEL pour permettre l'exécution de cette fonction; lorsque la porte 114 a été amenée dans sa position complètement ouverte, le boutonpoussoir 632 de PORTE OUVERTE s'éclaire Un bouton-poussoir 650 de PORTE FERMEE est pressé et maintenu de manière à mettre en fonction le mécanisme 234 d'ouverture de porte pour fermer la porte 114 de chambre Le CNC 126 doit être dans son mode MANUEL pour permettre cette fonction Lorsque la porte 114 d'armoire

se trouve dans sa position complètement fermée, le bouton-

poussoir 650 de PORTE FERMEE s'éclaire Un bouton-poussoir 630 de CHAMBRE SORTIE est pressé et maintenupar l'opérateur de manière à actionner le moteur 266 d'entraînement de table coulissante, grâce à quoi la table coulissante 262 et sa chambre de soudage 108 sont entraînées jusqu'à leur seconde position ou position sortie Pour entraîner la table coulissante 262, le CNC 126 doit se trouver dans son mode MANUEL, le dispositif optique 204 de focalisation de faisceau laser doit se trouver dans sa position totalement rappelée détectée par l'interrupteur 576 b de fin de course, et la table 292 de positionnement suivant l'axe Y doit se

trouver dans sa position centrale détectée par l'inter- rupteur 574 b de fin de course Lorsque la table coulissante 262 a été

amenée dans sa seconde position ou position sortie, le bouton-poussoir 630 de CHAMBRE SORTIE s'éclaire D'une façon similaire, un bouton-poussoir 650 de PORTE FERMEE est pressé et maintenu de manière à actionner le moteur 266 d'entraînement de table coulissante en sens inverse pour ramener la table coulissante 262 dans sa première position ou position de soudage Pour entraîner la table coulissante 262 dans cette position, il faut que le CNC 126 se trouve

dans son mode MANUEL, le dispositif optique 204 de focali-

sation de faisceau laser soit complètement rappelé, la porte

114 soit ouverte, les dispositifs de repérage avant et-

arrière 284 et 286 soient actionnés pour escamoter leurs doigts de repérage, et la table 292 de positionnement suivant l'axe Y soit centrée Lorsque la table coulissante 262 a été amenée dans sa première position ou position de soudage,

le bouton-poussoir 650 de PORTE FERMEE s'éclaire.

* Un bouton-poussoir 660 de SUSPENSION D'AVANCE est initialement pressé pour mettre en oeuvre la fonction SUSPENSION D'AVANCE au moyen de laquelle chacun des moteurs 294,296 et 470 d'entratnement suivant les axes X,Y et Z est mis hors fonction; il en résulte que le déplacement de la chambre de soudage 108 le long de ses axes X ou Y,

à l'exception du déplacement du dispositif de support rota-

tif 242 autour de son axe B, et le déplacement du dispositif optique 204 de focalisation de faisceau laser le long de son axe Z sont neutralisés Quand on enfonce une seconde fois le bouton-poussoir 660 de SUSPENSION D'AVANCE, la fonction de SUSPENSION D'AVANCE se trouve annulée, ce qui permet le déplacement de la chambre de soudage 108 le long de ses axes X et Y et le déplacement du dispositif optique 204 de focalisation defaisceau laser le long de son axe Z. Un bouton-poussoir 658 de DEMARRAGE DE CYCLE est actionné par l'opérateur pour déclencher 1 ' exécution des données de programme partiel lorsque le CNC 126 se trouve dans ses

modes MDI d'entrée de donnée AUTO, CYCLE UNIQUE ou MANUEL.

Le bouton-poussoir 658 de DEMARRAGE DE CYCLE s'éclaire

lorsque le CNC 126 exécute les données de programme partiel.

Un bouton-poussoir MANUEL 678 est enfoncé pour placer le CNC 126 dans son mode de fonctionnement MANUEL; lorsque le CNC se trouve dans son mode MANUEL, le bouton-poussoir MANUEL 678 s'éclaire Un bouton-poussoir 676 MDI UNIQUE estenfoncé par l'opérateur pour placer le CNC 126 dans son mode de fonctionnement MDI UNIQUE d'entrée de données manuelle;

lorsque le CNC se trouve dans le mode MDI UNIQUE, le bouton-

poussoir 676 s'éclaire Le mode MDI UNIQUE est un outil de

diagnostic et, lorsque cette fonction est introduite, l'o-

pérateur est autorisé à introduire des phases d'un programme partiel par l'intermédiaire du clavier 131 dans une zone désignée ou registre-tampon de la mémoire de la CPU Lors de l'enfoncement du bouton-poussoir 658 de DEMARRAGE DE CYCLE, le programme introduit est extrait et exécuté phase par phase Un bouton-poussoir 674 de mode MDI CONTINU est

enfoncé pour placer le CNC 126 dans son mode de fonction-

nement MDI CONTINU Le mode MDI CONTINU est similaire au

mode MDI UNIQUE sauf que,lors de l'enfoncement du bouton-

poussoir 658 de DEMARRAGE DE CYCLE, la totalité du programme introduit par l'opérateur est extrait comme dans le cas du mode automatique Un bouton-poussoir 672 de CYCLE UNIQUE est enfoncé par l'opérateur pour placer le CNC 126 dans son mode de CYCLE UNIQUE et, lorsque le CNC se trouve dans ce mode, le bouton-poussoir 672 s'éclaire Un bouton-poussoir AUTO 670 est enfoncé pour placer le CNC 126 dans scn mode de fonctionnment AUTIMATIOUE et lorsque le CNC se trouve dans

ce mode, le bouton-poussoir AUTO 670 s'éclaire.

Un interrupteur-sélecteur 682 de % d'AVANCE comporte 12 positions pour assurer une commande manuelle prioritaire à la vitesse d'avance à laquelle les moteurs 294 et 296

d'entraînement suivant les axes X et Y entraînent respec-

tivement les tables 290 et 292 de positionnement suivant les axes X et Y Comme indiqué, la vitesse d'avance est variable par incréments de 10 %, de 10 % à 120 %selon -la position

de l'interrupteur-sélecteur 682 de % d'AVANCE Un interrup-

teur-sélecteur 684 de MODE D'AVANCE PAR SACCADES comporte sept positions pour le choix d'un des modes suivants d'avance parsaccades le long d'un axe: RAPIDE, LENT, ,4 mm ( 1,000 pouce), 2,54 mm ( 0,1000 pouce), 0,254 mm ( 0,0100 pouce), 0,0254 mm (O,0010 pouce) et 0,0025 mm ( 0,0001 pouce) Les modes RAPIDE et LENT sont des avances saccadées du type "par bonds" o un déplacement sensiblement

continu est communiqué aux tables 290 et 292 de position-

nement suivant les axes X et Y, tandis que dans les modes restants, des déplacements par incrémentsde la longueur

désignée sont communiqués aux tables 290 et 292 de position-

nement suivant les axes X et Y Un bouton-poussoir 622 X-INTERIEUR est enfoncé par l'opérateur pour provoquer un mouvement saccadé suivant l'axe X dans la direction"moins"

ou,en d'autres termes,vers l'intérieur du module de posi-

tionnement 106, c'est-à-dire suivant un mouvement vers le haut par rapport à la figure 9 Un bouton-poussoir 640

X-EXTERIEUR est enfoncé pour provoquer un mouvement sac-

cadé suivant l'axe X dans la direction"plus"ou, en d'autres termes, vers l'extérieur du module de positionnement 106, c'est-à-dire suivant un mouvement vers le bas par rapport à la figure 9 Un bouton-poussoir 624 YGAUCHE est enfoncé par l'opérateur pour provoquer un mouvement saccadé suivant l'axe Y dans la direction"plus" ou direction vers la gauche, c'est-à-dire que la chambre de soudage 108 est déplacéevers la gauche par rapport à la figure 9 Un bouton-poussoir 642 Y-DROITE est enfoncé par l'opérateur pour provoquer un mouvement saccadé suivant l'axe Y dans la direction moins-ou direction vers la droite, c'est-à-dire que la chambre de soudage 108 est déplacée vers la droite par

rapport à la figure 9.

Un bouton-poussoir 626 Z HAUT est enfoncé par l'opé-

rateur pour provoquer un mouvement saccadé suivant l'axe Z dans la direction'moins, c'est-à-dire que le moteur 470 d'entraînement suivant l'axe Z est rendu actif pour entraîner la table 458 de positionnement suivant l'axe Z dans une direction 4 moins"ou direction vers le HAUT par rapport à la figure 7 Un bouton-poussoir 644 Z BAS est enfoncé par l'opérateur pour provoquer un mouvement saccadé suivant l'axe Z dans la direction"plus, ce qui fait que la table 458 de positionnement suivant l'axe Z et le dispositif optique 204 de focalisation de faisceau laser supporté par cette table sont disposés dans une direction"plus"ou direction vers-le bas par rapport à la figure 7 Un bouton

628 A B CW est enfoncé pour provoquer un mouvement du dis-

positif de support rotatif autour de l'axe B dans la direction plus", c'est-à-dire dans le sens des aiguilles d'une montre si le CNC 126 se trouve dans son mode MANUEL En particulier, lors de l'enfoncement du bouton-poussoir 628, le moteur 388 d'entraînement autour de l'axe e est

actionné de manière à faire tourner la roue de position-

nement 358 dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à la figure 7 Un bouton-poussoir 646 A B CCW est enfoncé par l'opérateur pour provoquer un mouvement autour de l'axe B dans la direction"moins, c'est-àdire en sens inverse des aiguilles d'une montre, si le CNC 126 se trouve dans son mode MANUEL En particulier, le moteur 388 d'entraînement autour de l'axe B est actionné pour entraîner la roue de positionnement 358 en sens inverse

des aiguilles d'une montre par rapport à la figure 7.

L'opération de soudage des lames intérieures 20 de la grille,les unes aux autres et ensuite aux lames ou bandes extérieures 22 de la grille,ainsi que de la grille résultante 16 aux manchons de guidage 36 a été décrite précédemment à propos des figures 3 A à 3 K; sur ces figures, on a représenté la série de déplacements de la grille 16 de barres de combustible le long de chacun de ses axes X,Y et Z de manière que cette grille soit positionnée de façon appropriée par rapport au faisceau laser 178 afin que l'on puisse effectuer chacune des soudures d'intersection 32, les soudures linéaires 30 d'angle, des soudures 34 de

fentes et de pattes, et des soudures linéaires 40 d'en-

coche Les lames intérieure et extérieure 20,22 de la grille sont assemblées de manière à former la grille 16 de barres de combustible comme expliqué dans lea demandes de brevet français déposées ce même jour au nom de la demanderesse sous les titres respectifs "PISPOSITIF ET

PROCEDE DE POSITIONNEMENT DE LAMES ET D'AILETTES POUR

DES GRILLES DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE"

(demande de brevet américain N 041 41 97) et "DISPOSITIF,

BANDES DE RETENUE ET PROCEDE POUR L'ASSEMBLAGE DE GRILLES

DE SUPPORTS DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE"(demande de brevet américain n 41 41 98) Ensuite, la grille 16 de barres de combustible est disposée sur le dispositif de soudage 142 représenté sur la figure 15 et décrit dans la demande de brevet français déposée ce même jour par la demanderesse sois le titre de "PLAQUES DE SOUDAGE POUR UNE

GRILLE DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE"

(demande de brevet américain n 50 107); le dispositif de soudage 542 est à son tour rendu solidaire de façon libérable par les doigts de repérage 524 du dispositif de

support rotatif 242 disposé de façon tournante à l'inté-

rieur de la chambre de soudage 108 Comme expliqué ci-

dessus, la grille 16 de barres de combustible peut être entraînée en rotation autour de son axe B de manière à amener la grille 16 de barres de combustible dans une position o elle reçoit le faisceau laser 178 pour la réalisation des soudures linéaires 40 d'encoche Le système 288 de positionnement suivant les axes X et Y est actionné sélectivement de manière à déplacer les tables 290 et 292 de positionnement suivant les axes X et Y en une séquence de pas incrémentiels le long de leurs axes X

et Y afin de positionner la grille 16 de barres de combus-

tible par rapport au faisceau laser 178 en vue d'effectuer les soudures d'intersection 32 et, après une rotation du dispositif de support rotatif 242, les soudures 34 de

fentes et de pattes et les soudures linéaires 30 d'angle.

