FR2532230A1

FR2532230A1 - Appareil d'usinage automatise comprenant des moyens perfectionnes d'etalonnage

Info

Publication number: FR2532230A1
Application number: FR8313903A
Authority: FR
Inventors: Jack Wallace Clements; John Raymond Faulkner
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: ES525267A0; EP0102837A2; JPS59156594A; KR910007154B1; DE3378564D1; EP0102837A3; EP0102837B1; JPH029548B2; FR2532230B1; BE897649A; US4545018A; ES8501275A1; KR840006140A

Abstract

L'APPAREIL COMMANDE PAR ORDINATEUR SELON LA PRESENTE INVENTION COMMANDE UNE SEQUENCE D'OPERATIONS D'USINAGE EN UTILISANT UN FAISCEAU LASER DONT LE NIVEAU DE PUISSANCE EST REGLE SELON LES PARAMETRES ET EN FONCTION D'UNE MESURE DU NIVEAU DE PUISSANCE DU FAISCEAU LASER ENGENDRE. L'APPAREIL LASER 102 COMPREND UNE SOURCE OU BARREAU LASER 170 EMETTANT UN FAISCEAU LASER D'UN SYSTEME OPTIQUE POUR FOCALISER ET DIRIGER LE FAISCEAU LASER SUR LA PIECE A USINER 16. LA SOURCE LASER EST ASSOCIEE A DES LAMPES D'EXCITATION 186 SERVANT A COMMANDER OU EXCITER DE FACON PULSEE LE BARREAU LASER AFIN QU'IL EMETTE UNE SEQUENCE ANALOGUE D'IMPULSIONS LASER DONT LES PARAMETRES, PAR EXEMPLE LA LARGEUR ET LA FREQUENCE D'IMPULSION, SONT MODIFIES ET REGLES SELECTIVEMENT. ON ETALONNE LE NIVEAU DE PUISSANCE DU FAISCEAU LASER TOUT D'ABORD EN MESURANT LE NIVEAU DE PUISSANCE DU FAISCEAU LASER DIRIGE SUR LA PIECE A USINER, PUIS EN UTILISANT LA MESURE DE LA PUISSANCE DU LASER POUR ETALONNER OU REGLER LE DEGRE D'EXCITATION DES LAMPES.

Description

i Appareil d'usinage automatisé comprenant des moyens perfectionnés

d'étalonnage La présente invention, sous sa forme préférée, concerne la commande d'une pluralité de phases de traitement au laser d'une pièce d'usinage et, plus particulièrement, un dispositif de commande pour l'utilisation d'un faisceau laser dans l'exécution d'une séquence de phases d'usinage effectuéessur une pièce à usiner: et dans lesquelles les

paramètres de génération de faisceau laser sont commandés-

automatiquement en ce qui concerne la phase désirée'et son mode Plus particulièrement, la présente invention a trait à une commande pour un usinage au laser qui est étalonné-de manière à modifier le niveau de puissance du-faisceau laser engendré en conformité avec le mode désiré, l'ensemble de paramètres du laser, et-en fonction de la puissance mesurée du faisceau laser dirigé sur la pièce d'usinage Dans un

exemple de mode de réalisation de-la présente invention le.

système de commande étalonné comportant un ordinateur effectue une série de soudures sur une pièce d'usinage se présentant sous la forme d'une grille d'assemblage de barres de combustible nucléaire formée d'une matière'métallique volatile telle que l'alliage de zirconium connu sous la

dénomination de Zircaloy.

L'appareil de 'soudage de précision à laser selon la présente invention concerne,-d'une façon générale, la fabrication des assemblages 10 d'éléments de combustible nucléaire en faisceaux, 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 supérieur 12 et un embout inférieur 14, entre lesquels est disposée une matrice de barres 18 de combustible nucléaire disposées en rangées et en colonne et maintenues dans 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 destiné à 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

nucléaire et, par conséquent, l'orientation des barres 18 de-

combustible les unes par rapport aux autres est régléede

façon rigoureuse.

L'appareil de soudage de précision à laser selon la présente invention se rapporte, dans un exemple de réalisation de cette dernière, à la fabrication 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 à peu près 5 arrée, 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 Une plura-

lité de lames intérieures 20 de grille sont disposées en rangées 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 20 de grille disposées le long desrangées 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'intersection est réalisée à chacun des points 24 d'intersection, grâce à quoi 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 prévuespour qu'elle soit logée sans jeu soit dans une rangée supérieure, soit dans une rangée inférieure de fente 28 ménagée dans les lames extérieures 22 de grille, comme représenté sur la figure 2 À Une soudure 34 de fentes et de pattes 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 manchons de la grille 16 de barres de combustible pour recevoir et guider les barres de commande disposées dans cette grille Une série de soudures linéaires ou cordons 40 d'encoches fixent solidement les manchons de-guidage 36 aux encoches correspondantes 38 formées dans les lames intérieures de grille L'appareil de soudage de précision à laser de la présente invention est adapté particulièrement pour effectuer une série d'opérations 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 impulsion-

laser, ainsi que le nombre d'impulsions devant être appliquées à chaque souduremais 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 barresde 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 servent conjointement avec le doigt élastique 44 à' assurer un agrippement élastique des barres 18 de combustible nucléaire qui sont disposées dans la cellule formée par les lames 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 prévue pour que ces fentes soient reçues respectivement dans une fente correspondantes 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 dans les fentes correspondantes

28 d'une lame extérieure 22 de grille.

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 P-lus -

spécifiquement, une patte saillante 48 est disposée entre un ensemble correspondant de parties 50 a et 50 b de pattes 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 50 b de pattes, 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 respective-

ment des pattes 54 b et 54 c d'angle qui se recouvrent mutuel-

lement 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 figures 2 C et 2 E, depuis un c 8 té ailettes de la grille 16 de barres de combustible pour augmenter la turbulence de l'eau passant le long des barres 18 de combustible nucléaire En outre, comme illustré particulièrement sur la figure 2 Cy 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'espacement 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 dè combustible dans laquelle les lames intérieures et extérieures de la grille sont en un alliage métallique approprié, tel que l'Inconei, 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 souhaitable d'une section droite absorbant les neutrons lents, ce qui permet une utilisation plus efficace du combustible nucléaire dans le fonctionnement de l'installation et, par conséquent, autorise l'écoulement d'un temps plus long entre les réapprovisionnements de 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'absorption des lames formées d'Inconel La réalisation des lames de grille 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, grâce auxquelles les lames intérieures de la grille peuvent s'intersecter mutuellement, avec des tolérances plus larges par le fait que les lames de grille en 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 eixgent par contre un montage contr 8 lé 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 résistance mécanique Avant de choisir un procédé particulier de soudage, on a étudié plusieurs procédés différents de soudage de matériaux volatiles tels que le Zircaloy, ces procédés comprenant 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 de gaz inerte avec électrode de tungstène et le soudage par faisceau d'électrons Un faisceau d'électrons pulsé permet d'obtenir des densités de puissance atteignant 109 watts/cm 2 avec des largeurs d'impulsion de l'ordre de la microseconde et de quelques millisecondes Toutefois, le soudage 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'éta-

blissement dans cet environnement du degré voulu de vide, ce

qui ralentit la fabrication des grilles de barres de combus-

tible En outre, il est nécessaire d'obtenir un déplacement de la pièce à souder, par exemple les grilles de barres de combustible, dans trois dimensions par rapport au faisceau d'électrons, ce qui exigerait un système de positionnement de grille 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 inerte, avec électrode en tungstène et ce soudage s'est avéré inacceptable pour l'obtention d'une séquence de soudures par le fait qu'après un nombre donné de soudures, par exemple 25, les électrodes engendrant-l'arc exigent d'être effilées pour donner l'arc fin voulu pour réaliser de nombreuses soudures bien définies et pour éviter l'endommagement des lames ou des ailettes adjacentes des grilles de barres de combustible Deux types de laser sont utilisés communément pour les applications de soudage: ( 1) le laser à l'état solide YAG:Nd qui utilise un barreau de cristal d'yttrium-aluminium-grenat dopé au néodyme et ( 2) le laser à, C 02 qui utilise un mélange de C 02-N 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 dle 1,06 microns o le verre est transparent à 1 ' émission laser Cette caractéristique permet d'avoir recours àa un microscope coaxial qui utilise les mêmes éléments optiques à, la fois pour la visualisation ou observation optique et pour la Localisation laser En outre, un laser YAG:Nd pulsé peut donner 400 watts de puissance moyenne à une fréquence d'impulsionsatteignant 200 impulsions par seconde et une puissance de cr Ate supérieure à 8000 watts pendant un temps atteignant 7 milli-secondes Une telle puissance de crgte élevée permet au laser YAG:Nd de réaliser des soudures d'une pénétration relativement grande, en assurant ainsi la sécurité structurale des lames soudées des grilles de barres de combustible nucléaire De tels lasers peuvent fonctionner à 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 éclair Un tel procédé de soudage n'est particulièrement pas applicable à une série de soudures relativement rapides par le fait que le temps d'échauffement du barreau laser pour chaque soudure est de l'ordre de 0,8 seconde En outre, les variations de 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 des soudures même si un grand nombre de ces soudures est effectué. Le brevet US 3 555 239 est un exemple initial d'un large secteur de la technique antérieure divulguant un appareil de soudage à, laser automatisé dans lequel la position de la pièce d'usinage ainsi que le procédé d'usinage sont commandés par un calculateur numérique Ce brevet montre la commande des faisceaux lasers ainsi que de la pièce d'usinage au fur et à mesure qu'elle eest 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 verticalement 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 contr 8 lée 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 lasers appliquées à la pièce d'usinage peut aussi être contr 8 lé O Le brevet US 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'intensité du faisceau laser entraîne des modifications correspondantes 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 tre détourné vers une source froide De ce fait, pendant que l'on remplace la pièce d'usinages 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 température, 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-m 9 me 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 communiqué à la pièce d'usinage puisse être réglé de façon précise Ce brevet US 3 803 379 décrit également une forme d'étalonnage relativement simple, dans laquelle une partie du faisceau laser dirigé sur la pièce d'usinage est déviée, par un miroir partiellement argenté disposé suivant un angle de 450 par rapport au trajet du faisceau lasers vers un transducteur fournissant un signal électrique représentant la puissance de la partie réfléchie du faisceau laser Ce transducteur est lui-même relié à un appareil de mesure ou indicateur qui donne une indication visuelle de la puissance du faisceau réfléchi pour permettre un réglage ou étalonnage de l'intensité du faisceau laser

dirigé sur la pièce d'usinage.

Lors de la mise au point initiale des systèmes d'usinage à laser, on utilisait des lasers pour 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 positionnent de nouveau efficacement la pièce d'usinage de manière qu'une séquence de soudures ou autres opérations d'usinage puissent être exécutées 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 coûts de fabrication On estime que, dans le cas d'un usinage intensif 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 nécessaire de remplacer au moins les

lampes ainsi que d'étalonner le nouveau système laser.

La présente invention, que l'on va décrire ci-après, est dirigée particulièrement vers la commande par ordinateur de l'usinage au laser, cet usinage au laser étant effectué par sélection d'une pluralité de modes, chaque mode variant en ce qui concerne ses paramètres d'émission laser Par exemple, dans un exemple de mode de réalisation de la présente invention, une source laser est excitée pour émettre une série d'impulsions lasers vers lapièce d'usinage se présentant sous la f orme de la grille 16 de barres de combustible nucléaire décrite ci-dessus La grille 16 de barres de combustible est usinée, par exemple soudée, à, l'aide d'une grande diversité de soudures comprenant les soudures linéaires 30 d'angle, les soudures d'intersection 32, les soudures 34 de pattes et de fentes, et les soudures linéaires 40 d'encoches Chacun de ces types ou modes d'usinage exige un ensemble différent de paramètres en ce qui concerne la puissance que l'on désire

communiquer pour effectuer la soudure, la fréquence d'impul-

sion et la largeur d'impulsion du faisceau laser Comme mentionné cidessus, on tient compte que le rendement du laser et, plus particulièrement, de ses lampes d'excitation diminue rapidement avec l'usage intensif envisagé par les enseignements

de la présente invention Dans le cas 'un tel usage, l'expé-

rience a montré qu'il est nécessaire de remplacer les lampes d'excitation aussi souvent que tous les deux jours Dans la pratique réelle, on s'est aperçu qu'il est nécessaire de régler le niveau de la puissance du faisceau laser effectuant les soudures mentionnées au moins aussi souvent que deux fois par jour pour assurer l'intégrité des soudures obtenues Par

exemple, l'étalonnage est effectué au début du jour de pro-

duction afin de régler la puissance du laser et un second

étalonnage est réalisé à la fin de ce jour à titre de vérifi-

cation de l'intégrité,des soudures effectuées pendant cette journée Comme on va l'expliquer en détail ci-après, un faisceau laser est émis dans chaque mode ou type de soudure à un niveau de puissance programmé, que l'on règle ou étalonne en fonction des paramètres d'émission laser désirés pour ce mode ainsi qu'en fonction d'une mesure du niveau de puissance réel du faisceau laser dirigé sur la grille de barre de combustible. C'est pourquoi, un objet de la présente invention est de réaliser une commande nouvelle et perfectionnée pour effectuer un usinage de précision au laser en conformité avec

un ensemble choisi de paramètres d'émission laser.