La commande de la machine pour cette succession d'opérations est assurée par le CNC 126 et, en particulier, par la CPU 560 qui comprend une mémoire pour emmagasiner le programme partiel 700 que l'on va maintenant décrire en se référant aux figures 24 A et 24 B Le programme partiel 700 est introduit lorsque, au cours de la phase 702, l'opérateur place le CNC 126 dans son mode automatique en -enfonçant le boutoq-poussoir $ AUTO sur le tableau 130 de fonctionsde machine Ensuite, l'opérateur introduit une commande à l'aide du clavier alpha-numérique 131 pour demander l'exécution du programme partiel L'opérateur enfonce ensuite le bouton- poussoir 658 de DEMARRAGE DE CYCLE Puis, au cours de la phase 708, un code M 81 programmé appelle un sous-programme d'application de CHARGEMENT/DECHARGEMENT CHAMBRE pour mettre en fonction le moteur 266 d'entraînement de table coulissante afin d'entraîner la table coulissante 262 depuis sa première position ou position de soudage jusqu'à sa seconde position ou position sortie, grâce à quoi un opérateur peut charger, c'est-à-dire mettre en place, une grille 16 assemblée bien que non soudée, ainsi que son dispositif

de soudage 542 sur le dispositif de support rotatif 242.

La grille 16 de barres de combustible et son dispositif de soudage 542 sont bloqués par les doigts de repérage 524

dans une position prédéterminée sur le dispositif de sup-

port rotatif 242 par rapport aufaisceau laser 178 Le sous-programme de CHARGEMENT/DECHARGEMENT DE CHAMBRE est expliqué de façon plus détaillée en référence à la figure

B Au cours de la phase 710, l'opérateur charge, c'est-

à-dire met en place, la grille 16 de barres de combustible et son dispositif de soudage 542 sur le dispositif de support rotatif 242 à l'aide du dispositif de manipulation pour chargement/déchargement décrit dans la demande de

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

deresse sous le titre de " APPAREIL DE SAISIEET DE MANI-

PULATION DE PIECES D'USINAGE POUR SYSTEMES DE SOUDAGE AU

LASER ET AUTRES SYSTEMES ANALOGUES" (demande de brevet

américain n 41 42 62) A la fin de la phase 708, l'exé-

cution du programme partiel est suspendue jusqu'à ce qu'au coursde la phase 712 l'opérateur enfonce le bouton-poussoir 658 de DEMARRAGE DE CYCLE pour recommencer l'exécution du programme partiel Ensuite, la phase 714 demande le sous-programme d'application de CHARGEMENT/DECHARGEMENT pour replacer la chambee 108 dans sa première position ou position de soudage en-dessous du faisceau laser 178 Une fois que la chambre est positionnée de nouveau, un code M est utilisé pour appeler le sousprogramme-d'application de VERIFICATION ENVIRONNEMENT DWSCHAMBRE avant que la chambre de soudage 108 soit purgée des impuretés,telles que l'oxygène et l-'eau,par introduction d'argon à un débit relativement élevé à travers les tubes 336 de manifold et la plaque de diffusion 330, ce qui fait que l'argon plus lourd déplace l'air en l'entraînanrt vers l'extérieur à travers l'espacement entre le rebord supérieur 331 de la chambre et la plaque 158 de fermeture étanche Le débit particulier de l'argon est établi par un code M au moyen duquel le dispositif 484 de commande d'écoulement massique est réglé de manière à fournir un débit d'argon élevé à la

chambre de soudage 108 D'une façon similaire, les dispo-

sitifs 486 et 488 de commande d'écoulement massique as-

sociés au dispositif de support rotatif 242 et au dispositif optique 204 de focalisation de faisceau laser sont réglés sur un débit plus élevé pour accélérer la purge de la chambre

de soudage 108 Le code M particulier appelle le sous-.

programme d'application CHOIX DE DEBIT DE GA Zcomme on va le décrire par la suite et en référence à la figure 25 I. Ensuite, la phase 716 du programme partiel établit les codes M 91 pour effectuer une rotation du dispositif de support rotatif 242 et, en particulier, pour actionner le moteur 238 d'entraînement en rotation autour de l'axe B, de manière à effectuer la rotation du dispositif de support 242 En particulier, le code M 91 exécuté au cours de la phase 716 demande le sous-programme d'application ROTATION DU DISPOSITIF DE SUPPORT comme on va le décrire de façon plus détaillée en référence à la figure 25 R La phase 718 sert à déclencher ou appeler le sous-programme d'application VERIFICATION DE L'ENVIRONNEMENT DANS IACHAMBRE pour -contrôler l'environnement à 1 tintérieur de la chambre de soudage 108 en ce qui concerne sa teneur en oxygène et en eau et pour empêcher toute autre exécution du programme partiel jusqu'à ce que les niveaux d'oxygène et d'eau se trouvent

en-dessous de niveaux prédéterminés Le sous-programme d'ap-

plication VERIFICATION DE L'ENVIRONNEMENTDANSIA CHAMBRE sera décrit de façon plus complète en référence à la figure 25 F. Après que la phase 718 a déterminé que l'environ-

nement à l'intérieur de la chambre de soudage 108 est suf-

fisamment pur, la phase 720 répond auxcode 3 X et Y de manière à entraîner de façon contrôlable les tables 290 et 292 de positionnement suivant les axes X et Y, grâce à quoi la soudure initiale à effectuer est positionnée le long de l'axe Z en coïncidence avec le faisceau laser 178 La position de soudage initia-l est identifiée par un ensemble de codes X et Y qui sont interprétés pour fournir des signaux

de commande appropriés aux moteurs 294 et 296 d'entrai-

nement suivant les axes X et Y D'une façon similaire, un

code Z est interprété et des signaux de commande sont appli-

qués au moteur 470 d'entraînement suivant l'axe Z, grâce à quoi le dispositif optique 204 de focalisation de' faisceau laser est positionné de manière à focaliser le faisceau laser 178 sur la soudure initiale de la grille 16 de barres de combustible Quand ces phases sont terminées, la phase 720 arrête le programme partiel Au cours de la phase 722, l'opérateur peut effectuer une commande manuelle de la position des tables 290 et 292 de positionnement suivant les axes X et Y en actionnant de façon appropriée le

bouton-poussoir 622 X-INTERIEUR, le bouton-poussoir 640 X-

EXTERIEUR, le bouton-poussoir 624 Y -GAUCHE et le bouton-

poussoir 642 Y-DROITE, grâce à quoi la soudure initiale de la grille 16 de barres de combustible se trouve

alignée de façon précise par rapport au faisceau laser 278.

A cette fin, l'obturateur de sécurité e RH 212 est ouvert, ce qui permet à l'opérateur d'observer l'image de la grille affichée sur le CRT 133 et obtenue à l'aide de la caméra TV d'alignement 206 L'objectif de la caméra 206 comporte un réticule électronique au moyen duquel l'opérateur peut aligner la soudure initiale de façon précise avec le faisceau laser 178 De façon similaire, l'opérateur

manipule le bouton-poussoir 626 Z-UAUT et le bouton-

poussoir 644 Z-BAS pour commander le déplacement du dis-

positif optique 204 de focalisation de faisceau laser de manière à placer avec précision la lentille 202 de laser pour que le faisceau laser 178 soit focalisé sur la grille

16 de barresde combustible.

Pour déclencher de nouveau l'exécution du programme partiel, l'opérateur au cours de la phase 724 enfonce le bouton-poussoir 658 de DMRFA GEYDE CYCLE Ensuite, au cours de la phase 726, le programme partiel calcule les différences entre les coordonnées X et Y de la position de soudure initiale et de la position alignée, c'est-à-dire

la nouvelle position de la grille après que celle-ci a -

été alignée au cours de la phase 722, les différences étant connues comme étant les décalages X et Y De façon similaire, la différence entre la position initiale ou position de référence le long de l'axe Z et la position focalisée du dispositif optique 204 de focalisation laser fournit un décalage Z Les décalages X, Y et Z sont emmagasinés dans une zone désignée de la mémoire et sont utilisés par le CNC 126 pour calculer la position précise de chaque soudure en tenant compte de la position réglée ou décalée de la

grille 16 de barres decombustible.

Ensuite, la phase 728 règle les divers paramètres du système laser 102 et, en particulier, programme les codes S, T et M qui déterminent le niveau de puissance, la fréquence d'impulsion, la largeur d'impulsion et le

type de soudure, c'est-à-dire quelle est celle des soudures d'inter-

section 32, des soudures linéaires 30 d'angle, des soudures 34 de fentes et de pattes et des soudures linéaires 40 d'encoche aui doit être effectuée En particulier, le niveau de puissance du système laser 102 est déterminé par un code S qui est exécuté par un sous programme d'application

2532229:

EXECUTION CODE S comme on l'expliquera en détail en référence à la figure 25 J Pt D'une façon similaire, la fréquence d'impulsion est établie par un code T qui est exécuté par le sous programme d'application EXECUTION CODE T comme on va l'expliquer de façon détaillée par la suite en référence à la figure 25 K La largeur d'impulsion est établie par un des CODES M M 55-M 60 correspondant aux

largeurs de 1 à 6 ms, qui ordonne l'exécution du sous-

programme d'application ETABLISSEMENT LARGEUR D'IMPULSION LASER comme représenté sur la figure 25 L D'une façon similaire, il existe quatre types de soudure correspondant

aux codes M M 51 à M 54 qui ordonnent l'exécution du sous-

programme d'application ETABLISSEMENT MODE LASER comme on va l'expliquer de façon plus détaillée en référence à la figure 25 G Ensuite, la phase 730 établit, par utilisation d'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, ordonne l'exécution du sous-programme d'application CHOIX DU DEBIT DE GAZ, comme on va l'expliquer de façon détaillée par la suite en référence à la figure I Ensuite, au cours de la phase 732, celui des codes

M M 51 à M 54 qui a été établi demande l'exécution du sous-

programme d'application EXECUTION SOUDURE LASER, comme on va l'expliquer de façon plus détaillée en référence à la

figure 25 N D'une façon générale, le sous-programme d'ap-

plication EXECUTION SOUDURE LASER requiert ou ordonne l'utilisation du laser par l'intermédiaire du sous-programme d'application OBTENTION LASER comme représenté sur la figure 25 Q, grâce à quoi l'autre CNC 126 b est vérifié par examen des sorties DEMANDE LASER et BLOCAGE LASER de l'autre CNC 126 b et, en cas de présence, le CNC 126 a attend jusqu'à ce qu'apparaisse une sortie LIBERATION LASER de l'autre CNC 126 b, moment auquel le CNC 126 a demande puis

bloque ou verrouille le laser en vue de son utilisation.

Lorsqu'il obtient l'utilisation du système laser 102, le

2532229;

CNC 126 a dispose le miroir 172 de commutation de faisceau de manière à diriger le faisceau laser 178 vers sachambre de soudage 108 Ensuite, les positions des tables 290, 292 de positionnement suivant les axes X et Y sont vérifiées pour voir si elles sont venues au repos dans leur position correcte et on laisse s'écouler une période en dehors du temps de positionnement avant l'excitation du barreau 170 de laser Ensuite, la phase 732 attend un signal de FIN D'EMISSION LASER indiquant que l'opération de soudage est terminée avant de libérer le miroir 172 de commutation de faisceau laser et de commander le système 288 de positionnement suivant les axes X-Y pour déplacer-la grille 16 de barres de combustible jusqu'à sa position suivante en préparation de l'exécution de la soudure suivante parmi la série de soudures Ensuite, la phase 736 décide si oui ou non le type particulier de soudure établi par l'un des codes M M 51 à M 54 est terminé et, dans la négative, le programme partiel revient à la phase 732 pour exécuter la soudure suivante puis, au cours de la

phase 734, déplacer la grille 16 de barres de combus-

tible jusqu'à sa position de soudage suivante Ensuite, la phase 735 détermine si oui ou non le code M M 88 a été

programmé de manière à ordonner l'exécution du sous-

programme d'application ATTENDRE POUR AUTRE CNC,-grâce à quoi un signal est transmis à l'autre CNC 126 b pour indiquer qu'une série de soudures a été terminée et pour attendre alors une réponse de l'autre CNC 126 b; pendant cet intervalle, l'exécution du programme partiel est suspendue. Après qu'un type particulier de soudure, a été terminé, le programme partiel passe à la phase 738 o le programme partiel s'arrête et examine quel est celui des codes M M 51 à M 54 qui a été programmé pour déterminer le type suivant de soudure Ensuite, au cours de la phase 740, une décision est prise pour savoir si oui ou non tous les types de soudure nécessaires potr terminer le soudage d'au moins un des côtés de la qrille 16 de barres de combustible a été effectué et, dans la négative, le programme partiel revient à la phase 716, grâce à quoi la séquence de phases 716 à 738 est répétée La première séquence de phase 5 de soudage illustrée sur les figures 3 A à 3 D est exécutée sur le côté ailettes de la grille 16 de barres de combustible nucléaire avant qu'il soit ensuite nécessaire d'extraire cette dernière de sa chambre de soudage 108 pour la faire tourner et pour la remettre dans cette chambre de soudage 108 Au cours de la phase 742, le système laser 102 est

mis hors fonction parenvoi d'un signal de manière à dis-

poser l'obturateur de décharge 190 dans une position représentée en trait plein sur la figure 6 pour diriger le faisceau laser 178 dans le dispositif 194 'd'absorption

de faisceau laser.