L'invention réside d'une façon générale dans un appareil pour usiner au laser une pièce d'usinage suivant une séquence d'au moins une première et une seconde phase d'usinage, cet appareil d'usinage comprenant un laser dont -la puissance de sortie peut être réglée; un système optique pour diriger un faisceau laser sur la pièce d'usinage; un agencement de mesure de puissance laser pour mesurer la puissance dudit faisceau laser; et étant caractérisé par uni circuit de commande couplé audit agencement de mesure et audit laser et comprenant un circuit d'étalonnage sensible à la puissance mesurée du faisceau laser dirigé sur la pièce d'usinage pour fournir le signal de commande relatif à-chacun desdits premier et second modes d'usinage en fonction de la puissance mesurée et d'un premier et d'un second ensemble

de paramètres de laser.

En conformité avec ces objets ainsi que d'autres objets de l'invention, on a réalisé un appareil commandé par ordinateur pour commander une série d'opérations d'usinage en utilisant un faisceau laser dont le niveau de puissance est réglé en conformité avec ses paramètres en fonction d'une

mesure du niveau de puissance du faisceau laser engendré.

L'appareillaser comprend une source ou barreau laser pour émettre un faisceau laser et un moyen se présentant sous la forme, à titre illustratif, d'un dispositif optique pour

focaliser et diriger le faisceau laser sur la pièce d'usinage.

La source laser est associée à un moyen d'excitation se présentant sous la forme de lampes pour commander ou exciter par impulsions le barreau laser de manière qu'il émette une séquence identique d'impulsions laser dont les paramètres, la largeur et la fréquence des impulsions, sont modifiés et commandés de façon sélective On étalonne ou règle le niveau de puissance du faisceau laser en mesurant tout d'abord le niveau de puissance du faisceau laser dirigé sur la pièce d'usinage, puis en utilisant la mesure de la puissance du laser pour étalonner ou régler le degré d'excitation des lampes. Dans un mode de réalisation particulier de la présente invention, la ou les lampes d'excitation sont couplées à un circuit de formation d'impulsions qui est alimenté par une "tension d'utilisation" réglée de manière à exciter la source laser pour qu'elle émette un faisceau

laser pulsé ayant le niveau de puissance étalonné, c'est-à-

dire voulu Pour effectuer l'étalonnage, on mesure le niveau de puissance du faisceau laser émis et on le compare avec le niveau de puissance programmé correspondant à la tension d'utilisation appliquée Si la puissance mesurée du faisceau laser se trouve dans des limites voulues, il n'est pas nécessaire de régler la tension d'utilisation Toutefois, du fait que le rendement de la source laser et de ses lampes d'excitation diminue avec l'âge et l'utilisation, le niveau de puissance commence à, différer du niveau de puissance programmé et nécessite donc un réglage de la tension d'utilisation A cette fin, on règle la tension d'utilisation, c'est-à-dire que l'on ajoute un écart à la valeur programmée initialement du niveau de puissance en fonction de la puissance mesurée Dans un exemple de mode de réalisation de la présente invention, l'écart est pris comme étant la différence entre le niveau de puissance mesuré et le niveau de puissance programmé Une nouvelle tension d'utilisation est calculée en fonction de la puissance réglée, c'est-à-dire étalonnée, et cette tension d'utilisation est appliquée au circuit de formation d'impulsions pour que soit engendré un nouveau faisceau laser dont on mesure et compare le niveau de puissance avec le niveau de puissance désiré, c'est-à-dire programmé Ce processus de réitération est répété jusqu'à ce q ue l'on obtienne une divergence, c'est-à-dire jusqu'à ce que le niveau de puissance mesuré se trouve dans les limites voulues. Une fois que la divergence a été obtenue, l'écart est emmagasiné dans la mémoire de l'ordinateur* En particulier, l'énart est utilisé pour calculer un réseau ou table d'écart pour chacun des modes d'usinage au laser Par exemple, la pièce à usiner, c'est-à-dire à souder, comprend quatre types différents de soudures dont chacun a ses propres paramètres distincts en termes de puissance, de fréquence et largeur d'impulsion Un ensemble de calculs sont effectués par l'ordinateur afin de calculer pour chaque mode la tension d'utilisation devant être appliquée pour ce mode au circuit de formation d'impulsions en fonction de l'écart et des paramètres d'émission laser relatifs ' ce mode De ce fait, au cours de l'usinage de la pièce ' usiner, une pluralité de phases d'usinage au laser selon les modes choisis est exécutée sous la commande de l'ordinateur Quand un changement de mode est effectué, la table de la mémoire est adressée en fonction du nouveau mode de manière que soit extraite la tension d'utilisation correspondante qui est appliquée pour alimenter le circuit de formation d'impulsions, grâce à quoi le faisceau émis présente le niveau de puissance réglé ou étalonné

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concernant le mode choisi.

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 assemblage combustible nucléaire comprenant une pluralité de grilles réalisées selon les senseignements 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 barresde combustible réalisée selon les enseignements de la présente invention et incorporée à l'assemblage de la figure 1; les figures 3 A-3 L montrent par une série de vues en perspective la séquence de phases de soudage de le grille de barres de combustible nucléaire représentée sur lesfigures 2; la figure 4 est une représentation schématique en perspective du système laser incorporé dans l'appareil de soudage de précision au laser pour diriger sur une base de temps partagé un faisceau laser émis à partir d'une seule source laser vers chacune de deux pièces d'usinage, par exemple des grilles de barres de combustible nucléaire; les figures 5 A et 5 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 des circuits d'interface vis-à-vis de l'unité de traitement centrale (CPU) et de la mémoire, et vis-à-vis: de chacun 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 de 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 6 À et 6 B sont des organigrammes de "niveau élevé" du programme partiel, ces organigrammes 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 7 A à 7 I sont des routinesd'application qui sont appelées par des codes M, S et T établis en partie par le programme partiel des figures 6 A et 6 B et ces routines sont, en particulier, respectivement le programme partiel ETALONNAGE, le sous-programme d'application CHARGEMENT/ DECHARGEMENT CHAMBRE, le sous-programme d'application ETABLIR LARGEUR D'IMPULSION LASER, le sous-programme d'application EXECUTION CODE S, le sous- programme d'application EXECUTION CODE T, le sous-programme d'application ETABLIR ECART NIVEAU PUISSANCE LASER, le sous-programme d'application ETALONNAGE LASER, le sous-programme d'application EFFECTUER SOUDURE AU LASER, et le sous-programme d'application VERIFIER NIVEAU PUISSANCE SECURITE, et la figure 7 K est une courbe définissant les paramètres caractérisants du circuit de formation

d'impulsions laser.

Les grilles 16 de barres de combustible sont constituées, comme décrit cidessus, de lames ou bandes intérieures ou 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'grille 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 la lame est soumise à un traitement thermique puis assemblée dans un dispositif comme décrit dans la demande de brevet déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre de "DISPOSITIF, BANDE DE RETENUE

ET PROCEDE POUR L'ASSEMBLAGE DE GRILLES DE SUPPORT DE BARRES

DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE" Ensuite, la grille 16 avec son dispositif d'assemblage est soudée par le système de soudage 100 à laser selon la présente invention, qui effectue chacune des soudures d'intersection 32, des soudures linéaires 30 d'angle, des soudures 34 de fentes et de pattes, et des soudures linéaires 40 d'encoches dans 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 conformément 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-à-dire la grille 16 de barres de combustible, estmanipulée 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 incrément le long de ses axes X et Y dans un plan et est entraînée en rotation sélectivement autour de son axe Y Il 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 -20 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 NUCLEAIRE", dispositif au moyen duquel les lames intérieures et extérieures 20 et 22 de la grille sont disposées fixement les unes par rapport aux autres pendant les opérations de soudage Un dispositif "d'escaoage" d'ailettes est un outil qui est utilisé pour dévier les ailettes 42, grâce à quoi les ailettes se trouvent ajustées à l'intérieur du dispositif de soudage; ce dispositif "d'escamotage" d'ailettes est décrit dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre de "DISPOSITIF ET PROCEDE DE POSITIOXNEMENT DE LAMES ET

D'AILETTES POUR DES GRILLES DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE

NUCLEAIRE" 1 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-à-dire 10 ppm 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 grille 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 d'utilisation étalonnée, cela de manière à délivrer un niveau spécifié d'énergie à, la grille 16 En particulier, le nombre d'impulsions dirigées sur le point 24 d'intersection des lames intérieures 20 de la grille est réglé de tellesorte que six impulsions du faisceau laser soient dirigées sur la pièce d'usinage pour former la soudure d'intersection 32, chaque impulsion ayant une largeur d'impulsion de 6,2 ms, une fréquence de 20 impulsions par seconde, une 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 'a quoi un premier ensemble de soudure 34 de fentes et de pattes et une première soudure linéaire 30 d'angle est effectuée 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 pièce d'usinage Dans un exemple de mode de réalisation de la présente invention, les soudures 34 de fentes et de pattes, ainsi que les soudures linéaires 30 d'angle sont effectuées 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)) La figure 3 D 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 de barresde combustible est entrainée 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 fentes et de pattes et une seconde soudure linéaire 30 b d'angle puisse être effectuée Ensuite, comme représenté sur la figure 3 D, la grille 16 de barres de combustible est entrainée en rotation sur 900 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 retirée de la

chambre de sondage.

Comme représenté sur les figures 3 E à 3 H, un ensemble similaire de phases de sondage a lieu Après avoir été enlevée de la chambre, la grille 16 de barres de combustible et son dispositif de soudage sont retournés de manière que le c'té ailettes soit orienté vers le bas et sont entrainés en rotation sur 900 autour de l'axe Z dans le sens des aiguilles d'une montre pour que la lame extérieure non soudée 22 c de la grille se trouve en face de la porte de la chambre de sondage La grille 16 et son dispositif de sondage sont bloqués dans une position fixe par rapport à la chambrede sondage 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 incréments au cours d'une série de phases le long des axes X et Y de manière que chacune des soudures dlintersection 32 soit effectuée comme décrit ci-dessus Quand les soudure d'intersection 32 ont été

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effectuées, la grille 16 de barres de combustible est entratnée en rotation sur 9 Q O 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 soudures 34 c de fentes et de pattes est exécuté et une troisième soudure linéaire 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 b de grille soit exposée au faisceau laser 178, grâce à quoi un quatrième ensemble de soudures 34 d de fentes et de pattes et une quatrième soudure linéaire 30 d d'angle peuvent être exécutés Ensuite, au cours de la phase représentée sur la figure 3 H, la grille 16 est entrainée 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 on soude les manchons de guidage 36 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 H, et est placée dans un dispositif de soudage de manchons décrit dans la

demande de brevet déposée ce même jour au nom de la demande-

resse sous le titre de "GRILLE A BARREAUX COMBUSTIBLES AVEC DES MANCHONS SOUDES DANTS DES BANDES ENCOCHEES"; le dispositif de soudage de manchons 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 ouver-

tures qui comportent les encoches 38 ménagées dans leurs bords

périphériques, comme représenté sur la figure 3 J En parti-

culier, des axes ou doigts du dispositif positionnent 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 grille et soient parallèles à ces surfaces Les manchons de'guidage 36 étant alignés de façon précise et assemblés à la grille 16 de barres de combustible, la grille et son dispositif de soudage de manchons sont disposés dans la chambre de soudage et immo- bilisés par rapport à cette chambre et par rapport au faisceau laser 178 Ensuite, l'air est purgé à l'aide d'argon gazeux jusqu'au niveau de pureté voulu Ensuite, comme représenté sur la figure 3 J, la grille 16 de barres de combustible est entraînée en rotation sur 450 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'encoches 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 vwatts et une vitesse de soudage de I 54 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 en détail 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'encoches 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'encoches et, ensuite, par déplacement de la grille 16 pour aligner le manchon le 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 40 d'encoches 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'encoches sont effectuées sur

les côtés opposés des manchons de guidage 36.

Après qu'un des c 8 tés du manchon de guidage 36 a été soudé, il est nécessaire de faire tourner la grille 16 de

900 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'encoches est effectuée comme expliqué ci-dessus Enfin, au cours de la phase représentée sur 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 terminer les phases de soudage de la grille

de barres de combustible.

Le système laser 102 est représenté sur la figure 4 et peut, dans un des exemples de modes de réalisation de la présente invetion, prendre la forme du système laser fabriqué

par Raytheon sous le numéro de désignation de modèle S 5500.

Le système laser 102 comprend un barreau 170 de laser se présentant, à titre d'exemple, 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, gr 9 ce à quoi l'énergie communiquée pour effectuer le sondage au laser peut 9 tre commandée avec précision d'une manière que l'on va expliquer ci-après La t 8 te 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

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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 re-

froidies par eau sur la totalité-de leur longueur, y compris leurs connecteurs d'extrémité Un déclenchement des lampes assure une pulsation parallèle des lampes d'excitation 186 par excitation de la cavité Le barreau 170 de laser doit être choisi, par exemple, de manière qu'une puissance moyenne de 400 watts soit obtenue àa-l'endroit de la pièce d'usinage avec une puissance d'entrée appliquée au circuit de formation d'impulsions ne dépassant pas 18 k W lors d'un fonctionnement à des largeurs d'impulsion de 6 ms et 2 ms

et des fréquences d'impulsion de 20 Hz et 50 Hz respective-

ment Un obturateur 190 de décharge 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 les-

quelles les pièces d'usinage, se présentant sous la forme de grilles 16 de barres de combustible, sont 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 miroir de commutation 171 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 8 tre dirigé verticalement Le dispositif optique 204 a de focalisation de laser intercepte et focalise

le faisceau laser 178 a sur la grille 16 de barresde combus-

tible à l'intérieur de la chambre 108 a Comme représenté, le dispositif optique 204 de focalisation de laser comprend une lentille 202 et un tube 200 de support de lentille positionnés de façon rectiligne par le dispositif 222 de déplacement de laser suivant l'axe Z Lorsque le miroir de commutation 172 est entra né en rotation par le moteur 175 à partir d'une position o il intercepte le faisceau laser 177, ce faisceau estdévié 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 comprenant, à titre d'exemple, une source de courant continu régulée en tension qui charge un circuit

de formation d'impulsions (PFN) à travers une bobine d'in-

duction de charge Un système de commande 124 à ordinateur représenté sur la figure 5 commande l'émission laser en fermant alternativement les interrupteurs (redresseurs au silicium commandés) qui charge le PFN à partir de la batterie de condensateursde charge de la source de courant continu et décharge le PFN dans les lampes d'excitation 186 de 'manière à exciter ainsi le barreau 170 de laser pour qu'il émette une série d'impulsions laser O Le procédé et l'appareil servant à commander 1 émission des impulsions laser par le barreau 170 de laser est décrit de façon complète dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titite de "APPAREIL D'USINAGE A LASER PULSE" Les lampes d'excitation 186 doivent fonctionner dans un 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 superposés au courant "modéré" pour engendrer des impulsions 1 aser O 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 avec le faisceau laser 178, on a prévu un moyen pour observer la grille 16 et, en particulier, pour déterminer la 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 coïncidant 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 sélec-

tivement 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 caméra TV 206 La lentille 202, en plus de focaliser le faisceau laser 178 sur la grille 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 Le dispositif optique 204 de focalisation de laser comprend également une lampe d'éclairement qui est alimentée sélectivement pour éclairer la grille 16 à des fins d'alignement L'obturateur BRH 212 est ouvert et fermé de façon sélective pour permettre l'alignement de la grille 16 avec le faisceau laser 178, et il reste fermé pendant toutes les autres périodes à titre

de mesure de sécurité Le dispositif optique 204 de focali-

sation de faisceau laser représenté schématiquement sur la figure 4, est décrit de façon plus complète dans-la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la

demanderesse sous le titre de "APPAREIL POUR USINAGE AU LASER".

Comme illustré sur la figure 4, chacune des chambres de sondage 108 peut être déplacée d'une première position ou position de soudage représentée en traits mixtes jusqu'à une seconde position ou 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'orien-

tation verticale sur un dispositif de mesure de puissance

ou thermopile 218, supporté dans un tube de protection 216.

Le tube de protection 216 est monté sur une partie arrière de la chambre de sondage 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 Périodiquement, la chambre de soudage 108 est amenée dans sa seconde position et le faisceau laser 178 est dirigé sur la thermopile 218 pour fournir une indication de la puissance du faisceau laser qui sort du barreau 170 et tombe réellement 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 faits pourobtenir 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 en

fonction des indications de la thermopile.

En se référant maintenant aux figures 5 A et 5 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 m 9 mes éléments que le CNO 126 a représenté sur les figures 5 Le CNC 126 a comprend une unité de traitement centrale (CPU) et une mémoire référencés 5600 Dans un exemple de mode de réalisation de la présente invention, le CNC 126 et, en particulier, la CPU 560 peuvent se présenter sous la forme de l'ordinateur fabriqué par la demanderesse sous le numéro de modèle 2560 La CPU 560 est munie d'une mémoire à

tores de 64 K et convient particulièrement, dans son archi-

tecture et dans sa programmation, à une commande de machine.

On comprendra qu'un CNC normal 2560 contient un logiciel de supervision de base appelé dans le présent exposé soit un système de boucles 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 CNC modèle 2560, un programme partiel référencé 700 sur les figures 6 A et 6 B programme certains codes, c'est-à-dire les codes S, T et M, qui sont utilisés pour effectuer des opérations spéciales ou courantes pour lesquelles le CNC modèle 2560 est facilement adapté En particulier, le programme partiel est programmé avec les codes M, S et T qui appellent ou ordonnent des sous-programmes appelés dans le présent exposé sous programmes d'application, grâce à quoi des fonctions choisies comprenant 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 suivant les axes X et Y à chacune des chambres de soudage 108 a et 108 b, et par le moteur 570 d'entratnement suivant l'axe Z au dispositif optique 204 de focalisation de faisceau laser En particulier, les codes X et Y désignent la quantité de déplacement, c'est-à-dire la destination, qui doit être communiquée entre les phases de -soudage à la pièce d'usinage se présentant sous la forme de la grille 16 de barres de combustible 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 des soudures linéaires 40 d'encoches pour lesquelles le dispositif de support rotatif 242 est entraîné en rotation hors de son plan normal perpendiculaire au

faisceau laser en nécessitant de ce fait une nouvelle foca-

lisation du dispositif optique 204 de faisceau laser De plus, la mémoire de la CPU 560 comporte une zone d'emmaeinage spéciale connue comme étant la Zone d'Emmagasinage de Programme Partiel qui est utilisée pour emmagasiner le programme

partiel en vue de son exécution par le programme de fonc-

tionnement du système Comme on va l'expliquer, le programme partiel désigne de façon fondamentale les phases du procédé de soudage dans uneatmosphère inerte réglée et, plus spécifiquement, est programmé 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'emmagasinage de Programme Partiel emmagasine le programme partiel comme décrit ci-après en référence aux figures 6 À et 6 B et les routines d'application sont décrites en référence aux figures 7 A à 7 I 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'intermédiaire d'une interface 590; dans un exemple de mode de réalisation de la présente inven- tion, le dispositif 586 d'entraînement 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 programme partiel peut être emmagasiné sur un ruban en papier et être introduit par l'intermédiaire d"un lecteur 584 de ruban en papier à travers une interface 588 de micro- ordinateur; à titre d'exemple, le lecteur 584-de ruban de papier peut se présenter sous la forme du lecteur

-fabriqué par Decitex De plus, l'interface-588 du micro-

ordinateur permet également un affichage de messages de données sur le tube à rayons cathodiques (CRT) 133 En outre, divers paramètres peuvent 8 tre introduits dans la mémoire de la CPU 560 par l'opérateur sur un clavier alpha-numérique 131 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 Comme on peut le voir sur la figure 5 B, la CPU 560 est associée par une pluralité de tableaux 566, 568 et 570 destinés à la commande et à l'entraînement en boucle fermée suivant les divers axes et associés respectivement aux moteurs 294 et 296 d'entraînement suivant les axes X et Y et au moteur 470 d'entraînement suivant l'axe Z On comprendra

que chacun des moteurs d'entraînement est associé à son tachy-

mètre et à son résolveur de manière à fournir une indication de la vitesse de déplacement ainsi que de la distance de déplacement, grâce à quoi une commande extrêmement précise du déplacement des tables servant au positionnement suivant les axes X, Y et Z peut être effectuée Les moteurs 294 et 296 d'entraînement suivant les axes X et Y entraînent respectivement les tables X et Y sur lesquelles est disposée la chambre de soudage 108, grace à quoi on peut positionner de nouveau séquentiellement la pièce d'usinage, se présentant sous la forme de la grille 16 de barres de combustible, en vue de la phase suivante de soudage au laser D'une façon similaire, le moteur 470 d'entraînement suivant l'axe Z entratne une table Z sur laquelle est monté le dispositif 204 de focalisation de faisceau laser, grâce à quoi on peut focaliser de nouveau le faisceau laser 178 sur la grille 16 de barres de combustible La structure des tables Xe Y et Z et leur accouplement à leurs moteurs d'entratnement sont décrits de façon complète dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre de

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

En outre, le signal de sortie de commande provenant duotableau de commande 566 est appliqué à un servo-amplificateur 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'entraînement suivant l'axe Y. Comme représenté schématiquement, 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 servant au positionnement 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'inter-

médiaire d'une interface d'entrée et de sortie 562 En particulier, les interrupteurs 572 a et 572 e de fin de course fournissent des signaux de sortie indiquant que la table 290 de positionnement suivant l'axe X a été amenée jusqu'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 amené jusqu'à sa position initiale ou de référence par par rapport au faisceau laser 178 Un ensemble similaire d'interrupteursde fin de course est associé à la vis sans fin 471 entraînant la table de l'axe Z Un ensemble d'interrupteurs de fin de course 574 a, b, et c est associé

à la vis sans fin 297 entraînant la table de position-

253223 O

nement 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 de positionnement suivant l'axe Y se trouve dans sa position centrale, c'està-dire la position dans laquelle la chambre de soudage 108 peut être extraite

de son armoire.

Comme on peut le voir sur la figure 5 B, une multipli-

cité de dispositifs périphériques sont associés à la CPU 560 et commandés par cette dernière à l'aide d'interfaces 562 et 564 d'isolement optique En particulier, l'autre CNC 126 b

procède à un échange mutuel d'un ensemble de signaux d'adres-

sage (signaux dits "hand-shaking" dans la technique anglo-

saxonne) par l'intermédiaire d'une liaison CNC 558 et de l'interface 562 avec la CPU 560, grâce à quoi chacun des CNC 126 a et 126 b peut appeler et obtenir une commande en

temps partagé du miroir 172 de commutation de faisceau.

Comme expliqué dans la demande de brevet déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre de "DISPOSITIF DE COMMANDE PAR CACULATEUR D'UN APPAREIL D'USINAGE A LASER"t, chacun des deux CNC 126 a et 126 b peut appeler 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 une alimentation de laser,ainsi qu'un système 592 de commande de laser qui est couplé par l'interface 562 à la CPU 560 Comme représenté sur la figure B, le système 592 de commande de laser est couplé à un tableau 132 d'affichage de soudage au laser 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 système laser 102 et de son système de commande 592.

Comme représenté sur la figure 5 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 de laser En particulier, les sorties d'interfaces sont appliquées au système 592 de commande de laser pour mettre en fonction ou hors fonction la source d'alimentation, mettre en fonction les circuits de déclenchement de lampes de laser, amener l'obturateur de décharge 190 et l'obturateur de sécurité BRH 212 dans leurs positions ouvertes, déclencher l'opération de soudage, choisir un mode particulier de soudage au laser en fonction d'un des codes M 51 à M 54, régler la fréquence d'impulsions (FREQUENCE REP) dérivée du code T, régler le niveau de puissance dérivé du code S, régler la largeur d'impulsion et positionner le miroir 172 de commutation de faisceau laser Le système 592 de commande de laser engendre des signaux qui indiquent la finide la réalisation d'un soudure ainsi que l'état du laser et qui doivent 9 tre appliqués à la CPU 560 Lorsque des signaux d'arrêt d'urgence sont engendrés, les opérations du système 102 de soudage au laser et, en particulier, du système 592 de commande de laser peuvent atre arrêtées en cas de

circonstances critiques.