Ensuite, la phase 744 établit le code M M 82 pour ordonner l'exécution du sous programme d'application CHARGEMENT/DECHARGEMENT C AMBE grâce à quoi le moteur 266 d'entraînement de table coulissante est actionné pour diriger la table coulissante 262 vers sa seconde position ou position sortie de manière que l'on puisse extraire la grille 16 de barres de combustible de la chambre de soudage 108 A ce stade, l'opérateur amène le manipulateur manuel à extraire la grille 16 de barres de combustible et son dispositif de soudage 542 de la chambre de soudage 108 pour exémuter les opérations manuelles

préparant la séquence suivante de phas E de soudage.

Par exemple, après que les soudures d'intersection 32

sur le côté ailettes de la grille 16 de barres de combus-

tible ont été terminées comme dans les phases représentées

sur les figures 3 A à 3 D, la grille 16 de barres de combus-

tible est extraite et entraînée en rotation de manière que les soudures d'intersection 32 apparaissant sur le côté opposé ou côté manchons de guidage de la grille 16 de barres de combustible puissent être terminées, conme indiqué dans les phases des figures 3 E à 3 H Quand les soudures d'intersection sur les deux côtés de la grille 16 de barres de combustible ont été terminées, la grille 16 est extraite et les manchons de guidage 36 y sont introduits avant l'exécution des soudures linéaires 40 d'encoche, comme indiqué dans les phases 3 I à 3 L. En se référant maintenant à la figure 25 A, on voit que l'on y a représenté un programme partiel d'ETALONNAGE au moyen duquel l'opérateur peut introduire manuellement,

par l'intermédiaire du clavier alpha-numérique 131, une com-

mande pour appeler le programme partiel d'ETALONNAGE Tout d'abord, au cours de la phase 750, l'opérateur enfonce le bouton-poussoir 670 AUTO Ensuite, au cours de la phase 752, l'opérateur tape sur le clavier 131 une commande appelant le programme partiel d'ETALONNAGE puis, au cours de la phase 754, enfonçe le bouton-poussoir 658 de DEMARRAGE DE

CYCLE Ensuite, la phase 756 ordonne l'exécution'du sous-

programme d'application CHARGEMENT/DECHARGEMENT CHAMBRE, grace à quoi la table coulissante 262 et, par conséquent, la chambre de soudage 108 sont amenées dans leur seconde

position ou position sortie, ce qui fait que, comme reprè-

senté en trait plein sur la figure 6, le faisceau laser 178 est dirigé dans le tube de protection 216 et sur la thermopile 218 Ensuite, au cours de la phase 758, le CNC 126 commande le moteur 470 d'entraînement suivant l'axe Z pour amener le dispositif optique 204 de focalisation de

faisceau laser à focaliser le faisceau laser sur la thermo-

pile 218 Le système laser 102 est réglé au cours de la phase 728 ' qui exécute les mêmes opérations que la phase 728 représentée sur la figure 24 D, c'est-a-dire règle le

niveau de puissance selon son code S, la fréquence d'impul-

sion suivant son code T, la largeur d'impulsion suivant son code M, et le type de soudure suivant son code M avant d'appeler, au cours de la phase 759, le sous-programme d'application ETALONNAGE En particulier, la phase 759

établit le code M M 98 grâce auquel l'exécution du sous-

programme d'application ETALONNAGE LASER est ordonné De cette façon, l'opérateur peut effectuer, à des instants choisis, un étalonnage du Système laser 102 en tenant compte que le rendement du barreau 170 de laser et de ses lampes d'excitation 186 s'atténue: avec une utilisationintense de ce système de soudage 100 à laser, o'est-à-dire que le système de soudage 100 à laser excite en permanence le barreau 170 de laser de manière à assurer un taux élevé de travail intensif et, par suite, une cadence de production élevée des grilles 16 de barres de combustible On peut s'attendre à ce que les lampes 186 d'excitation laser doivent être remplacées aussi fréquemment que tous les deux jours Au cours d'une utilisation continue, l'opérateur désire vérifier la puissance de sortie réelle du barreau 170 de laser et mesurer à l'aide de la thermopile 218 les niveaux d'énergie communiqués par ce barreau à la pièce d'usinage de manière qu'un réglage de la sortie de la source de haute tension d'alimentation du laser puisse être effectué pour maintenir l'intensité du faisceau laser 178 à un niveau grâce auquel on obtient des soudures uniformes quelle que soit la durée de vie utile du barreau 170 de laser ou

de ses lampes 186 d'excitation.

Le sous-programme d'application d'ETALONNAGE de laser

représenté sur la figure 25 M est introduit par l'établisse-

ment du code M M 98 au cours de la phase 759 et ce sous-

programme calcule, d'une façon générale, la tension de

décharge RESVOLT appliquée au circuit de formation d'impul-

sions(PFN), grâce à quoi la tension de sortie appliquée aux lampes d'excitation 186 se trouve réglée pour le niveau programmé de puissance en fonction du code S choisi, de la largeur d'impulsion et de la fréquence de récurrence des

impulsions (code T> Le sous-programme d'application d'ETALON-

NAGE laser excite alors le: barreau: 170 de laser, relève la valeur de la sortie de la thermopile 218 et compare la sortie de cette thermopile avec le niveau de puissance programmé; la différence entre la sortie calculée et la sortie mesurée de la thermopile 218 est utilisée pour régler la sortie de tension de décharge Ce processus de réitération continue jusqu'à ce que les niveaux de puissance laser mesurés et programmés se trouvent dans les limites d'une différence prédéterminée, par exemple 2 watts Lorsqu'une divergence est atteinte, la nouvelle valeur de la tension de déchatge est emmagasinée à un endroit désigné dansla mémoire de la CPU 560 Initialement, après l'entrée effectuée au cours de la phase 559, la phase 1022 résout les équations 1 et 2 pour une valeur de la tension de décharge (RESVOLT) basée sur les caractéristiques particulières du circuit de formation d'impulsionsd'un exemple de système de laser particulier, à savoir celui fabriqué par Raytheonsous le numéro de modèle de S 5500 Des calculs ont été exécutés pour le circuit de formation d'impulsion particulier du système laser Raytheon mentionné et ont donné une courbe telle que celle représentée sur la figure 25 S qui a été calculée pour obtenir des paramètres caractérisant le facteur de circuit de formation d'impulsionsen fonction de la fréquence de répétition ou FREQUENCE REP Le paramètre M dans l'équation 1 est défini comme étant la pente de la courbe qui est dérivée de façon empirique et est représentée sur la figure 25 S et le décalage de la courbe à la fréquence REP zéro a, pour ce circuit de formation d'impulsion, une valeur de 57; la pente M a, dans cet exemple, une valeur de

0,33 La valeur du facteur de circuit de formation d'im-

pulsior 5 PENFACTR est calculée dans l'équation 1 et est portée dans l'équation 2 en même temps que des valeurs appropriées de la puissance de sortie désirée du faisceau laser 178 en accord avec le code S programmé, la FREQUENCE REP déterminée par le code T, et la largeur d'impulsion déterminée par le code M choisi, pour donner, en conformité avec les termes de l'équation 2, une valeur calculée de la tension de décharge RESVOLT Ensuite, la phase 1024 cadre la valeur calculée de UESVOLT pour le circuit convertisseur numérique analogique (D/A) du système laser Raytheon particulier 102 La valeur calculée de RESVOLT est ensuite vérifiée par un sous-programme d'application de niveau de puissance de sécurité SAFPWR qui est appelé et exécuté comme

on va l'expliquer en détail en référence à la figure 250.

Si la valeur RESVOLT calculée répond aux conditions de sécurité, la phase 1028 rend actif le circuit de formation d'impulsionset,après un délai approprié chronométré au cours de la phase 1030, la phase 1032 actionne le miroir 172 de commutation de faisceau pour diriger le faisceau laser 178 sur la chambre de soudage 108 en cours de commande Ensuite, la phase 1034 détermine si oui ou non les lampes d'excitation 186 sont sous tension et, dans la négative, un message d'alarme est affiché par la phase 1036 sur le CRT 133 Si les lampes d'excitation 186 ont été branchées, le circuit de déclenchement associé aux lampes d'excitation 186 est mis en fonction avant que la phase 1040 ouvre l'obturateur de décharge 190 Ensuite, la phase 1042 ouvre l'obturateur 188 de cavité intérieure pour permettre au: barreau, 170 de laser d'émettre le faisceau laser vers la thermopile 218 La phase 1044 laisse s'écouler une période de temps appropriéeavant de fermer l'obturateur 188 de cavité intérieure, accède à la sortie de la thermopile 218 et transforme cette sortie en une manifestation numérique correspondante La phase 1046 compareen conformité avec le code Sle niveau de puissance laser mesuré avec la valeur programmée de ce niveau et, si la différence est dans les limites de plus ou moins 2 watts, la valeur correspondante de la tension de décharge RESVOLT est emmagasinée dans une table de la mémoire de la CPU 560 Si aucune divergence n'est rencontrée, la phase 1050 détermine si oui ou non il s'agit de la sixième boucle des phases 1022 à 1046 et, dans 1 'affirmative, la phase 1052 affiche sur le CRT 133 un-message d'alarme faisant connaître que le sous-programme d'application d 2 ETALONNAGE

laser ne peut atteindre une divergence S'il s'agit d'une-

boucle inférieure à la sixième boucle, la phase 1054 calcule une valeur de décalage ou valeur modifiée 53 du code S d'après l'équation indiquée dans la phase 1054 de la figure 25 M o Si est le code S initialement programmé, PUISSANCE MES est la puissance du faisceau laser 178 mesurée au cours de la phase 1046 par la thermopile 218 et 52 est le décalage calculé antérieurement Le code modifié 53 est renvoyé et utilisé dans la phase 1022 pour calculer

une nouvelle valeur de RESVOLT d'après la seconde équation.

Ensuite, les phases 1024 à 1054 sont répétées jusqu'à ce qu'une divergence soit obtenue ou que six boucles aient été complétées Comme représenté sur la figure 25 M, lorsqu' une divergence est obtenue telle que déterminée dans la phase 1046, la tension de sortie de la source d'alimentation appliquée au circuit de formation d'impulsionsdu système

laser 102 est emmagasinée sous forme d'une valeur de déca-

lage dans une table de la mémoire, grâce à quoi une compen-

sation du faisceau de sortie laser est effectuée effica-

cement et l'entrée d'énergie pour chaque soudure est maintenue sensiblement constante sur une longue période

de temps en assurant ainsi une uniformité des soudures.