En outre, des signaux sont émis par la CPU 560 et sont transmis par l'interface 562 isolé optiquement pour commander un mécanisme 234 d'ouverture de porte, soit pour ouvoir, soit pour fermer un ensemble de portes 114 commandant l'accès à une armoire dans laquelle les chambres-de soudage 108 a et 108 b sont disposées Les signaux sont appliqués pour verrouiller ou déverrouiller la chambre de soudage 108 et, en particulier, sont appliqués à chacun des dispositifs de repérage avant et arrière 284 et 286 Une sortie en provenance de l'interface 562 isolée optiquement est appliquée à un moteur 266 d'entraînement de table coulissante qui est

associé mécaniquement à une table coulissante (non représen-

tée) La table coulissante reçoit un système de positionnement X-Y comprenant les moteurs 294 et 296 d'entraînement suivant les axes X et Y destinés à positionner de nouveau la chambre de soudage 108 par une séquence de mouvements incrémentiels par rapport au faisceau laser 178 Comme représenté sur la figure 4, le moteur 266 d'entraînement de table coulissante entraîne la table coulissante et, par conséquent, la chambre de soudage 108 entre-une première position représentée en traits mixtes et une seconde position indiquée par la représentation en trait plein de la chambre de soudage 108 b Dans la première position ou position de soudage, le faisceau laser 178 est dirigé sur la grille 16 de barres de combustible disposée à l'intérieur de la chambre de soudage 108 Dans la seconde position, le faisceau laser 178 est dirigé sur la thermopile 218, grâce à quoi une mesure

de la puissance du laser est effectuée à des fins d'étalon-

nage Les dispositifs de repérage avant et arrière 284 et 286 peuvent être mis sous tension pour introduire les axes ou doigts de repérage dans la table coulissante, grâce à quoi cette table coulissante se trouve immobilisée dans chacune

de ses première et seconde positions Le moteur 266 d'entrai-

nement de table coulissante et sa table coulissante sont décrits de façon complète dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre de "CHAMBRE D'USINAGE MOBILE AVEC MONTURE TOURNANTE POUR LA PIECE" Les signaux de sortie provenant des ensembles 572, 574 et 564 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 déli-

mitée par les miroirs 182 et 184 sont refroidies par le système de refroidissement par eau en boucle fermée qui fournit une eau propre, pure et régulée en température à la pression et au débit requis O Bien que cela n'ait pas été représenté, il va de soi, dans la technique, que le système de refroidissement de laser par eau comprend une pompe, un échangeur de chaleur eau/eau, à réservoir, un déioniseur, un filtre, et un régulateur de température La chaleur provenant 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 focalisation de faisceau 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 Y pour 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 détection d'oxygène et le détecteur 410 d'humidité qui sont disposés par rapport à la chambre de soudage 108 de manière à fournir des signaux analogiques représentant en parties par 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 signal analogique indiquant la puissance du faisceau laser 178 dirigé dans ce tube Les sorties de la sonde 496, du détecteur 410 et de la thermopile 218 sont appliquées à des voltmètres numériques correspondants 578, 580 et 582, qui transforment les signaux analogiques d'entrée en signaux numériques correspondants devant être appliqués par l'intermédiaire de l'interface 564 isolée optiquement k 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 numérique à la

fois à la CPU 560 par l'intermédiaire de-l'interface 564.

Selon le fonctionnement du système de soudage 100 à laser,

la CPU 560 applique des signaux, par l'intermédiaire de l'inter-

face 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 similaire, les signaux sont appliqués au moteur 388 d'entraînement autour de l'axe B au moyen duquel la roue de positionnement 358 et le dispositif de support rotatif 242 peuvent être entraînés en rotation Le dispositif rotatif 242 est représenté sur la figure 4 et peut être entraîné en rotation comme indiqué par la flèche, à partir de sa position sensiblement horizontale représentée, par un moteur d'entraînement autour de l'axe B qui peut être mis en prise avec un élément d'accouplement monté fixement sur le dispositif de support rotatif 242 Le dispositif de support rotatif 242 est également associé à une une roue de positionnement sur laquelle sont montées une pluralité de bandes détectrices avec lesquelles peuvent venir en contact une pluralité d'interrupteurs de proximité 402 a-d Ces interrupteurs 402 a-d fournissent un signal binaire indiquant la position du dispositif de support rotatif 242 La CPU 560 réagit à cette indication binaire en déterminant la position du dispositif de support rotatif 242 et de la grille 16 de

barres de combustible montée sur ce dispositif afin d'appli-

quer des signaux de commande au moteur d'entraînement autour de l'axe B en communiquant ainsi un mouvement contr Olé au dispositif de support rotatif 242 Le fonctionnement et la structure du dispositif de support rotatif 242 en liaison avec son moteur d'entraînement autour de l'axe B et avec les interrupteurs de proximité 402 a-d est expliqué de façon complète dans la demande de brevet français déposée ce mome jour au nom de la demanderesse sous le titre de "CHAMBRE

D'USINAGE MOBILE AVEC MONTURE TOURNANTE P 6 UR LA PIÈCE".

En se référant maintenant à la figure 5, on voit que l'on y a représenté un tableau de fonctionsde machine (MFP) 130 destiné à fournir des entrées à la CPU 560 par l'intermédiaire de l'interface 564 isolée optiquement Les

diverses fonctions de commande assurées par les boutons-

poussoirs et les interrupteurs sélecteurs du tableau 130 de fonctionsde machine soet décrits dans la demande de brevet déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre de "SYSTME Dt USINAGE A LASER"' Le procédé utilisé pour souder les lames intérieures de grille les unes aux autres puis aux lames extérieures 22 de grille et pour souder la grille résultante 16 aux manchons de guidage 36 a été décrit ci-dessus en référence aux figures 3 A à 3 L; sur ces figures, on a représenté la série de déplacements imprimés à la grille 16 de barres de combustible le long de chacun de ses axes X, Y et Z pour la positionner de façon appropriée par rapport au faisceau laser 178 afin de pouvoir effectuer chacune des soudures d'intersection 32, des soudures linéaires 30 d'angles des soudures 34 de fentes et de pattes, et des soudures linéaires d'encoches Les lames intérieures et extérieures 20 et 22 sont assemblées pour former la grille 16 de barres de combustible comme expliqué dans les demandes de brevets français déposées ce même jour au nom de la demanderesse sous les titres respectifs de "DISPOSITIF ET PROCEDE DE

POSITIONNEMENT DE LAMES ET D'AILETTES POUR DES GRILLES DE

SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE" et "DISPOSITIF,

BANDE DE RETENUE ET PROCEDE POUR L'ASSEMBLAGE DE GRILLES

DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE" Ensuite, la grille 16 de barres de combustible est disposée sur un dispositif de soudage comme décrit dans la demande de brevet français déposée ce m 8 me jour au nom de la demanderesse sous le titre de "PLAQUE DE SOUDAGE POUR UNE GRILLE DE SUPPORT DE

COMBUSTIBLE NUCLEAIRE"; le dispositif de soudage est lui-

même fixé de façon libérable, à l'aide d'une paire d'axes ou doigts de repérage, au dispositif de support rotatif 242 disposé de façon tournante à l'intérieur 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 pour être placée dans une position o elle reçoit le faisceau laser 178 pour l'exécution des soudures linéaires d'encoches Le système-de positionnement X-Y est actionné sélectivement pour déplacer la chambre de soudage 108 dans une séquence de déplacementsincrémentiels le long des axes X et Y afin de positionner la grille 16 de barres de combustible par rapport au faisceau laser 178, grâce à quoi lessoudures d'intersection 32 sont effectuées et, après

rotation sur le dispositif de support rotatif 242, les sou-

dures 34 de fentes et de pattes et les soudures linéaires 30

d'angle sont réalisées.

La commande de la machine pour la mise en oeuvre de ce procédé est assurée par le CNC 126 et, en particulier,

par la CPU 560 qui comprend une mémoire destinée à l'emma-

gasinage du programme partiel 700 que l'on va maintenant

décrire en référence aux figures 6 A et 6 B Le programme par-

tiel 700 est introduit lorsque, au cours de la phase 702, l'opérateur place le CNC 126 dans son mode automatique en enfonçant le boutonpoussoir 670 AUTO sur le tableau 130 de-fonctionde 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 DEMARRAGE DE CYCLE Puis, au cours de la phase 708, un code M 81 programmé appelle un sous-programme d'application CHARGEMENT/DECHARGEMENT CHAMBRE pour mettre er fonction le moteur 266 d'entraînement de table coulissante afin d'entrafner la table coulissante 262 depuis sa première position ou position de soudage jusqu'à sa seconde position ou position sortie, grace à quoi un opérateur peut charger, c'est-à-dire mettre en place, une grille 16 assemblée bien que non encore soudée ainsi que son dispositif de soudage 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 prédéter-

minée sur le dispositif de support rotatif 242 par rapport au faisceau laser 178 Le sous-programme CHARGEMENT/ DECHARGEMENT CHAMBRE est expliqué de façon plus détaillée en référence à la figure 7 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 sur le dispositif 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 demanderesse sous le titre de "APPAREIL DE SAISIE ET DE MANIPULATION DE

PIECES D'USINAGE POUR SYSTEMESDE SOUDAGE AU LASER ET AUTIES

* SYSTE:,;FSANALOGUIE" A la fin de la phase 708, l'exécution du programme partiel est suspendue jusqu'à ce qu'au cours de la phase 712 l'opérateur enfonce le bouton-poussoir DEMARRAGE CYCLE du tableau 130 de fonctions de machine pour recommencer l'exécution du programme partiel 700 Ensuite, la phase 714 appelle le sous-progranmme d'application CHARGE Mv ENT/DECHARGEIENT pour ramener la chambre 108 dans sa première position ou position de soudage en dessous du faisceau laser 178 Une fois que la chambre a été positionnée de nouveau, un code M est utilisé pour appeler le sous-programme d'application VERIFICATION ENVIRONNEMENT DANS CHAMBRE 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 que l'air déplace celui-ci en l'entraînant vers J'extérieur à travers l'espacement entre le rebord supérieur 331 de la chambre et la plaque 158 de fermeture étanche Le débit particulier dée 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 dispositifs 486 et 488 de commande d'écoulement massique associés au dispositif de support rotatif 242 et au dispositif optique 204 de focalisation de

faisceau laser sont réglés sur un débit plus élevé pour accélé-

rer la purge de la chambre de sondage 108 Le code M particulier

appelle le sous-programme d'application CHOIX DE DEBIT DE GAZ.

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 acti- onner le moteur 238 d'entraînement en rotation autour de l'axe B, de manière à

effectuer la rotation du dispositif de support 242 En parti-

culier, le code M 191 exécuté au cours de la phase 716 appelle

le sous-programme d'application ROTATION DU DISPOSITIF SUPPORT.

La phase 718 sert à déclencher ou appeler le sous-programme d'application VERIFICATION ENVIRONNEMENT DANS CHAMBRE pour contrôler l'environnement à l'intérieur de la chambre de soudage 108 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.

Après que la phase 718 a déterminé que l'environnement à l'intérieur de la chambre de soudage 108 est suffisamment pure, la phase 720 répond aux codes X et Y pour positionner de façon contrôlable la chambre de soudage, 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 initiale 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'entraînement suivant les axes X et Y D'une façon similaire, un code Z est interprété et des

signaux de commande sont appliqués au: moteur 470 d'entraîne-

ment 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 arrgte le programme partiel Au cours de la phase 722, l'opérateur peut effectuer une commande manuelle par un actionnement approprié d'un bouton-poussoir

X-INTERIEUR, d'un bouton-poussoir X-EXTERIEUR, d'un bouton-

poussoir Y-GAUCHE et d'un bouton-poussoir Y-DROITES grâce à

quoi la soudure initiale de la grille 16 de barres de combus-

tible se trouve alignée de façon précise par rapport au faisceau laser 178 A cette fin, l'obturateur de sécurité BRH 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 e 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 un bouton- poussoir Z-HAUT et un bouton-poussoir 644 Z-BAS du tableau 130 de fonctions de machine pour commander le déplacement du dispositif optique 204 de focalisation de faisceau laser de manière placer avec précision la lentille 202 de laser pour que le faisceau laser 178 soit focalisé sur la grille 16 de barres de combustible, Pour déclencher de nouveau l'exécution du programme partiel, l'opérateur au cours de la phase 724 enfonce le bouton-poussoir DEMARRAGE CYCLE Ensuite, au cours de la

2532230 O

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 celleci a été alignée au cours de la phase 722, les différences étant connues comme étant les décalages ou écarts 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 ou écart 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 de combustible.

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'esta-à-dire quelle est celle des soudures d'intersection 32, des soudures linéaires 30 d'angle, des soudures 34 de fentes et de pattes, et des soudures linéaires 40 d'encoches, qui doit être effectué 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 EXECUTION CODE S comme on va l'expliquer en détail en référence à la figure 7 D. D'une façon similaire, la fréquence d'impulsion est établie

par un code T qui est exécuté par le sous-programme d'appli-

cation EXECUTION CODE T comme on va l'expliquer en détail

par la suite en référence à la figure 7 B La largeur d'im-

pulsion est établie par un des CQESM M 55-M 60 qui correspondent aux largeurs de 1 à, 6 ms et qui ordonnent l'exécution du sous-programme d'application ETABLISSEMENT LARGEUR D'IMPULSION

LASER comme représenté sur la figure 7 C D'une façon simi-

laire, il existe quatre types de soudures correspondant

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

programme d'application ETABLISSEMENT MODE LASER 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, appelle le sous-programime d'application CHOIX DU DEBIT DE GAZ 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'appli- cation EXECUTION SOUDURE AU LASER comme on va l'expliquer de façon plus détaillée en référence à la figure 7 Go D'une façon générale, le sousprogramme-d'application EXECUTION SOUDURE AU LASER requiert ou appelle l'utilisation du laser par l'intermédiaire du sous-programme d'application OBTENTION LASER, 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-verrouille le

laser en vue de son utilisationo; Lorsqu'il obtient l'utili- sation du système laser 102, le CNC 126 a dispose le miroir 172 de

commutation de faisceau de manière à diriger le faisceau laser 178 vers sa chambre de soudage 108 Ensuite, les positions des tables de positionnement suivant les axes X et Y, sur lesquelles la chambre de soudage 108 est montée, 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 OPERATTON LASER ACHEVEE indiquant que l'opération de soudage est terminée avant de libérer le miroir 172 de commutation de faisceau laser et de commander le syst-ème de positionnement 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 une 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 barresde combustible 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 appeler, c'est-à-dire 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 estsuspendue.

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 soudures nécessaires pour terminer le soudage d'au

moins un des côtés de la grille 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 phasesde 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 par envoi d'un signal de manière à disposer l'obtura-

teur de décharge 190 dans une position représentée en trait plein à la figure 4 pour diriger le faisceau laser 178 sur

le dispositif 194 d'absorption de faisceau laser.

3 nsuite, la phase 744 établit le code M 1 M 82 pour ordonner l'exécution du sous-programme d'application C Hi ARGE-1 ENT/DECHARGEM\ENT CHAMBRE, grâce 'à quoi le moteur 266 d'entraînement de table coulissante est actionné pour diriger la table coulissante vers sa seconde position ou position sortie, grâce à quoi la grille 16 de barres de combustible peut tre enlevée de la chambre de soudage 108 A ce stade, l'opérateur retire à l'aide du manipulateur manuel la grille de barres de combustible et son dispositif de soudage de la

2532230 '

chambre de soudage 108 pour exécuter des opérations manuelles préparant la séquence suivante de phases de soudage Par exemple, après que les soudures d'intersection 32 sur le côté ailettes de la grille 16 de barres de combustible ont été terminées comme dans les phases représentées sur les figures 3 A à 3 D, la grille 16 de barres de combustible est extraite et entraînée en rotation de manière que les soudures d'intersection 32 apparaissant sur le cité opposé ou c 8 té manchons de guidage de la grille 16 de barres de combustible puissent 4 tre terminées, comme 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'encoches, comme indiqué dans les phases 31 à 3 L. En se référant maintenant à la figure 7 A, on voit que l'on y a représenté un programme partiel ETALONNAGE, l'opérateur pouvant introduire manuellement, par l'intermédiaire du clavier alpha-numérique 131, une commande pour appeler ce programme partiel ETALONNAGE Tout d'abord, au cours de' la phase 750, l'opérateur enfonce le bouton-poussoir AUTO du tableau 130 de fonctions de machine Ensuite, au cours de la phase 752, l'opérateur tape sur le clavier 131 une commande appelant le programme partiel ETALONNAGE puis, au cours de la

phase 754, enfonce le bouton-poussoir DEMARRAGE DE CYCLE.

Ensuite, la phase 756 ordonne l'exécution du sous-programme d'application CHARGEMENT/DECHARGEMENT CHAMBRE, grâce à quoi la table coulissante 262 et, par conséquent, la chambre de àoudage 108 sont amenées dans leur seconde position ou position sortie, ce qui fait que, comme représenté en trait plein sur la figure 4, 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'entra nement suivant l'axe Z pour amener le dispositif 204 de focalisation de faisceau laser à focaliser le faisceau laser sur la thermopile 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 6, c'est-à-dire règle le niveau de puissance selon son code S, la fréquence d'impulsion 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-prograrmme d'application ETALONNAGE En particulier, la phase 759

établit le code M 1198, grâce auquel l'exécution du sous-

programme d'application ETALONNAGE LASER est ordonné Comme on va l'expliquer en détail ci-après en référence à la figure 7 G, le sousprogramme d'application ETALONNAGE LASER mesure le niveau de puissance du faisceau laser 178 dirigé sur la thermopile 218, grâce à quoi l'étalonnage ou réglage du

système laser 102 et, en particulier, de ses lampes d'exci-

tation 186 est effectué En particulier, un écart ou décalage 53 est engendré pour chaque mode de soudage et est placé dans une table identifiée RVOLBTT à l'intérieur de la mémoire de la CPU 560, comme représenté sur la figure 5 A Comme expliqué ci-dessus, le système laser 102 fonctionne, à titre d'exemple, dans quatre modes de soudage différents correspondant aux soudures 30 d'angle, aux soudures d'intersection 32, aux soudures 34 de pattes et de fentes, et aux soudures linéaires d'encoches Chaque mode de soudage est caractérisé par un ensemble choisi de paramètres correspondant à la largeur d'impulsion, à la fréquence d'impulsion et au niveau moyen de puissance auquel l'émission du faisceau laser 178 est réglée Comme on va l'expliquer en détail par la suite, la largeur d'impulsion est réglée par un code choisi parmi les codes M programmés, c'est-à-dire les codes M 55-59, tandis que la fréquence de récurrence des impulsions est réglée par un code T et la puissance moyenne est réglée par un code S Par exemple, la soudure d'intersection 32 comprend les ensembles suivants de paramètres: une largeur d'impulsion de 6,2 ms,

une fréquence de 20 Hz et une puissance moyenne de 350 watts.

Initialement, la phase 728 ' règle le système laser 102 pour effectuer une soudure d'intersection 32 en programmant ce système laser 102 de manière qu'il engendre son faisceau

laser 178 à un niveau de puissance correspondant à 350 watts.

Comme on va l'expliquer par la suite, la phase 759 appelle le sousprogramme d'application ETALONNAGE LASER En supposant que le niveau de puissance du faisceau laser soit atténué par suite de l'utilisation, un écart 53 est calculé, cet

écart indiquant qu'une augmentation de la puissance program-

mée est nécessaire pour régler la tension d'utilisation appliquée au circuit de formation d'impulsions couplé aux lampes d'excitation L'écart 53 relatif au premier mode de soudage correspondant aux soudures d'intersection 32 est

emmagasiné dans la table RVOLBTT de la mémoire de la CPU.

Un sous-programme d'application ETABLISSEENT ECART NIVEAU PUISSANCE LASER représenté sur la figure 7 F est appelé pour calculer la valeur correspondante de la tension d'utilisation ou tension de décharge pour le niveau de puissance réglé,de manière que lors de l'exécution automatisée des soudures d'intersection 32 par le sous-programme d'application EXECUTION SOUDURES AU LASER représenté sur la figure 7 H, cette tension d'utilisation correspondant à la tension d'utilisation nécessaire pour engendrer le faisceau laser

ayant le niveau de puissance voulu, par exemple 350 watts.

Apràs que l'écart F 3 a été déterminé pour le premier mode d'émission laser, un second mode d'émission laser est établi par la phase 728 e, par exemple pour les soudures 34 de fentes et de pattes, et de nouveau le programme partiel ETALONNAGE passe à la phase 759 appelant le sousprogramme d'application ETALONNAGE pour effectuer une mesure de la puissance laser réelle relevée par la thermopile 218, grâce à quoi un écart correspondant 53 peut être déterminé pour le mode de soudage de fentes et de pattes De la même façon, la phase 728 t est de nouveau sollicitée pour chacun des modes de soudage d'angle et des modes de soudage linéaires d'encoches et des écarts correspondants sont calculés et introduits dans la

table RVOLBTT à l'intérieur de la mémoire de la CPU 560.

Après que les écarts 53 pour chaque mode d'usinage ont été ainsi déterminés et placés dans la mémoire de la CPU, les valeurs correspondantes de la tension d'utilisation pour chaque écart 83 sont calculées et emmagasinées dans la table désignée de la mémoire de la CPU par le bous-programme d'application ETALONNAGE appelé De cette façon, l'opérateur peut effectuer à des moments choisis un étalonnage ou réglage du système laser 102 en tenant compte de la diminution du

rendement du barreau 170 de laser et de ses lampes d'excita-

tion 186 par suite d'un usage intensif de ce système de soudage 100 à laser, c'est-à-dire que le système de soudage à laser excite en permanence le barreau 170 de laser de manière à assurer ainsi un rapport de travail élevé et, par suite, une grande cadence de fabrication des grilles 16 de barres de combustible Il est envisagé que les lampes d'excitation laser 186 puissent nécessiter d'être remplacées aussi fréquemment que tous les deux jours Au cours d'unme 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 le niveau d'énergie appliqué à la pièce d'usinage,de manière qu'un réglage de la sortie de la source d'alimentation haute tension du laser puisse 9 tre effectué pour maintenir l'intensité du faisceau laser 178 à un niveau auquel les soudures uniformes sont obtenues, sans tenir compte de la durée de vie utile du barreau 170 de laser ou

de ses lampes d'excitation 186.

Le programme partiel ETALONNAGE décrit ci-dessus h propos de la figure 7 A est essentiellement une façon de

procéder autonome qui permet à l'opérateur d'appeler manuel-

lement à volonté le sous-programme d'application ETALONNAGE, gràce k quoi l'intensité ou niveau de puissance du faisceau

laser 178 peut être réglé ou étalonné de façon périodique.

Il est également envisagé, dans le cadre des enseignements de la présente invention, que le système d'ordinateur appelle automatiquement le sousprogramme d'application ETALONNAGE comme on va le décrire ci-après en détail en référence à la figure 7 G Par exemple, le sous-programme d'application ETALONNAGE peut être appelé par un changement d'un des codes M M 51 à M 54 indiquant un changement de mode de sondage Par exemple, au cours de la phase 738 du programme partiel représenté sur la figure 6 B, le sous-programme d'application ETALONNAGE est appelé par le changement du code M en vue d'effectuer un réglage du niveau de puissance du faisceau laser pour le nouveau mode d'usinage au laser Dans un tel mode de réalisation, le sous-programme d'application ETALONNAGE appelé calculel'écart nécessaire 53 et la tension d'utilisation avant d'appeler le sous-programme d'application ETABLISSEENT ECART NIVEAU PUISSANCE LASER, grace à quoi la tension d'utilisation correspondante est appliquée au circuit de formation d'impulsions laser devant être utilisé pendant le nouveau mode d'usinage Dans une variante, il est envisagé que le programme de service appelle de façon répétée un des intervalles programmés, le sous-programme d'application ETALONNAGE pour effectuer le réglage ou étalonnage désiré

de la puissance du faisceau laser.

Le sous-programme d'application ETALONNAGE LASER représenté sur la figure 7 G est introduit par l'établissement du code M M 98 au cours de la phase 759 et calcule généralement la tension d'utilisation RESVOLT appliquée au circuit de formation d'impulsions (PFN), grâce à quoi la tension de sortie de ce circuit appliquée aux lampes d'excitation 186 est réglée pour le niveau de puissance programmé, selon le code S choisi, ainsi que pour la largeur d'impulsion et la

fréquence de répétition d'impulsion (code T) Le sous-

programme d'application ETALONNAGE LASER déclenche alors l'émission laser du barreau 170 de laser, mesure la sortie de la thermopile 218 et compare la sortie de la 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 tension d'utilisation Cette façon de procéder réitérée continue jusqu'à ce que les niveaux de puissance de laser mesurés et programmés présentent une différence prédéterminée, par exemple 2 watts Lorsqu'une divergence est atteinte, la nouvelle valeur de la tension d'utilisation est emmagasinée à un endroit spécifié à l'intérieur de la mémoire de la CPU 560 Initialement, après une entrée au cours de la phase 759, la phase 1022 résout

les équations 1 et 2 pour une valeur de la tension d'utili-

sation (RESVOLT) basée sur les caractéristiques du circuit de formation d'impulsions d'un exemple particulier de système laser, à savoir le laser Raytheon, modèle numéro S 5500 Des calculs ont été effectués pour le circuit de formation d'im- pulsions particulier du système laser Raytheon mentionné pour obtenir une courbe telle que celle représentée sur la figure

7 K que l'on a calculée pour obtenir les paramètres caracté-

risant le facteur de circuit de formation d'impulsions en

fonction de la fréquence de répétition ou FREQUENCE REP.