Le sous-programme d'application CHARGEM 4 ENT/DECHAR-

GEMENT CHAMBRE est représenté sur la figure 25 B et

actionne le moteur 266 d'entraînement de table coulis-

sante pour déplacer la table coulissante 262 et sa chambre de soudage 108 entre sa première position ou position rentrée et sa seconde position ou position de soudage tout en assurant que la porte 114 est ouverte, le dispositif optique 204 de focalisation laser est rappelé et les doigts de repérage 316 et 319 sont escamotés, ce qui permet à la table coulissante 262 de se déplacer Initialement, dans la phase 760, le code M tel qu'établi dans la phase 708 du programme partiel représenté sur la figure 24 A est exécuté pendant le cycle exécution d'indicateurs d'ordre du programme de système de commande En particulier, la phase 708 établit un code M M 82 pour décharger la table coulissante 262 et sa chambre de soudage 108,tandis qu'au cours de la phase 710 est établi un code M M 81 grâce auquel la table coulissante 262 est ramenée dans sa seconde position ou position de soudage Ensuite, la phase 762 accède à la zone de sécurité 134 en avant de la chambre de soudage 108 devant être déplacée etsi cette zone est libre, la phase 764 actionne le moteur 470 d'entraînement suivant l'axe Z pour déplacer le dispositif optique 204 de focalisation de faisceau laser jusqu'à sa position de référence Ensuite, la phase 766 actionne les moteurs 294 et 296 d'entraînement suivant les axes X et Y pour déplacer les tables 290 et 292 de position nement suivant les axes Xet Y-usq V'à leur position centrale et jusqu'à, leur position de référence ou position avancées respectivement Ensuite, la phase 768 établit la SUSPENSION

d'AVANCE pour arrêter les tables 290 et 292 de position-

nement suivant les axes X et Y, et le mécanisme 234 d'ouverture de porte est actionné pour placer la porte 114 dans sa-position ouverte Ensuite, les dispositifs de repérage avant et arrière 284 et 286 sont actionnés pour soulever leurs doigts de repérage 316 et 319 de manière à libérer ainsi la table coulissante 262 Puis, la phase 772 actionne le moteur 266 d'entraînement de table coulissante pour diriger la table coulissante 262 vers l'extérieur lorsqu'un code M M 82 a été établi ou vers l'intérieur lorsqu'un code M M 81 a été établi Puis, la phase 774 actionne les dispositifs de repérage -avant et arrière 284 et 286 pour placer leurs doigts de repérage 316 et 319 dans une position de blocage par rapport à la table coulissante 262 Ensuite, la porte 114 de l'armoire est fermée en réponse au code M M 81 et,dans la phase 780, la SUSPENSION D'AVANCE est annulée Dans la phase 782, il est décidé si oui ou non le code M M 81 a été établi,ce qui indique que la chambre de soudage 108 doit être chargée et, dans l'affirmative, l'exécution du sous-programme d'application VERIFIERENVIRONNEMENTDAS CHAMBRE indiqué

sur la figure 25 F est ordonnée pour s'assurer que l'atmos-

phère à l'intérieur de la chambre de soudage 108 a une pureté suffisante pour permettre un soudage Ensuite, la phase 784 efface l'indicateur d'exécution de routines ou

programmes et l'indicateur de séquencesavant de finir.

En se référant maintenant à la figure 25 C, on voit que l'on y a représenté le sous-programme d'application SYNC qui est appelé au cours de la phase 790 par l'horloge de Hz de la CPU 560 La phase 792 détermine si oui ou non le miroir 172 de commutation de faisceau se trouve dans la position qui dirigerait le faisceau laser 178 sur la chambre de soudage associée à l'autre CNC 126 b et n'a pas été commandée de manière à changer sa position Dans la

négative,la phase 793 déconnectee la tension de fonction-

nement du laser à l'aide du CNC 126 a correspondant On comprendra que le CNC 126 a correspondant et l'autre CNC 126 b effectuent chacun en temps partagé la commande du système laser 102, un seul CNC 126 à la fois effectuant la commande En outre, un des CNC 126 a et 126 b est désigné comme étant le CNC principal et établit -la largeur d'impulsions et lafréquence de répétition FREQUENCE REP, paramètre que l'autre CNC adopte Toutefois, chaque CNC 126 a et 126 b exécute sa propre opération d'étalonnage qui est fonction du trajet optique que les faisceaux laser 178 a et 178 b parcourent dans les chambres de soudage correspondantes 118 a et 108 b A ce sujet, on comprendra que le degré d'atténuation imposé par chaque système optique à son faisceau laser 178 diffère dans une certaine mesure et, qu'en outre, l'opération de soudage ayant lieu dans chaque chambre de soudage 108 peut avoir un effet différent,

c'est-à-dire que le dépôt sur la lentille 202 de focali-

sation de faisceau laser peut différer Apres l'étalonnage, chaque CNC 126 a et 126 b calcule sa propre valeur de tension de décharge RESVOLT qui est appliquée, par l'intermédiaire de son propre convertisseur numérique/analogique,au système 592 de commande de laser, comme indiqué sur la figure 22 B Il est donc nécessaire, lorsque l'un des CNC 126 a ou 126 b cesse de commander le système laser 102 qui met hors circuit son convertisseur numérique/analogique go qui, sans cela, appliquerait sa tension de fonctionnement ôu tension; de décharge au système 592 de commande de laser; en d'autres termes, chaque CNC 126 déconnecte sa

tension de fonctionnement comme indiqué dans la phase 793.

Ensuite, la phase 794 détermine si oui ou non les deux CNC 126 a et 126 b ont bloqué normalement le laser et, dans l'affirmative, la phase 795 détermine si oui ou non le CNC 126 a correspondant a bloqué le laser Dans la négative, la phase 796 amène le CNC 126 a correspondant à débloquer le

laser et à initialiser de nouveau le sous-programme d'ap-

plication OBTENIR LASER, comme indiqué sur la figure 25 Q. Ensuite, la phase 798 détermine si oui ou non le CNC 126 a correspondant a bloqué et requis le laser et, dans la négative, le CNC 126 correspondant rétablit le signal de

libération de laser appliqué dans la phase 800 par l'inter-

médiaire de la liaison CNC 558 à l'autre CNC 126 b comme

indiqué sur la figure 22, avant de passer directement à la.

phase 808 Dans l'affirmative, la phase 802 détermine si oui ou non l'autre CNC 126 b à appliqué un signal de demande de laser par l'intermédiaire de la liaison CNC 558 au CNC 126 a correspondant et, dans l'affirmative, le programme passe à la phase 804 qui décide si oui ou non le CNC 126 a correspondant a bloqué le système laser 102 en appliquant un signal de blocage de laser à la liaison CNC 558; dans la négative, le CNC 126 a correspondant remet à jourdans la phase 806,la liaison CNC 558, en rétablissant son signal de

demande de aser avant de passer à la phase 808.

Lorsque le CNC 126 a correspondant a bloqué le laser, c'est-à-dire a applique un signal de blocage de laser, par l'intermédiaire de la liaison CNC 558, l'autre CNC 126 b, le programme commence une vérification d'état de laser. Initialement, la phase 808 détermine si oui ou non le CNC

126 a correspondant exerce une commande sur le laser, c'est-

à-dire si l'indicateur d'occupation est engendré et, dans la négative, le branchement du sous-programme cesse Dans l'affirmative, le sous-programme d'application vérifie dans la phase 810 divers paramètres du laser, à savoir si oui ou non la tension de la lampe est appliquée, si oui ou non les

lampes d'excitation 186 fonctionnent à une puissance infé-

rieure à leur limite de puissance maximale, quelle est la température du réfrigérant des lampes, quel est le débit du réfrigérant des lampes, quel est le courant et la tension fournis par la source d'alimentation du laser,,et si oui ou non la porte de l'armoire est ouverte Si tous ces points conviennent, c'est-à-dire sont OK, unbranchement est effectué

à partir de ce sous-programme Si l'un quelconque des para-

mètres des lampes se trouve en-dehors des limites, la phase 812 détermine si oui ou non les circuits de déclenchement de laser sont sous tension et, dans l'affirmative, la phase 814 neutralise les circuits de mise sous tension de laser avant d'établir un délai pour neutraliser le système laser 102 Si NON est décidé par la phase 812, la phase 818 détermine si oui ou non l'obturateur 188 de cavité intérieure estouvert et, dans l'affirmative, la phase 820 établit l'état d'alarme avant que la phase 822 place le miroir 172 -de commutation de faisceau hors de position et la phase 824 affiche un message d'alarme appoprié "MIROIR HORS DE POSITION" sur le CRT 133 Si l'obturateur 188 de cavité intérieure est fermé, la phase 826 affiche immédiatement le message

d'alarme sur le CRT 133 -

Le sous-programme d'application PRINCIPAL est repré-

senté sur la figure 25 D et agit dans les limites du programme de système de fonctionnement de niveau élevé, c'est-à-dire la BOUCLE DE TACHE PRINCIPALE Le programme

principal agit de façon continue sauf lorsqu'il est inter-

rompu par un marqueur ou indicateur ou par toute autre inter- ruption qui serait établie par le clavier 131, le lecteur 584 de bande en papier ou le dispositif 586 d'entraînement de bande magnétique Comme mentionné cidessus, le programme SYNC est appelé par une interruption engendrée par le signal d'horloge SYNC de 100 Hz de la CPU Initialement, la phase 830 recherche les marqueurs ou indicateurs établis pendant le sous-programme d'application SYNC La phase 832 détermine si oui ou non le marqueur de déclencheur est établi et, dans l'affirmative, un temporisateur de déclencheur est admis à effectuer un minutage avant que la sortie de mise en fonction de déclencheur soit effacée au cours de la phase 834, grâce à quoi le circuit de déclenchement associé au système laser 102 est neutralisé Ensuite, la phase 836 vérifie un bit désigné, 15, de l'indicateur d'alarme indiquant que le miroir 172 de commutation de faisceau se trouve hors de position et, dans l'affirmative, la phase 838 affiche sur le CRT 133 le message "MIROIR HORS DE POSITION" La phase 840 détermine si oui ou non le bouton-poussoir MESSAGE 638 du tableau 130 de fonction de machine représenté sur la figure 23 b a été actionné et, dans l'affirmative, les indicateurs d'alarme et-de message d'erreur sont rétablis pour accuser réception de toutes les conditions d'erreur et,

s'ils sont présents, le bouton-poussoir MESSAGE 638 s'éclaire.

Enfin, si un arrêt de programme, susceptible d'apparaître dansrle programme partiel indiqué sur les figures 24 A et 24 B, est établi, la sortie d'obturateur de décharge de laser est neutralisée grace à quoi l'obturateur de décharge 190 se ferme de manière à diriger le faisceau laser 177 vers

l'absorbeur 194 de faisceau.

En se référant maintenant à la figure 25 E, on voit que

l'on y a représenté le sous-programme d'application d'EF-

FACEMENT qui est exécuté dans les limites de la fonctiond' indicateur d'ordre EFFACEMENT du programme de système de fonctionnement pour effacer toutes les temporisations, les variables, les sorties et les inclicateursd'ordre contenus

dans la table d'initialisation de la mémoire de la CPU 560.

Ceci est effectué comme indiqué dans la phase 850 par dressage de la table d'initialisation de la mémoire Dans

la phase 852, sa longueur est déterminée,grâce à quoi la.

valeur emmagasinée dans cette mémoire peut être effacée avant de sortir On comprendra que les indicateurs d'ordres sont les moyens grâce auxquels les codes M, lorsqu'ils sont exécutés par le système de fonctionnement, ordonnent ou appellent les sous-programmes d'application comme indiqué sur les figures 25 A à 25 R.