Le paramètre M dans l'équation est défini comme étant la pente de la courbe dérivée empiriquement de la figure 7 I, et le décalage de la courbe à une FREQUENCE REP est considéré pour ce circuit de formation d'impulsions comme ayant une valeur de 57; la pente M a, à titre d'exemple, une valeur de 0,33 La valeur du facteur de circuit de formation d'impulsions PFNFACTR est calculée à l'aide de l'équation 1 est est portée dans l'équation 2 en même temps que les valeurs appropriées de la puissance de sortie désirée du faisceau laser 178 en

conformité avec le code S programmé, la FREQUENCE REP déter-

minée par le code T, et la largeur d'impulsion déterminée par le code M choisi de manière que l'on obtienne en conformité avec les termes de l'équation 2 une valeur calculée de la tension d'utilisation ou tension de décharge RESVOLT Ensuite, la phase 1024 cadre la valeur calculée de RESVOLT pour le circuit de conversion numérique/analogique (D/A) du système laser Raytheon particulier 102 Ensuite, la valeur calculée de RESVOLT est vérifiée par un sous-programme d'application de niveau de puissance de sécurité SAFEPWR qui est appelé et exécuté comme on va l'expliquer en détail en référence à la figure 7 I Si la valeur RESVOLT calculée répond aux conditions de sécurité, la phase 1028 met sous tension le circuit de

formation d'impulsions et, après un délai approprié chrono-

métré au cours de la phase 1030, la phase 1032 actionne le miroir 172 de commutation de faisceau pour diriger le faisceau

laser 178 vers 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 CTR 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'obtu-

rateur de décharge 190 Ensuit e, la phase 1042 ouvre l'obtu-

rateur 188 de cavité intérieure pour permettre au barreau de laser d'émettre le faisceau laser vers la thermopile 218 La phase 1044 laisse s'écouler une période de temps

appropriée avant de fermer l'obturateur 188 de cavité inté-

rieure, accède à la sortie de la thermopile 218 et transforme

cette sortie en une manifestation ou signal numérique corres-

pondant La phase 1046 compare le niveau de puissance laser mesurée avec la valeur programme de ce niveau en conformité avec le code S et, si la différence est dans les limites plus

ou moins 2 watts, la valeur correspondante de la tensièn-

d'utilisation ou 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 l'affirmative, la phase 1052 affiche sur le CRT 133 un message d'alarme faisant connattre que le sous-programme d'application 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 7 G, o 51 est le code initial programmé S, PUISSANCE OES et la puissance du faisceau laser 178 mesurée au cours de la phase 1046 par la thermopile 218 et 52 est le décalage-calculé antérieurement L'écart modifié 53 est renvoyé dans la phase 1022 et est utilisé par celle-ci pour calculer une nouvelle valeur de RESVOLT d'après la seconde équation, cette valeur de RESVOLT étant placée dans la table RVOLBTT de la mémoire de la CPU par la phase 728 ' du programme partiel ETALONNAGE 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 7 G, lorsqu'une divergence est obtenue comme déterminé dans la phase 1046, la tension d'utilisation ou tension de décharge appliquée au circuit de formation d'impulsions du système laser 102 est emmagasinée dans une table d'une mémoire, grâce à quoi une compensation du faisceau laser de sortie est effectuée efficacement et

l'entrée d'énergie pour chaque soudure est maintenue sensi-

blement constante sur une longue période de temps en assurant ainsi une uniformité de soudure Comme expliqué ci-dessus à propos de la figure TA, le sous-programme d'application ETALONNAGE est appelé pour chaque mode de soudage, grâce à quoi un écart ou décalage 53 pour chacune des soudures d'intersection 32, des soudures 34 de fentes et de pattes, des soudures linéaires 30 d'angle et des soudures linéaires

40 d'encoches est calculé et placé dans la mémoire de la CPU.

Le sous-programme d'application CHARGEMENT/ DECHARGEMENT CHAIMBRE est représenté sur la figure 7 B et est destiné à actionnerle moteur 266 d'entraînement de table coulissante pour déplacer la table coulissante 262 et sa -20 chambre de soudage 108 entre sa première position ou position rentrée et sa seconde position ou position de soudage tout en assurant l'ouverture de la porte 214, le rappel du dispositif optique 204 de focalisation de faisceau laser et l'escamotage des doigts de repérage 316 et 319, ce qui permet à la table 262 de se déplacer Initialement, dans la phase 760, le code M établi dans la phase 708 du programme partiel représenté sur la figure 6 est exécuté pend nt le cycle d'Exécution d'Indicateur d'Appel 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 desoudage 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 sondage Ensuite, la phase 762 accède à la zone de sécurité 134 en avant de la chambre de soudage 108 devant être déplacée et, si cette zone est libre, la phase de soudage 764 actionne le moteur 470 d'entraînement -:uivant l'axe Z pour déplacer le dispositif optique 204 de Localisation de faisceau laser jusqu'à sa position de référence Ensuite, la phase 766 actionne les moteurs 294 et 296 d'entratnement suivant les axes X et Y pour déplacer les tables 290 et 292 de positionnement suivant les axes X et Y jusqu'à leur position centrale et jusqu'à leur position de référence ou position avancée, respectivement Ensuite, la phase 768 établit la SUSPENSION D'AVANCE pour arrêter les tables 290 et 292 de positionnement 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 La phase 772 actionne ensuite 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 181 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 9 tre chargée et,

dans l'affirmative, l'exécution du sous-programme d'appli-

cation VERIFIER ENVIRONNEMENT DANS CHMIBRE est appelée pour que l'atmosphère à l'intérieur de la chambre de soudage 108 soit, à coup sûr, d'une pureté suffisante pour permettre un soudage Ensuite, la phase 784 efface l'inducateur d'appel

de routines et l'indicateur de séquence avant de finir.

En se référant maintenant à la figure 7 C, on voit que l'on y a représenté le sous-programme d'application ETABLISSEMENT LARGEUR 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'impulsions laser possibles qui a été choisie dans la phase 728 du programme partiel représenté sur la figure 6 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 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 par appel du sous-

programme d'application SAFEPWR comme on va le décrire en détail en référence à la figure 7 I La phase 916 détermine 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 effectuée 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 178 A ce sujet, on remarquera que le CNC 126 associé et l'autre CNC 126 peuvent établir la largeur d'impulsion, l'autre CNC 126 adoptant la largeur d'impulsion établie par le CNC choisi ou CNC PRINCIPAL 226 Comme expliqué de façon plus détaillée dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre de "DISPOSITIF DE COMMANDE PAR CALCULATEUR Dt UN APPAREIL D'USINAGE A LASER", l'un 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 commande sélectivement la tension de décharge ou tension de sortie de sa source d'alimentation de 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 associée à chaque CNC 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 fréquence de répétition FREQUENCE REP, tandis qu'un réglage individuel de la tension de décharge ou

Z 53 ?Z 30

RESVOLT est recherché pour permettre un réglage individuel de chacun des faisceaux laser 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 sondage 108. En se référant maintenant à la figure 7 D, on voit que l'on y a représenté le sous-programme d'application EXECUTION CODE S, dans lequel un changemnent d'un code S dans la phase 728 du programme partiell ordonne l'exécution du sous-programme d'application EXECUTION CODE S

pendant le cycle de données de départ, conditionné préala-

blement, du programme de système de fonctionnement Les codes S déterminent la tension-de fonctionnement du laser et, en

particulier, la tension qui est appliquée aux lampes d'exci-

tation 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, dàns la négative, il est mis fin avant terme à ce sousprogramme 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 les limites, la phase 956 détermine la présence de l'indicateur M 98 qui est établi manuellement par l'opérateur poiur appeler, au cours de la phase 958, le programme partiel ETALONNAGE, comme in J Ciquw' sur la figure 7 A Ensuite, la phase 960 ordonne,c'est=àdize appelle l'exécution du sous-programme d'application ETABLI 3 SE' X'NT ECART NIVEAU PUISSANCE, comme décrit de façon plus complète en référence à la figure 7 F Enfin, la nouvelle valeur de code S est transférée au Registre-Tampon de Commande de Programme (PCB) à l'intérieulr cle la mémoire de

la CPU 560.

Le sous-programme d'application EXECUTTON CODE T est représenté sur la figure 7 E et est destiné à calculer les valeurs de la FREQUENCE REP ou fréquence (PRF) établie par le code T dans la phase 728 du programme partiel 700 de la

figure 6 B La phase 970 déclenche le sous-programmne d'appli-

cation EMCUTION CODE T eu examinant le Registre-Tampon de Commande deProgramme (PCB) de la mémoire de la CPU, et le sous-programme d'application EXECUTION CODE T est appelé et exécuté pendant le cycle de données de départ préconditionné du programme de système de fonctionnement pour déterminer si oui ou non la nouvelle valeur du code T peut être acceptée Dans la phase 972, la nouvelle valeur du code T est vérifiée avec des limites prédéterminées et, si ce code se trouve-à l'extérieur de ces limites, il est mis fin avant terme au programme d'application 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 numérique/analogique incorporé au système 592 de commande de laser Comme représenté sur la figure 5, le système 592 de commande de laser reçoit une sortie numérique sur la ligne marquée CHTOIX FREQUENCE IMPULSION, cette sortie numérique présentant une plage correspondante choisie de manière que le système 592 de commande de laser puisse engendrer une valeur analogique précise de la sortie numérique Ensuite, la phase 976 calcule la valeur de sortie numérique/analogique PRF (PRFOUT) en conformité avec l'équation indiquée, 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 SORTIE FREQUENCE IMPULSION de l'interface

562 isolée optiquement, au système 592 de commande de laser.

Ensuite, la phase 978 appelle le programme d'application VERIFICATION NIVEAU PUISSANCE SECURITE (SAFEPWVR),comme on va l'expliquer en détail en référence à la figure 71 La valeur calculée de la puissance de sécurité est comparée avec des limites connues et, si elle se trouve en dehors de ces limites, l'exécution du programme 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 au système 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-àdire si oui ou non la FREQUENCE REP d'impulsion du laser et la largeur d'impulsion sont choisies par ce CNC 126 et, dans la négative, une sortie ou branchement est effectuée à partir de ce programme d'application S'il n'en est pas ainsi, la phase 988 neutralise la sortie de fréquence d'impulsion choisie et la sortie de tension d'utilisation 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 appliqué, par l'intermédiaire de la sortie de niveau de puissance choisie, au système 592 de commande laser. Le sous-programme d'application ETABLISSEMENT ECART NIVEAU PUISSANCE LASER, représenté sur la figure 7 F, 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'Indicateur d'Appel du programme de système de fonctionnement Par exemple, lorsqu'il existe un changement du code S, le sous-programme d'application

EXECUTION CODE S est exécuté et, dans sa phase 960, le sous-

programme d'application ETABLISSEMENT ECART NIVEAU PUISSANCE LASER est appelé Lorsqu'il s'est produit un changement du code M, le code M M 70 est établi de manière à appeler de cette façon ce programme d'application D'une façon générale, le sous-programme d'application ETABLISSEMENT ECART NIVEAU PUISSANCE LASER obtient la tension d'utilisation basée 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 d'utilisation est la tension de sortie de la source d'alimentation 120 qui est appliquée à un circuit de formation d'impulsions au moyen duquel les tensions d'excitation de la lampe sont, engendrées Dans la phase 1002, la table de valeur d'écart se trouvant dans la mémoire de CPU est recherchée par les codes S, T and 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 d'utilisation La phase 1004 rend active la sortie CHOIX SORTIE NIVEAU PUISSANCE (voir figure 5) 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-hà-dire que la sortie DECLENCHEURS de 1 'inter-

face 562 isolée optiquement est mise en fonction Ensuite, la phase 1014 déclenche une temporisation pour permettre aux lampes d'excitation 186 d'atteindre une stabilisation avant d'être mises hors fonction au cours de la phase 1016 De ce fait, lorsque le sous-programme d'application EXECUTION SOUDURE AU LASER, comme on va le décrire en référence à la figure 7 H, e-st 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 7 H et est appelé par les codes M M 71 et M 72 établis au cours de la phase 728 du programme partiel et exécutés pendant le cycle C suivant d'Exécution d'Indicateur d'Appel Lorsqu'il est introduit dans la phase 1060, l'Indicateur d'Appel de sous-programme d'application est établi pour continuer d'exécuter le Cycle

d'Exécution Ultérieur d'Indicateur d'Appel Après l'introduc-

tion 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 systèmè 592 de commande de laser comprend quatre modules séparés, chacun de ceux-ci étant câblé et programmé de manière à commander l'une des soudures 32 d'intersection, des soudures 34 de fentes et de pattes, des soudures linéaires 30 d'angle ou des soudures linéaires 40 d'encoches Dans la négative, la phase

1063 affiche un "MESSAGE D'ERREUR" avant la sortie du programme.

Dans l'affirmative, la phase 1064 effectue une vérification pour déterminer si oui ou non l'Indicateur convenable a été établi antérieurement dans le sous-programme d'application VERIFICATION ENVIRONNEMENT CHAMBRE Dans la n(Igative, la phase 1066 appelle le sousprogramme d'application VERIFICATION ENVIRONNEMENT CHAMBRE pour déterminer de nouveau si ou ou non l'atmosphère à l'intérieur de la chambre de soudage 108 a été purifiée de telle sorte que sa teneur en

oxygène et en eau se trouve en dessous des 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 CNC 126 e 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 de l'intersection, doit être effectuée, tandis qu'un code M 71 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'encoches, 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 de positionnement suivant les axes X et Y pendant que le barreau 170 de laser émet une série d'impulsions formant le faisceau laser 178, tandis qu'unme 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,

ce code indiquant qu' une soudure ponctuelle doit être effec-

tuée, la phase 1074 ordonne une temporisation pour attendre que le système 288 de positionnement suivant les axes X et Y s'arrête avant de déclencher l'émission laser par le barreau de laser D'autre part, si un code M 172 est programmé, ce code indiquant qu'une soudure linéaire doit être effectuée, aucune temporisation n'est ordonnée, ce qui permet au barreau de laser de déclencher le soudage avant que ne commence le déplacement de la grille 16 de barre de combustibleo Ensuite, la phase 1076 effectue une vérification pour déterminer si ou ou non la tension appliquée aux lampes d'excitation 186 est conforme au progranmle 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-programme d'application ETABLISS Ek ENT ECART NIVEAU PUISSANCE LASER représentée sur la figure 7 F 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, c'est-à-dire applique le signal de commencement de soudure à ce systbme 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 huit secondes s'est écoulée et, dans la négative, affiche un message "Temps d'Achèvement d'Emission 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 sous-

programme 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 doit être effectuée, la phase 1094 ferme l'obturateur de décharge 190 et l'obturateur de sécurité BRI

212,avant de prendre fin dans la phase 1096.

Le sous-programme d'application VERIFICATION NIVEAU PUISSANCE SECURITE est représenté sur la figure 7 I et est exécuté pour calculer la puissance des lampes de laser exigée pour une FREQUENCE REP et une largeur d'impul- sion données, telleq que programmées par les codes T et les codes M M 55 à M 57, et pour la tension des lampes de paser telle que déterminée dans le sous-programme d'application ETABLISSEMENT ECART NIVEAU PUISSANCE LASER, comme expliqué précédemment en référence à la figure 7 Fo Pour l'exemple de système laser 102, c'est-à-dire de laser Rathyon modèle S 5500, le niveau de puissance de sécurité maximale est de l'ordre de 16 kilowatts 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 PUISSANCE SECURITE est introduit dans la phase 10 t depuis soit la phase 914 du sous-programme d'application ETABLISSEMENT LARGEUR IMPULSION LASER représenté sur la figure 7 C, soit la phase 978 du sous-programme d'application EXECUTION CODE T représenté sur la figure 7 E, soit la phase 1026 du sous-programme d'application ETALONNAGE LASER de la figure 7 G 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'impulsions d'après l'équation indiquée o la valeur de la FREQUENCE REP représente la fréquence d'impulsion programmée par la valeur de code T, l'ECART est obtenu à partir de la table de valeur 'ECART introduite par le sous-programme d'application ETABLISSEMENT ECART NIVEAU PUISSANCE LASER de la figure 7 F, et la pente est déterminée à partir de la courbe de la

figure 7 K Ensuite, la phase 1106 calcule une valeur inter-

médiaire VSQR en fonction de la largeur d'impulsion établie

par les codes M M 55 à M 60 et la valeur de la tension d'uti-

lisation (RESVOLT) Si VSQR est inférieur à l'unité, on sait que la puissance des lampes se trouve avant la limite maximale o désirée et une sortie ou branchement est effectué 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) d'après l'équation indiquée, en utilisant la valeur intermédiaire VSQR, et si BPFN est inférieur à l'unité, 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 maximal Dans la négative, ceci indique que les puissances des lampes dépasse la limite de sécurité maximale et, s'il en est ainsi, la phase 1114 calcule la puissance des lampes en fonction des valeurs de BPFN et PFNFACTR Si la valeur de la puissance des lampes est inférieure à la limite de sécurité maximale, une sortie ou branchement ou 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 Un 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 PUISSANCE

SECURITE, un retour peut 9 tre effectué à l'un des sous-

programme d'application suivant: ETABLISSEMENT LARGEUR IMPULSION LASER, EXECUTION CODE T, ou ECART NIVEAU PUISSANCE

LASER.

On a donc décrit un appareil commandé par ordinateur pour un usinage d'une pièce se présentant à titre d'exemple

sous la forme d'une grille de barres de combustible nucléaire.

Cette pièce est usinée suivant un mode choisi parmi une pluralité de modes d'usinage, chaque mode présentant des paramètres distincts d'émission laser en ce qui concerne la puissance, la fréquence et la largeur d'impulsion Plus spécifiquement l'appareil commandé par ordinateur est programmé de manière àb prendre des mesures du niveau de puissance du faisceau laser émis et à utiliser ces mesures pour étalonner, c'est-à-dire régler, la source laser pour chacun de ses modes d'usinage De ce fait, la source laser est commandée par l'ordinateur-au cours d'une séquence de phase d'émission laser de manière que chaque mode de soudage soit effectué à un niveau de puissance précis pour chaque ensemble de paramètres Comme expliqué ci-dessus, la source laser comprend des lampes d'excitation excitées par un circuit de formation d'impulsions auquel est appliquée une tension d'utilisation ou tension de décharge réglable de manière que l'on obtienne une émission laser au niveai de puissance programmé En particulier, un écart est

déterminé pour chaque-mode d'usinage et une tension d'uti-

l isation correspondante est calculée-pour ce mode, grâce à quoi le faisceau laser émis à la largeur et la fréquence de répétition d'impulsion désirées se trouve au niveau de

puissance programmé.

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.

I DENTIFICATION DES REFEFNENCES N Ut MRIUQUES t UTILISEES SUR LES DESSINS

LEGENDE REF NO FIGURE

NIVEAU PUISSANCE <LIMITE M 116 71

L 'AUTRE CNC 126 b 5 B

TABLEAU FONCIPION MACHINE 130 5 A

CEAVIR ALPHA-NUMOEPTQUE 131 5 A

TABLEAU D'AFFICHAGE DU DISPOSITIF D 'AFICHZ 4 GE A

LASER 132 5 B

CPT' 133 5 A

THROPL 218 5 A

MECANISME D'OUJVERTURE DE PORTE 234 SB

MOT'EUR D' EN''TPAINEMENT DE TABLE COULISSANTE 266 5 B

DISPOSITIFS DE REPEIRAGE AVANT ET ARPEIMR 284 SE

DISPOSITIFS DE REPEIRAGE AVANT ET ARPIERPE 286 5 B

IIRAE"" 388 5 A

INTPPIPTEJRSDE PROXIMITE 402 a-e SA* DE'CTETJR D 'Ht JMIDITE 410 SA

DISPOSITIF DE CCO 4 MANDE D' ECOULEMENT I-SSIQUE

(CHAMBRE) 484 SA

DISPOSITIF DE COMMANDE D'EFCOULEMENT MASSIQUE

(DISPOSITIF DE St JPPORT) 486 SA

DISPOSITIF DE COMMANDE D 'ECOULRENT MSSIQUE

(LENTILLE) 488 SA

SOI\DE DE DETECTION D' OXYGENE 496 SA

SYSTEM DE REMIDISSEMENT PAR EAU LASER 520 SB

'UT Ir JITE DE TRAITEMENT CENTRALE (CPU) & MEMOIRE 560 SA INTEFACE D 'ENTROESET DE SORTIE 5 N Uff EEIQUES ISOLEE OFTI Qi UEMENT 562 SA INTERFACE D'ENTREES Fr DE SORTIES NUMERIQUES

ISOLEE OPTI PUEMENT 564 55 A

TABLEAU POUR LA C("IIANDE ET L' ENT NEI 4 NT SUIVANT

AXE X 566 SA

TABLEAU POUR LA COMMANDE Fr L 'ENTRANEMENT SUIVANT AXE y 568 SA TABLEAU POUR LA COMMANDE Fr L' ENTRAINEMENT SUIVANT

AXE Z 570 SA

VOLU Ilr EM NUMERIQUE 578 SA

VOLTMETRE NUMERIQUE 580 SA

2532230 O

IDENTIFICATION DES'REFERENCES NUMERIQUJES UTILISEES SUR LES DESSINS

LEGENDE

SYSTEME DE COMMANDE DE ILASER.

MISE CNC EN MMOE AUTOM 4 ATIQUE

APPEL PROGRAMME PARTIEL

ECEMEN BOUX Jo "DEMARRAGE CYCLE"l

CODE "M' DECHARGEMENT CHAMBRE APPELLE CE SOUS-

P Je GRAQME D'APPLICATI<lN, APMRT El T ATIENTE

CHARGEMENT 2 GRILLE SUR DISPOSITIF DE SUPPORT

ENFONCEMENT BOUIOE "DEMARRAGE CYCLE"

APPEL Sc OJS-PPOGRAMME CHARGEMEN/DECHARGEMENT ET

VEIIFICATION ENVIRCNNEMENT CHNWBE, CODE "M'

APPELLE CES SOUS-PROGRAMMES

ENTAINEMENT EN RO)TATION DISPOSITIF SUPPORTF

APPEL SOUS-PRCGRAMME APPLICATION POUR

SURIVEILLANCE ENVIRONNEMENT CH-AMBRE O 02 & H O

DEPLACEMNT CHAMBRE ET LENTILLE JJUSQU 'AUX

COORDONNEES INITIALES X,Y et Z DE SOUDURE,Affl ET

OPERAT'EUR FOCALJISE LENTILLE ET ALIGNE GRILLE

ENFCEMNT Ba UTON "l DEMAPAG CYCLE"l INTRODUCTION ECARTS X, y E Tl Z

REGLAGE SYSTEME LASER

1) NIVEAU PUISSANCE (CODE S)

2) FREQUENCE IMPULSION (CODE T)

3) LARGEUR IMPULSION (CODE M)

4) TYPE SOUDURE (CODE M)

APPELLE SOUS-PROGRAMME APPLICATION CORRESPONDANT

PBGLAGE SYSTEME LASER-

IEGLAGE DEBIT ARGON POUR SCMXJDA (CDE 14)

EXCE)UTION SOU Dl URE LASER

APPEL, PROGGPAMES D'APPLICATIONW

1) APPEL POUR MIROIR

2) MISE EN POSITION MIROIR

3) VERIFICATICN Y-OUVEMENT

*4) LIBERATION LI$ER

5) ATI'INDRF POUR "OPERATJICN LASER A Ca EVEZ"

REF NO.