Le sous-programme d'application VERIFICATION ENVIRON-

NEMENT CHAMBRE est représenté sur la figure 25 F et est

appelé à partir de la phase 718 du programme partiel repré-

senté sur la figure 24 A, l'appel étant exécuté pendant le cycle suivant d'exécution d'i dicateur d'ordre ou d'appel de la boucle de tâche principale ou programme de système de

fonctionnement Fondamentalement, ce sous-programme d'appli-

cation lit les valeurs indiquées par le détecteur 410 d'humidité et la sonde 496 de détection d'oxygène disposée de manière à mesurer la teneur en oxygène et en eau de l'atmosphère à l'intérieur de la chambre de soudage 108 pour déterminer si oui ou non l'atmosphère de soudage est suffisamment pure Les valeurs de la teneur en oxygène et en eau sont comparées avec des limites spécifiées pour

déterminer la condition d'environnement de chambre "CONVIENT-

NE CONVIENT PAS"pour le soudage laser Dans la phase 862, le marqueur ou indicateur "CONVIENT-NE CONVIENT PAS" est effacé Ensuite, la phase 864 affiche sur le CRT 133 du CNC 126, le message "VERIFICATION GAZ CHAMBRE" indiquant que la teneur en oxygène et en eau de l'environnement de la chambre est en cours de mesure Ensuite, la phase 866 accède à la sonde choisie 496 de détection d'oxygène et établit un délai durant lequel les mesures d'oxygène d'échantillon sont prises avant que la CPU 560 relève son indication D'une façon similaire, la phase 868 choisit le détecteur voulu 410 d'humidité et établit un délai durant lequel les échantillons sont fournis par ce dernier avant aue la CPU 560 ne relève son indication Ensuite, la phase 870 transforme les indications analogiques de la sonde 496 de détection d'oxygène et du détecteur 410 d'humidité en valeursnumériques et compare ces valeurs avec les limites choisies préalablement La phase 872 détermine si oui ou non les valeurs relatives à l'oxygène et à l'humidité sont inférieures aux limites établies et, dans la négative, la phase 874 établit un délai avant que le prochain ensemble d'indications de teneur en eau et en oxygène soit relevé, et la phase 876 provoque l'affichage d'un message d'alarme "Indication favorable" sur le CRT au

cours de la phase 876 Si 1 ' indication défavorable, c'est-

à-dire au-dessus des limites, est relevée, les phases 864 à 872 sont répétées, étant envisagé que du fait que l'air est purgé de la chambre de soudage 108, le degré de pureté recherché sera obtenu dans un laps de temps relativement court, c'est-à-dire une minute Si une seule indication favorable telle que déterminée par la phase 872 est relevée,

la phase 880 détermine si oui ou non trois de ces indi-

cations favorables ont été relevées et, dans la négative,

les phases 864 à 872 sont répétées Après que trois indi-

cations favorables telles que déterminées par la phase 880

ont été relevées, la phase 882 établit l'indicateur condi-

tionnel CONVIENT avant de revenir au programme partiel et, en particulier, à la phase 720, comme indiqué sur la figure 24 A. La figure 25 G-montre le sous programme d'application ETABLIR MODE LASER qui est appelé à partir de la phase 728 du programme partiel représenté sur la figure 24 B et est exécuté pendant le Cycle Exécution indicateur d'Appel ou d'Ordre de la boucle de tache principale ou programme de système de fonctionnement Le sous-programme d'application ETABLIR MODE LASER détermine quel est celui des quatre modes laser correspondant aux quatre types différents de soudure effectués sur la grille 16 de barres de combustible qui doit être choisi Comme représenté sur la figure 2 A, il existe quatre types différents de soudure, à savoir les soudures 32 d'intersection, les soudures linéaires 30 d'angle, les soudures 34 de fenteset de pattes et les

soudures linéaires 40 d'encoche Comme expliqué précé-

demment, le système laser 102,qui se présente dans un exemple sous la forme du laser modèle S 5500 fabriqué par Raytheon, comprend quatre modules distincts ou circuits cablés pour camanderchacun des quatre types de soudure en ce qui concerne le nombre d'impulsions et/ou l'intervalle de temps durant lequel le faisceau laser pulsé 178 est dirigé sur la grille 16 de barres de combustible A titre d'exemple, chacun de ces modules comporte des interrupteurs rotatifs destinés à permettre l'établissement ou réglage du nombre d'impulsions ou de la période de temps durant laquelle le faisceau laser 178 est dirigé sur la pièce d'usinage A chaque module et à son type de soudure est assigné l'un des codes M 51 à M 54 Dans la phase 902, un de ces modules est adressé suivant son code Dans la phase 904, la sortie de mode laser telle qu'elle apparaît sur

la borne CHOIX MODE LASER,de l'interface 562 isolée opti-

quement est effacée Enfin, la phase 906 applique le mode choisi par l'intermédiaire de la sortie CROIX SORTIE MODE LASER au système 592 de commande de laser pour choisir le module voulu pour le type particulier de soudure Comme on va l'expliquer ci-après, la largeur d'impulsion et la fréquence ou FREQUENCE REP sont choisies en conformité

avec les codes M et T programmés.

En se référant maintenant à la figure 25 H, on voit que l'on y-a représenté le sous-programme d'application ETABLIR LARGEUR D'IMPULSION LASER Initialement, dans la phase 910, ce sous-programme d'application est introduit par l'établissement d'un des codes M M 55 à M 59 selon celle des cinq largeurs d'impulsion laser possibles qui a été choisie dans la phase 728 du programme partiel représenté sur la figure 24 B et est exécuté ensuite pendant la phase suivante 912 de Cycle Exécution Indicateur d'Appel qui accède au code M choisi dans l'ensemble commun de données de la mémoire de la CPU 560 et interprète ce code La phase 914 vérifie le niveau de puissance de sécurité du faisceau laser 178 calculé avec la largeur d'impulsion choisie par le sous-programme d'application SAFEPWR comme on va le décrire

en détail en référence à la figure 250 La phase 916 dé-

termine si oui ou non le niveau de puissance calculé est sans danger, c'est-à-dire inférieur à des limites maximales, et, dans la négative,la phase 918 établit une alarme grâce

à laquelle un arrêt immédiat du programme partiel est ef-

fectué Si le niveau est sans danger, la phase 920 rétablit la sortie CHOIX SORTIE LARGEUR D'IMPULSION de l'interface 562,et la phase 922 établit la SORTIE DE LARGEUR D'IMPULSION CHOISIE, grâce à quoi le système 592 de commande de laser

établit la largeur d'impulsion désirée du faisceau laser 178.

A ce sujet, on remarquera que le CNC 126 associé,e'.

* l'autre CNC 126 peuvehtétablir la largeur d'impulsion, l'autre CNC 126 adoptant la largeur d'impulsion établie par le CNC choisi ou CNC PRINCIPAL 126 Come expliqué d* façon plus détaillée dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre de

"DI % 3 SITIF DE CCMEANDE PAR CAILCULATEUR D'UN APPAREIL D'USINAE A LASER"

(demande de brevet américain n 41 42 04), ltun des deux CNC 126 est désigné comme étant le CNC PRINCIPAL et commande en fait la largeur d'impulsion et la fréquence de la pulsation du système 592 de commande de laser de l'autre CNC Toutefois, chaque CNC 126 commande sélectivement la tension de

décharge ou tension de sortie de sa source d'alimentationd.

laser, grâce à quoi on peut obtenir un réglage individuel du niveau de puissance de faisceau laser 178 appliqué à la chambre de soudage 108 associé à chaque CNC 126 Du fait que (chaque chambre de soudage 108 effectue un type similaire de soudure, un seul CNC 126 désigné comme étant PRINCIPAL choisit la largeur d'impulsion et la FREQUENCE de répétition REP, tandis qu'un réglage individuel de la tension de décharge ou RESVOLT est recherché pour permettre un réglage individuel de chacun des faisceaux lasers dirigés sur chaque chambre de soudage 108 pour les conditions différentes des trajets optiques séparés, des dispositifs optiques 204 de focalisation de faisceau laser et des chambres de soudage

108.

Le sous-programme d'application CHOIX DEBIT DE GAZ est représenté sur la figure 25 I et est appelé par établissement d'un code M particulier, c'est-à-dire l'un des codes M M 61 à M 64, dans les phases 714 et 730 du programme partiel représenté sur les figures 24 A et 24 B et est exécuté pendant le Cycle Exécution Indicateursd'Appel de la boucle de tâche principale ou programme de système de fonctionnement Ensuite, dans la phase 932, les trois

sorties de choix de débit de l'interface 564 isoléeoopti-

quement, représentée sur la figure 22, sont débranchées ou neutralisées avant que, dans la phase 934, la sortie choisie de choix de débit appliquée à l'un des dispositifs 484,486 et 488 de commande d'écoulementmassique ne soit établie en conformité avec le code M programmé Ensuite, la phase 936 neutralise la sélection de débit manuel ou sélection de débit d'état stable qui est établie en l'absence

de la commande CNC.

En se référant maintenant à la figure 25 J, on voit que l'on y a représenté le sous-programme d'application MISE EN SERVICE CODE S dans lequel un changement d'un code S au cours de la phase 728 du programme partiel ordonne -l'exécution du sous-programme d'application MISE EN SERVICE

CODE S pendant le cycle de données de départ, conditionné.

préalablementdu programme de système de fonctionnement Le code S détermine la tension de fonctionnement du laser et, en particulier, la tension qui est appliquée aux lampes d'excitation 186 Après l'appel ou ordre d'exécution au cours de la phase 950, la phase 952 détermine si oui ou non le nouveau code S se trouve dans les limites et, dans la négative, il est mis fin -avant terme à ce sous-programme d'application et un message d'alarme est affiché au cours de la phase 954 sur le CRT 133 Si le code se trouve dans

leslimites, la phase 956 détermine la présence de l'indi-

cateur M 98 qui est établi manuellement par l'opérateur pour appeler ou ordonner l'exécution, au cours de la phase 958, du programme ETALONNAGE, comme indiqué sur les figues 25 A

et 25 M Ensuite, la phase 960 ordonne l'exécution, c'est-

à-dire appelle le sous-programme d'application ETABLIR DECALAGE NIVEAU DE PUISSANCE, comme décrit de façon plus complète en référence à la figure 25 L Enfin, la nouvelle

valeur de code S est transférée au registre-tampon de com-

mande de programme (PCB) à l'intérieur de la mémoire de la

CPU 560.

Le sous-programme d'application MISE EN SERVICE CODE T est -eprésenté sur la figure 25 K et est destinésà calculer les valeurs de-la FREQUENCE REP des impulsions laser, c'est-à-dire la fréquence (PRF) établie par le code T dans la phase 728 du programme partiel de la figure 24 B. La phase 970 déclenche le sous-programme d'application MISE EN SERVICE CODE T en examinant le registre-tampon de données converties (CDB) de la mémoire de la CPU 560 Si un changement est observé, le nouveau code T est transféré au registre-tampon de commande de programme (PCB) de la mémoire de la CPU et le sous-programme d'application MISE EN SERVICE CODE T est appelé et exécuté pendant le cycle de données de 111.

départ préconditionné du programme de système de fonction-

nement pour déterminer si oui ou non la nouvelle valeur du code T peut ou non être acceptée Dans la phase 972, la nouvelle valeur du code T est vérifiée avec des limites prédéterminées etsi ce code se trouve à l'extérieur de ces

limites,-il est mis fin avant terme au programme d'appli-

cation et un message d'alarme approprié est affiché sur le CRT 133 Si le code se trouve dans les limites, la phase

974 détermine la plage PRF associée au convertisseur numé-

rique/analogique incorporé au système 592 de commande de laser Comme représenté sur la figure 22 B, le système 592 de commande de laser reçoit une sortie numérique sur la ligne marquée CHOISIR FREQUENCE IMPULSION, laquelle sortie numérique présente une plage correspondante choisie de

manière que le sytème 592 de commande de laser puisse -

engendrer une valeur analogique précise de la sortie numé-

rique Ensuite, la phase 976 calcule la valeur de sortie

numérique/analogique PRF (PRFOUT) en conformité avec l'équa-

tion indi 4 uée,o FSOUT est la sortie d'échelle complète de l'unité particulière numérique/analogique, CODE T est la valeur de code T, et PLAGE est la valeur maximale de chaque PLAGE PRF On comprendra que la valeur calculée de PRFOUT est appliquée/par l'intermédiaire de la sortie CHOIX DE LA SORTIE DE FREQUENCE D'IMPULSION de l'interface 562

isolée optiquementau système 592 de commande de laser.

Ensuite, la phase 978 appelle le programme d'application

VERIFICATION DE NIVEAU DE PUISSANCE DE SECURITE ($AFEPWR)

comme on va l'expliquer en détail en référence à la figure 250 La valeur calculée de la puissance ne présentant pas de danger est comparée avec des limites connues et, si elle

se trouve en dehors de ces limites, l'exécution du program-

me partiel est suspendue et un message d'alarme est affiché sur le CRT 133 Si le niveau ne présente aucun danger, les

signaux de déclenchement appliqués par l'interface 562 -

isolée optiquement an sjstème 592 de commande de laser cessent d'être appliqués et la phase 986 détermine si oui

ou non ce CNC 126 est PRINCIPAL, c'est-à-dire si Ja.

FREQUENCE REP d'impulsion du laser et la largeurd'impulsion sont choisies par ce CNC 126, et, dans la négative, une sortie ou branchement est effectuée à partir de ce sous-programme d'application S'il n'en n'est pas ainsi, la phase 988 neutralise la sortie de fréquence d'impulsion choisie et la sortie de tension de décharge avant que la phase 990 n'établisse la sortie de fréquence d'impulsion choisie avec la plage PRF désirée et le pourcentage de signaux de plage devant être appliqués,par l'intermédiaire de la sortie de niveau de puissance choisiau système 592 de commande de laser. Le sous-programme d'application ETABLISSEMENT DECALAGE NIVEAU PUISSANCE LASER, représenté sur la figure L, est appelé par un changement du code S ou de tout code M mentionné par la programmation d'un code M M 70 et est exécuté pendant le Cycle suivant d'exécution d'indicateurs d'appel du programme de système de fonctionnement Par

exemple, lorsqu'il existe un changement du code S, le sous-

programme d'application MISE EN SERVICE CODE S est exécuté etidans sa phase 960, le sous-programme d'application

ETABLISSEMENT DECALAGE NIVEAU PUISSANCE LASER est appelé.

Lorsqu'il s'est produit un changement du code M, le code M M 70 est établi, en appelant de cette façon ce programme d'application D'une façon générale, le sous-programme d'application ETABLISSEMENT DECALAGE NIVEAU PUISSANCE LASER obtient la tension de décharge en se basant sur la FREQUENCE REP d'impulsion programmée établie par le code T et sur la largeur d'impulsion programmée emmagasinée dans une table de la mémoire de la CPU La tension de décharge ou tension de fonctionnement est la tension de sortie de la source d'alimentation 120 de laser qui est appliquée à un circuit

de formation d'impulsion M, grace à quoi les tensions d'exci-

tation des lampes sont engendrées Dans la phase 1002, la table de valeur 5 de décalage se trouvant dans la mémoire de la CPU est recherchée pour les codes S, T et M programmés établissant les niveaux de puissance, la fréquence et la largeur d'impulsion de manière à obtenir de cette façon une indication de la tension de décharge ou tension de fonctionnement La phase 1004 rend active la sortie CHOIX SORTIE NIVEAU PUISSANCE (voir figure 22) avant que la phase 1006 ne déclenche une temporisation Ensuite, la phase 1008 actionne le miroir 172 de commutation de faisceau pour diriger le faisceau laser 178 sur la chambre de soudage 108 de ce CNC 126 a Puis, la phase 1010 vérifie si oui ou non la tension des lampes se trouve dans les limites et, ensuite, met en fonction, dans la phase 1012, les circuits de déclenchement du laser, c'est-à-dire que la sortie DECLENCHEUR Sde l'interface 562 isolée optiquement est mise

en fonction Ensuite, la phase 101-4 déclenche une tempori-

sation pour permettre aux lampes d'excitation 186 d'attein-

dre une stabilisation avant d'être mises hors fonction au

cours de la phase 1016 De ce fait, lorsque le sous-program-

me d'application EXECUTION SOUDURE'AU LASER, comme on va le décrire en référence à la figure 25 N, est appelé,le barreau 170 de laser est prêt à émettre son faisceau laser 178. Le sous-programme d'application EXECUTION SOUDURE AU LASER est représenté sur la figure 25 N et est, appelé par les codes M M 71 et M 72 établis dans la phase 728 du programme partiel et exécuté pendant le cycle suivant d'exécution d'indicateur d'appel Lorsqu'il est introduit dans la

phase 1060, l'indicateur d'appel de sous-programme d'ap-

plication est établi pour continuer d'exécuter le cycle

ultérieur d'exécution d'indicateur d'appel Après l'intro-

duction du sous-programme; la phase 1062 détermine si oui ou non l'un des modes laser correspondant à l'un des codes M 51 à M 54 a été choisi Comme expliqué précédemment, le système 592 de commande de laser comprend quatre modules o séparés, chacun étant cablé et programmé de manière à commander l'une des soudures 32 d'intersection, des soudures 34 de fentes et de pattes, des soudures linéaires d'angle i,ou des soudures linéaires 40 d'encoche Dans la négative, la phase 1063 affiche un "MESSAGE D'ERREUR avant de brancher le programme Dans l'affirmative, la phase 1064 effectue une vérification pour déterminer si

oui ou non l'indicateur CONVENABLE a été établi antérieu-

remeftt au cours de la phase 882 du sous-programme d'appli-

cation VERIFICATION ENVIRONNEMENT CHAMBRE expliqué précédem-

ment en référence à la figure 25 F Dans la négative, la phase 1066 appelle de nouveau le sous-programme d'application VERIFICATION ENVIRONNEMENT CHAMBRE pour déterminer de nouveau si oui ou non l'atmosphère à l'intérieur de la chambre de soudage 108 a été purifi& de sorte que sa teneur en oxygène et eieau se trouve en-dessousdes limites spécifiées Dans l'affirmative, la phase 1068 actionne le miroir 172 de commutation de faisceau pour diriger le faisceau laser 178 sur la chambre de soudage 108 de ce CNC 126 Ensuite, l'obturateur de décharge 190 est amené dans sa position d'ouverture, grâce à quoi le faisceau

laser 177 est dirigé vers la chambre de soudage choisie 108.

Ensuite, la phase 1072 détermine si oui ou non le code M M 71 a été établi Comme indiqué précédemment, il existe deux codes M, à savoir M 71 et M 72, le code M 71 indiquant qu'une soudure ponctuelle, correspondant aux soudures 32 d'intersectiondoit être effectuée,tandis qu'un code M 72 indique qu'une soudure linéaire,correspondant aux soudures linéaires 30 d'angle, aux soudures 34 de fentes et de pattes, et à la soudure linéaire 40 d'encoche doit

être réalisée Une soudure linéaire diffère d'une soudure.

ponctuelle par le fait que la grille 16 de barres de combustible est déplacée par le système 288 de positionnement suivant les axes X et Y pendant q(muelle barreau 170 de laser émet une série d'impulsions formant le faisceau laser 178 tandis qu'une soudure ponctuelle est effectuée alors que les grilles 16 de barres de combustible sont maintenues fixes par rapport au faisceau laser 178 De ce fait, si un code M 71 est détecté, , lequel code indique qu'une soudure ponctuelle doit être effectuée, la phase 1074 ordonne une

temporisation pour attendre que le système 288 de position-

nement suivant les axes X et Y s'arrête avant de déclencher l'émission laser par le barreau 170 de laser D'autre part, si un code M 72 est programmé, lequel code indique qu'une soudure linéaire doit être effectuée, aucune temporisation n'est ordonnée, ce qui permet au: barreau'170 de laser de déclencher le soudage avant que né commence le déplacement de la grille 16 de barres de combustible Ensuite, la phase 1076 effectue une vérification pour déterminer si oui ou non la tension appliquée aux lampes d'excitation 186 est conforme au programme Puis, la phase 1078 vérifie l'état du laser et, en particulier, détermine si oui ou non la température et le débit-du réfrigérant de la lampe se trouvent dans les limites spécifiées, si oui ou non le courant et la tension appliqués aux lampes se trouvent dans les limites spécifiées, et si oui ou non la porte 114 de l'armoire est ouverte Ensuite, la phase 1080 détermine

si oui ou non les circuits de déclenchement de lampes ont -

été déclenchés avec succès par la phase 1012 du sous-program-

me d'application ETABLISSEMENT DU DECALAGE DE NIVEAU DE PUISSANCE LASER représenté sur la figure 25 L. Dans la négative, la phase 1082 affiche un message d'alarme 'circuit de déclenchement non en fonction" sur le CRT 133 Si le circuit a été mis en fonction, la phase 1084 effectue le déclenchement de l'émission laser en mettant en fonction le module de commande d'obturateur du système 592 de commande de laser, c'est-à-dire applique le signal de commencement de soudure a ce système La phase 1086 déclenche le minutage d'une période de temporisation durant laquelle le barreau 170 de laser est programmé pour compléter son émission laser, c'est-à-dire qu'il attend de recevoir le signal d'achèvement de soudure provenant du système 592

de commande de laser La phase 1088 détermine si oui ou -

non une période de 8 secondes s'est écoulée et, dans la négative, affiche un message du"temps d'achèvement d'émis- sion laser non terminé"sur le CRT 133 Quand la période de temps s'est écoulée, la phase 1092 détermine si oui ou non une soudure ponctuelle doit être effectuée, c'est-à-dire si oui ou non le CODE M M 71 a été établi et, dans l'affirmative, le sousprogramme passe à la phase 1096 dans laquelle la CPU 560 engendre, par l'intermédiaire de l'interface optique 562, un signal de libération de laser sur la liaison CNC 558 en indiquant que le barreau 170 de laser a été libéré et que l'autre CNC 126 b peut maintenant demander le laser Si une soudure linéaire doitêtre effectuée, la phase 1094 ferme l'obturateur de décharge 190 et l'obturateur de

sécurité BRH 212 avantde "sortir" dans la phase 1096.

Le sous-programme d'application VERIFICATION NIVEAU DE PUISSANCE DE SECURITE est représenté sur la figure 270 et est exécuté pour calculer la puissance de lampesdu laser exigée pour une FREQUENCE REP et une largeur d'impulsion données telles que programmées par les codes T et les codes M M 55 à M 57 et pourla tension de lampesde

laser telle que déterminée; dans le sous-programme d'ap-

plication ETABLIR DECALAGE DE NIVEAU DE PUISSANCE LASER comme expliqué précédemment à propos de la figure 25 L. Pour l'exemple de système laser 102, c'est-à-dire de laser Raytheon modèle numéro S 5500, le niveau de puissance de sécurité maximale est de l'ordre de 16 kwatts et,si la puissance calculée des lampes du laser dépasse ce niveau,

le programme partiel est automatiquement arrêté Le sous-

programme d'application VERIFICATION NIVEAU DE PUISSANCE DE SECURITE est introduit dans la phase 1100 depuis soit la phase 914 du sous-programme d'application ETABLISSEMENT LARGEUR D'IMPULSION LASER représenté sur la figure 25 H,soit la phase 978 du sous-programme d'application MISE EN SERVICE CODE T représenté sur la figure 25 K, soit la phase 1026 du sousprogramme d'application ETALONNAGE LASER de la figure 25 M Ensuite, dans la phase 1102, les valeurs de code T ordinaires sont obtenues à partir du registre-tampon de commande de programme (PCB) de la mémoire de la CPU et sont utilisées dans la phase 1104

pour calculer le facteur de circuit de formation d'impul-

sionscn conformité avec l'équation indiquée o la valeur de la FREQUENCE REP représente la fréquence d'impulsion programmée par la valeur de code T, le DECALAGE est obtenu à partir de la table de valeursde DECALAGE introduite par le sous-programme d'application ETABLISSEMENT DECALAGE NIVEAU DE PUISSANCE DE LASER de la figure 25 Let la pente est la pente qui est déterminée à partir de la courbe de la figure 25 S Ensuite, la phase 1106 calcule une'valeur intermédiaire VSQR en fonction de la largeur d'impulsion établie par les codes M M 55 à M 60 et la valeur de la tension de décharge ou tension de fonctionnement (RESVOLT) Si VSQR est inférieureà un,on sait que la puissance des lampes se trouve avant la limite maximale désirée et une sortie ou branchement est effectuée à partir de ce sous-programme d'application Dans la négative, la phase 1110 calcule une valeur de la tension appliquée au: circuit de formation d'impulsions(VPFN) en conformité avec l'équation indiquée en utilisant la valeur intermédiaire VSQR, et si BPFN est inférieures un, une sortie ou branchement est effectué par le fait qu'il a été déterminé que la puissance des lampes du laser se trouve en-dessous du niveau de sécurité maximale Dans la négative, l'indication montre qu'il se

peut que la puissance des lampes dépasse la limite de sécu-

rité maximale et, s'il en est ainsi, la phase 1114 calcule la puissance des lampes en fonction des valeurs de EPFN et PFNFACTR Si la valeur de la puissance des lampes est inférieure à la limite de sécurité maximale, une sortie ou branchement est effectué mais, s'il n'en est pas ainsi, la phase 1118 affiche un message d'alarme sur le CRT 133 et le programme partiel est automatiquement arrêté lin registre G de la CPU 560 est utilisé comme indicateur de retour de vérification-pour le programme d'appel, grâce à quoi lors du branchement du sous-programme d'application VERIFICATION NIVEAU DE PUISSANCE DE SECURITE, un retour peut être effectué à l'un des sous-programmes d'application suivants: ETABLISSEMENT LARGEUR D'IMPULSION LASER, MISE EN

SERVICE CODE TOU DECALAGE DE NIVEAU DE PUISSANCE LASER.

Le sous-programme d'application ATTENDRE POUR AUTRE CNC est représenté sur la figure 25 P et permet au CNC correspondant 126 a d'achever une série de soudures et, ensuite, de suspendre l'exécution du programme partiel représenté sur les figures 24 A et 24 B pendant l'attente d'une réponse de l'autre CNC 126 b Ce sous-programme d'application est appelé par un code M M 88 tel qu'établi dans la phase 735 du programme partiel représenté sur la figure 24 B et exécuté pendant le cycle suivant d'exécution d'indicateur d'appel de la boucle de tâche principale Ce sous- programme d'application fournit une temporisation durant laquelle l'autre CNC 126 b peut achever ses opérations de soudure sur sa grille 16 de barres de combustible après que le CNC correspondant 126 a a achevé un type particulier de soudure et modifierait sans cela les paramètres de soudage communs, c'est-à-dire la largeur d'impulsion et la FREQUENCE REP utilisées par les deux CNC 126 a et 126 b A ce sujet, un seul des deux CNC 126 est déterminé comme étant le CNC

PRINCIPAL 126 a de manière à régler ainsi la largeur d'im-

pulsion et la FREQUENCE REP, l'autre CNC 126 b adoptant la largeur d'impulsion et la FREQUENCE REP établies par le CNC PRINCIPAL 126; le CNC PRINCIPAL 126 a doit donc retarder la remise à zéro de sa largeur d'impulsion et de sa FREQUENCE REP jusqu'à ce que l'autre CNC 126 ait achevé ses opérations de soudage pour un type de soudures particulier De ce fait, après que la phase 736 a déterminé qu'un premier type de soudure a été achevé, une vérification du code M M 88 est

effectuée en appelant de ce fait le sous-programe d'"ap-

plication ATTENTE POUR AUTRE CNC Après l'introduction dans la phase 1030, 1 a phase 1032 suspend l'exécution du programme partiel représenté sur les figures 24 A et 24 B et maintient par conséquent le même type de soudure ainsi que sa FREQUENCE REP et sa largeur d'impulsion jusqu'à ce

que l'autre CNC 126 b ait achevé ses opérations de soudage.

A cette fin, la phase 1034 détermine si oui ou non ce CNC

est choisi comme étant le CNC PRINCIPAL et, dans l'affir-

mative, la phase 1040 détermine si oui ou non l'autre CNC fonctionne actuellement Dans la négative, ce sous-programme d'application passe directement à la phase 1048 Si l'autre CNC est en fonctionnement, la phase 1044 établit une période de temps durant laquelle l'autre CNC 126 b peut établir son indicateur SOUDURE FAITE avant, dans la phase 1046, d'établir son signal ATTENTE SOUDURE et de mettre en route une temporisation Si ce CNC 126 n'est pas le CNC PRINCIPAL, la phase 1036 établit le signal ATTENTE SOUDURE pour ce CNC tandis que la phase 1038 attend que le CNC PRINCIPAL établisse son indicateur SOUDURE FAITE De cette manière, la temporisation établie au cours de la phase 1046 est utilisée pour que l'autre CNC 126 b achève ses opérations de soudage au laser avant que la phase 1048

efface l'indicateur ATTENTE SOUDURE puis soit débranchée.

Le sous-programme d'application OBTENTION LASER est représenté sur la figure 25 Q et constitue le moyen à

l'aide duquel un des CNC 126 peut communiquer par l'inter-

médiaire de la liaison CNC 558, comme représenté sur la figure 22 B pour ordonner l'utilisation du système laser 102 On comprendra qu'un seul des CNC 126 a et 126 b peut avoir une commande active sur le système laser 102 en

n'importe quel instant Ainsi, pour permettre la coordina-

tion entre les deux CNC 126 a et 126 b, le premier CNC 126 qui commande de façon active le système laser 102 place un signal BLOCAGE LASER sur la liaison CNC 558 Après abandon de l'utilisation du système laser 102, le premier CNC applique un signal LIBERATION LASER sur la liaison CNC 558, grâce à quoi le second CNC recherchant la commande du système laser 102 peut alors appliquer un signal DEMANDE LASER sur la liaison CNC 558 Ensutie, le CNC 126 obtient l'utilisation du système laser 102 et applique un signal BLOCAGE LASER sur la liaison CNC 558, grâce à quoi le premier CNC 126 est empêché d'avoir accès au système laser 102 Comme indiqué dans la phase 1160, le sous-programme

d'application OBTENTION LASER est appelé par l'une quel-

conque des phases comprenant la phase 1008 du sous-program-

me d'application ETABLISSEMENT DECALAGE NIVEAU DE PUISSANCE LASER, la phase 1032 du sous-programme d'application ETALONNAGE LASER, et la phase 1070 du sous-programme d'application EXECUTION SOUDURE AU LASER, et est exécuté pendant le cycle d'exécution d'indicateur d'appel du programme de commande interne Apres l'introduction, la phase 1162 examine la liaison CNC 558 pour déterminer si oui ou non le second CNC 126 b a établi ses sorties DEMANDE LASER ou BLOCAGE LASER et, s'il en est ainsi, la phase 1164 établit l'indicateur de séquence sur le premier CNC 126 a et prend fin Par ailleurs, si le second CNC 126 b n'a pas demandé ou bloqué le système laser 102, le premier

CNC 126 a applique une sortie DEMANDE LASER,par l'intermé-

diaire de son interface 562 isolée optiquement,à la liaison CNC 588 Ensuite, la phase 1168 déclenche une attente pour la sortie LIBERATION LASER du second CNC 126 b Après que le seconde CNC 126 b a appliqué sa sortie LIBERATION LASER sur la liaison CNC 558, le premier CNC 126 a, au cours de la phase 1172, établit son indicateur de laser en servide et applique une sortie BLOCAGE LASER sur la liaison CNC 558 avant d'actionner, au cours de la phase 1174, le miroir 172 de commutation de laser de manière à diriger le faisceau laser sur la chambre de soudage 108 associée au premier CNC 126 a Ensuite, dans la phase 1176, le premier CNC-126 a établit sa sortie de tension de décharge ou tension de fonctionnement avant d'effacer l'indicateur de séquence de programme et de revenir au sous-programme d'appel dans la

phase 1178.

Le sous-programme d'application ROTATION DISPOSITIF-DE SUPPORT est représenté sur la figure 25 R, et est appelé par les codes M M 91 à M 95 tel qu'établi dans la phase 728 du programme partiel représenté sur la figure 24 B et est exécuté pendant le cycle suivant d'exécution

d'indicateur d'appel Après l'introduction du programme;.

la phase 1262 actionne le moteur 470 d'entraînement suivant

l'axe Z grâce à quoi le dispositif optique 204 de focali-

sation de faisceau laser est amené dans sa position de

référence détecté par l'interrupteur 576 b de fin de course.

Ensuite, au cours de la phase 1264, le moteur 296 d'en-

traînement suivant l'axe Y est actionné pour entraîner la table 292 de positionnement suivant l'axe Y jusqu'à sa position centrée détectée par l'interrupteur 574 b de fin de course, et l'axe X est positionné de manière à permettre l'engrènement du dispositif 238 d'entraînement en rotation autour de l'axe B Ensuite, au cours de la phase 1266, le moteur 296 d'entraînement suivant l'axe Y est actionné pour entraîner la table 292 de positionnement suivant l'axe Y de manière que l'élément d'accouplement 362 de la roue de positionnement 358 engrène avec l'élément d'accouplement denté 384 associé au dispositif 238 d'entraînement en rotation autour de l'axe B Ensuite, là phase 1268 établit la SUSPENSION D'AVANCE pour neutraliser le déplacement des tables 290 et 292 de positionnement suivant les axes X et Y, et accède aux sorties des interrupteurs de proximité 402 a-b pour détecter la position angulaire actuelle du dispositif de support rotatif 252 de manière à déterminer ainsi si ce dispositif de support, doit être entraîné en rotation,cela

avant le rappel du do Xit 378 bloquant la roue de position-

nenent 358 et avant d'exciter le moteur 388 d'entraînement en rotation autour de l'axe e Au cours de la phase 1270, la sortie de l'interrupteur de proximité 402 d est détectée sous la forme d'une impulsion et, lorsqu'elle est détectée,

les sorties des interrupteurs de proximité restants 402 a-

402 c sont détectées de manière à déterminer la position du dispositif de support au fur et à mesure qu'il est entraîné en rotation vers sa nouvelle position Lorsque le dispositif de support a été amené dans sa nouvelle position,

la phase 1272 met hors fonction le moteur 388 d'entraî-

nement autour de l'axe B ainsi que le solénoïde de déclen-

chement 406, grâce à quoi le doigt de repérage 378 est

rappelé de manière à venir en prise avec la roue de position-

nement 358 et à bloquer cette roue Ensuite, la SUSPENSION

D'AVANCE est libérée et effacée, le moteur 296 d'entraî-

nement suivant l'axe Y est actionné pour déplacer la table 292 de positionnement suivant l'axe Y de manière à dégager le dispositif 238 d'entraînement en rotation autour de l'axe

B et, enfin, au cours de la phase 1274, le traitement auxi-

liaire est mis en route et l'indicateur ou marqueur d'appel de programme et l'indicateur de séquence de programme du sous-programme d'application ROTATION DE DISPOSITIF DE

SUPPORT sont effacés Il est bien entendu que la description

qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention. VU uomvmctdo-otr)iw Sa SE: VZ 9 99 9 SM 5 l J 2 NfflSSICUVS SCI Jk MMIIWMMMOG vzz q =cl Vcl Ng SSOEMM UOS= Z 99 m A G 09 S N A a SLS 'IVA-CI oc GU ILS àzig àT VU OLS autres apwg Kly&"I Ta amm WD VI mcl mqavl

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IDENIFIATON DES

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2532229 '

IETIFICATION DES Rne FEECES'NUMERQU-ES t UTILISEES SUR LES DESSINS LEGENDE No REF FI Gt Jp E KIM 1 R CNC EST-IL EN k WCTJICO 1040 25 P

CUVRIR OBTURTEUR RESCONAMM, D=ZLWNCH LASER SUR

THM Mq-PILE 1042 25 M 4

ATTENDRE TEMPS EMI SSION LASER EYCOULE, FERMER

O&TUPAEUR RFSON Idl UR, ACCEDER INSTRUMENT MESURE NIVEA U PUISSANCE, C Ct'WERITIR Me (en A Lo GI Qm E,4 um E Ro QUE) 1044 25 M

A'I 1 ENDRE QUE AUTRE CNC E'J 2 ABLISSE SOUDURE EFFECTUEE 1044 25 P

PUISSANCE MES + 2 W Id TS 1046 25 M 4 -EIABLIR ATTENTE SOUDURE, TE Mp ORISER 1046 25 P

EMMAGASINER VALEUR DEX 2 ALAOE DASTBE 0821

EFFACER ATTENTE SOUDURE DASTBE 1048 25 P

SIXIENE BOCULE 1050 25 P

ACIIT IONER ALARME 1052 25 M 4

CALCULER M-OD 53: S =S PUISSANCE MES + 521525

3 3i 05 5 APPELER PAR CCDES M (M 471, M 72) -ETABLI Au COUPS PHASE 728 DU PROGRAMME PNRTIEL, EXEXJUTER p En DANJ CYCLE EX ECUT Ip ON INDICATEUR D'APPEL LORSQUE ENTRES INDICATEUR D'APPEL DE PROGR Amm E EST ETAB Li E POUR REXUTO

PENDANT CYCLES SUIVANTS D' EXROUTIN INDICATEUR D'APPEL 1060 25 N

MOUE LASER A-T-IL ETE CHOISI ? 1062 251 '

AFFICBER "MESSAGE ERREUR" 1063 25 N

INDICATEUR DE CONDITION "FAVORABLE" EI'ABLI DANS PHASE

882 1064 25 N

REAPPELER VERIFICA TION ENVIRONNEMENT CHAMBRE 1066 25 N

POSITIONNER MIROIR COMMUTATION FAISCEAU r 068 25 N

APPELER OBTENTION LASER, OUVRIR OBTURATEUR DE DECHARGE 1070 25 N

CODE M (M 471) EST-IL EITABLI ? 1072 25 N

ATTENDRE DEPLACEMENT TABLE X-Y (SOUDURE PCOETUELL) 1074 25 N

VERIFIER TENSION IEITE 1076 25 N

VERIFIER INDICATEUR E:TAT Lp SER 1) TEMPERATURE ET DEBIT I FRIGEPANT LA Mf PES 2) 'Iq V A Li -MEN-r AT Irto

3) OUVRIR PORTE AWO 4 IRE 1078 25 N

CKT' DELE'NOEEOEPS JU 1 S IN FONCTION PAR, PHAME 1012 1080 25 N

ÈSE SLIT EINMzi "M"Va Dwcl mmgfym unsimioeu =vire ôsz 9 LIT JèMMMIJOMW SOE NOISNM SIDIOS UISIOHD ôse PLIT nvw Blvd SCl NOII VinMD UIC)HIN UZN Noimsod oc ôse ZLIT JN i Jl DNM Na ussvi UD=DIWuilwils ô,gz OLIT >Wti "qi Dios SDVD=uqgvjz ôs E 991 't msvi akmairi MD samv affi MIOEWLV ôçz 9911 agsvli siaxos Sc Ht Anci uimvjq ôse 9 TT iijxo 9 da a D Ngwas UlLLMIWUiffflia

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2532229 '

IDENTIFICAT 1 ION DES RZEE'RENCES N(JMERIQUES UTITLISEES SUR LES i)ESSINS LEGENDE No EEFF FIGURE APPEL PAR CODES M ( 149 l-M'95) ET 2 ABI 4 AU COURS PHSE 728, EXECUTR PENDANT CYCLE lFDOECU Tl CN INDIC ATEUR D 'APPEL 1260 25 R

SOULEVER LENTITLL 1 JUSQU 'A POSITION REFF 2 RENCE 1262 25 R.

POSITIOEq R TABLE X-Y IEMANIERE QUE AXE Y SOIT

CENTRE, ETI QUE AXE X COOPEPE AVEC ENTRA 2 DFM 4 ET

AXE B 1264 25 R

POSITIONNER TABLE-Y DE MANIERE AX Y ENGAGE

EN Tr RAINEMEN'T AXE B 1266 25 R

EM 7 BLIR SUSPENSION AVANCE, LIRE POSITION DISPOSITIF

SUPPORT POUR DETEEMNER DESTINATI'ON ET DISTANCE,

DEBLC(X)UER DISPOSITIF S(JPPORP ET CONTINUER FAIRE

TOURNERW ENTRAINEMENT A-XE B 1268 -25 R

LORSQUE IMPULSION POSITIN EST DETEC=E, VERIFIER

POSITION DISPOSITIF SUPPORT 1270 25 R

ARRETER ENTRAINEMENT AXE B ET BLOQUER DIS Po SITIF

SUPPORT, LIBERER ET EFFACER SUSPENSICN AVANCE,

POSITIONNER TABLE X-Y DE MlANIERE AXE Y CESSE COOPERER AVE ENT Rl AINEMENT AXE B 1274 25 R

VALIDER TRAITEMENT AUXILIAIRE ET EFFACER INDICAT 1 EUR

APPEL DE PROGRAMVME ET INDICATEUR DE SEQUENCE 1276 25 R

DISPOSITIES REPERAGE AVANT ET ARRIERE 284 & 286 22 B

Claims

REVENDICATIONS

1 Appareil commandé par ordinateur pour exécuter

une série d'opérations d'usinage au laser dans un environ-

nement constitué par un gaz non-réactif, ledit appareil étant caractérisé par le fait qu'il comprend: une chambre d'usinage; un laser et un dispositif optique pour focaliser et diriger le faisceau émis dans ledit laser sur une pièce d'usinage; un moyen pour envoyer le gaz non réactif dans ladite chambre d'usinage à un débit choisi; un agencement pour déplacer sélectivement ladite chambre d'usinage et la pièce d'usinage en une séquence de déplacement Spar

rapport au faisceau laser de manière que chacune des opé-

rations d'usinage soit effectuée sur un site choisi de la

pièce d'usinage; et un ordinateur programmable pour com-

mander l'usinage au laser de la pièce à usiner et comprenant un dispositif de commande pour commander ledit moyen d'envoi de gaz en fonction d'un paramètre programmable représentant le débit choisi précité, et un agencement de circuit programmable pouvant être programmé à l'aide d'un ensemble d'instructions représentant les sites d'usinage

de la pièce d'usinage pour commander ledit moyen de dépla-

cement sélectif de manière à déplacer séquentiellement

pendant ladite séquence de déplacement ladite chambre d'usi-

nage et la pièce d'usinage qui y a été disposée.

2 Appareil suivant la revendication 1, carac-

térisé par le fait que le dispositif de commande précité est programmé à l'aide d'un premier paramètre pour commander ledit moyen d'envoi de gaz de manière à fournir le gaz non réactif à ladite chambre d'usinage à un premier débit suffisamment élevé pour évacuer de ladite chambre d'usinage tout gaz susceptible de réagir avec la matière de la pièce d'usinaae.

3 Appareil suivant la revendication 2, carac-

térisé par le fait que le dispositif de commande précité.

est programmé à l'aide d'un second paramètre pour commander ledit moyen d'envoi de gaz de manière à envoyer le gaz non réactif dans ladite cham br e d'usinage à un second débit inférieur audit premier débit, ledit second débit étant suffisant pour maintenir la pureté du gaz non réactif à l'intérieur de ladite chambre d'usinage de manière à assurer l'intégrité des opérations d'usinage au laser effectuées

sur la pièce d'usinage.

4 Appareil suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que le dispositif de commande précitée est programmé à l'aide d'un troisième paramètre pour commander ledit moyen d'envoi de gaz à un troisième débit inférieur audit second débit de manière à permettre l'enlèvement d'une

pièce d'usinage de ladite chambre d'usinage et le rempla-

cement de cette pièce par une autre pièce d'usinage dans

ladite chambre d'usinage.

Appareil suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit ordinateur programmable comprend un troisième moyen destiné à commander ledit laser de manière

à engendrer ladite émission laser.

6 Appareil suivant la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit troisième moyen commande ledit laser de manière à engendrer l'émission laser pendant que ledit second moyen commande ledit moyen de déplacement sélectif de manière à déplacer ladite chambre d'usinage et la pièce

d'usinage pour effectuer un type linéaire de soudure.

7 Appareil suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen associé à ladite chambre d'usinage pour mesurer le gaz réactif à

l'intérieur de ladite chambre d'usinage et que ledit ordi-

nateur programmable comprend quatre moyens destinés à évaluer la sortie dudit moyen de mesure pour empêcher ledit troisième moyen de commander ledit laser d'engendrer l'émission laser si la teneur en gaz réactif à l'intérieur

de ladite chambre d'usinage dépasse une limite prédéterminée.

8 Appareil suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit moyen de commande est programmé à l'aide d'un premier paramètre pour commander ledit moyen d'envoi de gaz de manière à fournir le gaz non réactif à un premier débit suffisamment élevé pour évacuer tout gaz réactif de ladite chambre d'usinage, et que ledit quatrième moyen évalue la sortie dudit moyen de mesure et, si la teneur en gaz réactif dépasse ladite limite prédéterminée, ledit moyen d'évaluation amène ledit premier moyen à actionner ledit moyen d'envoi de gaz pour envoyer le gaz

non réactif dans la chambre d'usinage audit premier débit.

9 Appareil suivant la revendication 8, caracté-

risé par le fait que ledit quatrième moyen évalue la sortie dudit moyen de mesure pour déterminer si la teneur en gaz réactif à l'intérieur de ladite chambre d'usinage est inférieure à ladite limite prédéterminée en vue d'amener ledit troisième moyen à déclencher le fonctionnement dudit laser de manière à engendrer et à diriger le faisceau laser

sur la pièce d'usinage.

Appareil suivant la revendication 1, caracté-

risé par le fait qu'il comprend, en outre, un moyen d'orien-

tation de faisceau disposé de manière à intercepter le.

faisceau laser et fonctionnant dans un premier mode pour diriger le faisceau laser le long du trajet de faisceau laser mentionné en premier et dans un second mode pour diriger le faisceau laser le long d'un second trajet de faisceau laser distinct dudit premier trajet de faisceau laser, ladite chambre d'usinage mentionnée en premier étant disposée de manière à intercepter ledit trajet de faisceau laser mentionné en premier,une seconde chambre d'usinage destinée à recevoir une seconde pièce d'usinage et disposée de manière à intercepter ledit second trajet de faisceau laser, un second moyen optique associé audit second trajet pour focaliser le faisceau laser sur la seconde pièce d'usinage, et un second moyen pour déplacer sélectivement ladite seconde chanbre d'usinage et sa seconde pièce

d'usinage par rapport audit second trajet de faisceau laser.

11 Appareil suivant la revendication 10, carac-

térisé par le fait que ledit ordinateur programmable comprend un troisième moyen intervenant pour disposer ledit moyen d'orientation de faisceau de manière qu'il fonctionne dans l'un de ses premier et second modespour diriger le faisceau laser sur l'une des première et seconde pièces d'usinage, pendant que ledit second moyen actionne ledit moyen de déplacement sélectif associé à l'autre desdites première et seconde pièces d'usinage de manière à déplacer cette autre pièce d'usinage en préparation à l'opération

suivante d'usinage au laser.

12 Appareil suivant la revendication 11, carac-

térisé par le fait qu'il comprend en outre un second ordinateur programmable destiné à commander l'usinage au laser de la seconde pièce d'usinage, ledit ordinateur programmable mentionné en premier et ledit second ordinateur programmable étant couplés fonctionnellement audit moyen

d'orientation de faisceau pour disposer ledit moyen d'orien-

tation de faisceau dans lesdits premier et second modes respectivement, ledit ordinateur programmable mentionné en premier et ledit second ordinateur programmable étant couplés l'un à l'autre de manière qu'un seul à la fois de ces premier et second ordinateurs obtienne la commande dudit moyen d'orientation de faisceau et fasse fonctionner ce dernier dans son mode correspondant en excluant l'obtention de la commande dudit moyen d'orientation de faisceau par

l'autre ordinateur programmable précité.

13 Appareil suivant la revendication 12, carac-

térisé par le fait que chacun des premier et second ordina-

teurs programmables comprend ledit troisième moyen pour mettre en fonction et hors fonction sa commande dudit moyen d'orientation de faisceau et un moyen de liaison couplé entre lesdits troisième moyens desdits premier et second

moyens de commande d'ordinateurs -

14 Appareil suivant la revendication 13, carac-

térisé par le fait que chacun desdits troisième moyens

réagit à son obtention de la commande dudit moyen d'orien-

tation de faisceau pour appliquer un signal de blocage de laser audit moyen de liaison, grâce à quoi ledit troisième

moyen dudit autre des premier et second ordinateurs program-

mables précités se trouve empêché d'obtenir la commande

dudit moyen d'orientation de faisceau.

Appareil suivant la revendication 14, carac-

térisé par le fait que ledit troisième moyen de l'un desdits premier et second ordinateurs programmables applique un signal de demande de laser sur ledit moyen de liaison de manière que ledit troisième moyen dudit autre ordinateur programmable soit empêché d'obtenir la commande dudit moyen

d'orientation de faisceau.

16 Appareil suivant la revendication 15, carac-

térisé par le fait que ledit troisième moyen de l'un desdits premier et second ordinateurs programmables applique audit moyen de liaison un signal de libération de laser indiquant que cet ordinateur a achevé son usinage au laseret que l'autre desdits ordinateurs programmables peut maintenant

obtenir la commande dudit moyen d'orientation de faisceau.