728 ' 730 '

FIGURE

B 6 A 6 A GA 6 A 6 A 6 A 6 A 6 A 6 A 6 A 6 A 6 B 6 B 6 E 7 A 6 B

732 6 B

VCLUETM NUMER Iffl T ','r EM DE BMDE EN PAPIM

DOUBOE ENTRAINEMENT DE BAME MAGNETIQUE

INT 15 TACE POUR 1-n CRO-ORDINATEUR IN Il Ejl(b OE PCUR BAME VM IQUE A A A A A

SL 7,9 L

úIL OSL

SL SLL

GL -LL

úIL ZLL

E OLL-

úIL 89 L

SL 99 L

SL 9 L

úIL Z 9 L

GL 09 L

DL 69 L

VL 65 L

VL 95 L

VL 99 L

VL_ SL

VL ZGL

VL OSL

ú 19 t PL

ú 19 ZL

99 OL

ú 19 RúL

99 -9 úL

út 9 SEL 99 c L âîEîa -ON -M smisslq(i Sm mg EDRVAV NOISN Sd Sfl S NDII Vd= (amd=s lew unod) rim Idu s Woci smod auciiowdni x SMVSSITDD amoci W=M i DIOCI usssimv ( 18 x) =a= skm no (ZSK) lm Ikmjm sas A x wVss Il MOD maod ièmauvliim x sinvssiurm wiúlldil SDVMIE=IOCI UR&TIMS rliv Avu SG aisoa SM Oc I MMD-t ElAM M 9-Me AV NOISNIc I Sn S JNIESS Iq RVM MN Oq C Ud X SXV (Z mum MN A-X aliavil INMNMIJJI Sod WNM Egm moiilisodvnôsw == iblgws A=S sirdroes mz N Diiviiiiaaâ,rmciiv uagiv Di OE\u airisvi H Imdav U EMIGNI MOIUL-MU = 70 JNVGN Ud NOIEDMOE " 90 L q SV Hcl swoo av irmvia (Zgw " 19 w) ii SCOD uvci rmciiv ( 86 W) N saob ililiclcLM unsm Wdo 2 DVNM 7 NJS NOIMD Ir ICIC Td SNK Td E)O Ud-SúIOS r Md CIV siici-owa Hu Ulis msr I rriwsivj ICEDMICI uma == ussiqvl-oe mlmffl D J&IDED Uffmcl SWAD 2 D Va UMClsi NOIMS JN 3 HMNO&\U 99 VNNYIVM r MDI Vcl SEW Vd D Md r Mdc TV ani 5 ij V&DJàm SGON M 3 WMS-Ts asiw a TU-d D Jè "UMMUVM NOIJIS Oc ECI VfÈSa C MIGWM IMDMV Ic MCI

USSYI NDIJ DNDI SUOH SSIR

èl ssiméim sui-imos Sa MOEWS sa sadu swi sfm a Wl In S -MMGMS Sd M M Od W SSGOD NMWXR "I Tdd V c 3 maam rii-J Ss I mm Gaos SIG sdm SD

1-1 SCIOD NOIIVDIMM

(ÀX) a RNAMS t RMCMS NOIIIS Od VillÈSúW =&J Jk MEDV Ic MCI sassiriiin SSDN Tiz- ImSacl MOIMDIJILLEicli si Ol -Md IV ='VDIW JâVC Md Wn= " 22:L SS-V-Hcl S-d MD fl'V I'UUJS ( 6 SW-i 9 N) N SHGOD U Vd Wcld V CWJIIOU SG M Nalf ORS MSIVDIW iz WCICT Vdfmlv Diw Jx Dmld Z

DL 016

SL ML

2532230 O

IDENTIFICATIONI DES REFERENCES'NU=QI UES'UTILISEES SUR LES DESSINS

LEGENDE RJEF NO FIGURE

ACCES ETPRJPC CODE M DANS ENSEMBLE

COMMUN DE DONNEES 912 7 C

VERIFICATION NIVEAU PUISSANCE SECURXTE (PMR

SECURITE) 914 7 C

NIVEAU DE SECURITE 916 7 C

ETABLISSEMNT' MIâlffl AMRET,EN Ec UTION DE PROGRAMME '918 7 C

PART'IEL

ETABLIR DE NOUVEAU SORTIES PUISSANCE (PW) 920 7 C

EI'ABLIR SORTIEl PUISSANCE (PW) CHOISIE' 922 7 C APPEL PAR CHANGEMENT DE VAIEUR CODE M, ENE Ct TE PENDANT CYCLE IDONNe S DEPART' PRECONDITICNNE 950 7 D

CODE S DANS LIMITES 952 7 D

ARRET' AVANT TERME, AFFICHAGE M'ESSAGE ALRMOE 954 7 D

VERIFICATION INDICATEUR M 98 956 7 D

APPEL PROJGA 41 ME MACHINE ETALCNNAGE 958 7 D

APPEL PROIGRAMME MACHINE REGLAGE NIVEAU PUISSANCE

ETABLIT PAR CODE M-M 70 960 7 D

NOUVELLE VALU CODE S TRANSEEREE A REGISTRE TAMPON

(PCB) DE CCMANDE PX)GRAMME 962 7 D

APPEL PAR CHANGEMENT DE VALEUR CODE T, EXECUTE

PENDANT CYCLE DONNEES DEPART Pr OECCMITIC 1 NOE 970 7 E

CODE T DANS LIMITES 972 7 E

ARRET AVANT TERME, AFFICHAGE MESSAGE ALARME 974 7 E

DETIERMINATION PLAGE PRF (FREQUENCE REPEITITICN IM-

PULSIONS) 974 7 E

CALCULE Ri: PRF OUT =<FS OUT -CODE T) /PLAGE 976 7 E VERJI'ICA Te I Cl N NIVEAU PUISSANCE SECURITE (Sa FEPW) 978 7 E

NIVEAU SECURITE 980 7 E

AFFICHAGE MESSAGE ALAROE,AMRRET EKECUTION DF PROGRADM 98

NEUTRALISER, SORTIE DECLENCHEUR, IJTES TASER 984 7 E

CE CNC EST-IL PRINCIPAL ? 986 7 E

NEU'TRALISER SORTIES D/A PRF' ET TENSICINT UTTLISAICN 988 7 E

EABLISSEWMEI PLAGE PIT ET' TEN$I Ct UTILISATICN 1 990 7 E 3.5 APPEL PAR OCDE M(M 7 O)W El A 131 Z AU COURS PIASE 960, Ex Ec 2 UTION PENAN Tr CYCLE Ex WWCNTI INDICATEUR APPEL ioeo 7 F

2532230 '

IDETIICATICN DES REFERECES NUMERIQUES t UTILISEES SUR LES DESSINS

T MMDE REF NO FIGURE

RIEMORCE TABLE POJR CODE S, T ET M DESTINES A

NIVEAU PUISSANCE, FREQUJENCE ET P W (LARGEUR

IMPULSICIN) POUR OBTENIR TENSION LAMPES 1002 7 F

VALIDER SORTIE TENSION LAMPES 1004 7 F

TMOR Ir SATION 1006 7 F APPELER OPTENTION L As ER,POSITIC N El ME MIRO)IR Ca 4 MMUIATIO Nq FAISCEAU 1008 7 F VERIlCA Ioe TE Ns SICN LAMPES 1010 7 F MET Tl IRE EN SERVICE CKI DI Il HEBAMPES 1012 7 F

TEM 4 PORISATION 1014 7 F

SORTPIE 1016 7 F

CALCUL 9 ENSION UJTILISATICN (RFSVOLT) BASE SUR CCODES

S, T ET SUR P W.

1) FATU IZI O 4 INIMPULSIONS (PFNFACTR)

2)PENOLTR = ( ME UF 1

2) RESVCPW 'PFF LTT FREQREP 1022 7 G

CADRER RESVOLT POUR D/A DE SYS Il Efl IASER 1024 7 G

VEPJIEIATION NIVEAU PUISSANCE SECURITE (SAEPWR) 1026 7 G

M 4 ISE SOUJS TENSICN CIRCUIT FO Ri MATION IMPULISIONS 1028 7 G T 9 MORISATO Nic 1030 7 G APPEL Coef E Il T Ias N LASER,POSITIOENFEMII MIROIR MUTATION

FAISCEAU 1032 7 G

LAMPES LASER FN FONCTIO Ni 1034 7 G AOEICE*Nf En T L Al AEM 1036 7 G

MISE FN FWCNWICN CKT DECLENCOEURS LAMPES 1038 7 G

OUVERTURE CETU 1 ATEUR DECHARGE 1040 7 G

JJU)EJMITE O 13 JP 7 MlER ESO Ei NTEUR, ff 1042 LASER SUR Tffl WOPIT 1 X 2 7

ATTENTE FIN TEMPS EMISSION WAER,FE 1 RMRUEM OBTURATEUR

RESC Aer UR,ACXES A INSTRUJM Eff le UM NIVBAU PUISSANCE,

CONVERSION A/D) 1044 7 G

PUISSANCE ME St JME + 2 1 WTS -1046 7 G

MEWRISATIO VALEIJR FCART DANS TAU 3 LE 1048 7 G

6 èm BOUCLE 1050 7 G

IDENTIFICATION DES REFERENCES NUMERIQUES UTILISEES

SUR

LEGENDE R

ACTIONNEMENT ALARME

CALCULER MD 53: 53 = 52 PUISS ES + 52

APPEL PAR CODES M (M 71,M 72) ETABLISAU CCURS PHASE

728 DE PROGRAMME PARTIEL;EXECUTION PENDANT

INDICATEUR APPEL SUIVANT;EXECUTION CYCLE LORS

INTRODUCTION,INDICATEUR APPEL PROGRAMME MACHINE

EST ETABLI POUR REEXECUTION LORS CYCLE EXECUTION

INDICATEUR APPEL SUIVANT

MODE LASER A-T-IL ETE CHOISI ?

AFFICHAGE "MESSAGE ERREUR"

INDICATEUR CONDITIONNEL "CONVENABLE"ETABLI AU COURS

PHASE 882

NOUVEL APPEL VERIFICATION ENVIRONNEMENT CHAMBRE

POSITIONNEMENT MIROIR COMMUTATION FAISCEAU

APPEL OBTENTION LASER, OUVERTURE OBTURATEUR DECHARGE

CODE M M/71 A-T-IL ETE ETABLI ?

A'TTENTE POUR DEPLACEMENT TABLE X-Y (SOUDURE PONCTUELLE)

VERIFICATION TENSION LAMPES

VERIFICATION INDICATEUR ETAT LASER

1) TEMPERATURE ET DEBIT REFRIGERANT LAMPES

2) I & V ALIMENTATION LAMPES

3) OUVERTURE PORTE ARMOIRE

CKT DECLENCHEURS MIS EN FONCTION PAR PHASE 1012

AFFICHAGE MESSAGE ALARME CKT DECLENCHEUR NON EN

FCONCTION

DECLENCHEMENT LASER PAR MISE EN FONCTION MODULE

COMMAVNDE OBTURATEUR

ATTENTE POUR FIN EMISSICN LASER

TEMPS EMISSION > 8 SEC.

AFFICHAGE MESSAGE ALARME "FIN _TEMPS D'EMISSION LASER

CODE M (M 71) EST-IL ETABLI ?

FERMETURE OBTURATEURS DECHARGE & BHR

LIBERATION & DEVERROUILLAGE LASER, SORTIE

ENTREE

OBTENIR CODE T A PARTIR REGISTRE TAMPON (PCB) DE

COMMANDE PROGRAMME

LES DESSINS

EF NO FIGURE

1052 7 G

1054 7 G

108 4

7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 H 7 I

1102 7 I

2532230 O

IDENTIFICATION DES REFERENCES-NUMERIUES UTILISEES SUR LES DESSINS

L&EGEDE REF NO FIGURE

CALCULEPR PFNFAC'TOR

(PENTE -FROQUENCE PEP + ECART) /100 1104 7 I

CALCULER:VSQR = (l PESVLT PW)/100 1106 7 I

VSQR -'1 1108 7 I

CALCULER: X 7 PFN = (VSQR -FREQUENCE REP) /100 1110 71

XTPFN < 1 1112 71

CALCULER: PUISSANCE LAPPE=

(VPFN -PFNFACTR) /100 1114 71

AFFICHAGE MESSAGE ALARME, APPET AUTOEMTIQUE 1118 71

Claims

REVENDICATIONS

1 Appareil pour l'usinage au laser d'une pièce à usiner en une séquence d'au moins une première et une seconde opération d'usinage au laser, cet appareil comprenant: un laser dont la puissance de sortie peut être commandée; un système optique pour diriger un faisceau laser sur la pièce à usiner; un agencement de mesure de puissance laser pour mesurer la puissance dudit faisceau laser; caractérisé par un circuit de commande couplé audit agencement de mesure et audit laser et comprenant un circuit d'étalonnage sensible à la puissance mesurée du faisceau laser dirigé pour fournir le signal de commande destiné à chacun desdits premier et second modes d'usinage en fonction de la puissance mesurée

et d'un premier et second ensemble de paramètresde laser.

2 Appareil suivant la revendication 1, caractérisé

par le fait que ledit laser peut être excité de façon com-

mandée pour émettre le faisceau laser en une série d'impulsions commandées. 3 Appareil suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que chacun desdits premier et second ensembles de paramètres de laser comprend un paramètre

représentant le niveau de puissance désiré du faisceau laser.

4 Appareil suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que chacun desdits premier et second ensembles de paramètres comprend des paramètres représentant la largeur d'impulsion ainsi que la fréquence des impulsions laser commandées. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit circuit de commande comprend un moyen pour comparer la puissance mesurée du faisceau laser dirigé avec la valeur du paramètre programmé représentant le niveau de puissance, cela de manière à fournir un signal représentant

la différence entre cette puissance et cette valeur.

6, Appareil suivant l'une quelconque des revendica-

tions précédentes, caractérisé par le fait que ledit premier mode d'usinage correspond à un soudage ponctuel de la pièce à usiner et le second mode d'usinage correspond à un sondage

linéaire de la pièce à usiner.

7 Appareil suivant l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il

comprend un moyen pour disposer ledit agencement de mesure entre une première position, dans laquelle ledit agencement de mesure intercepte le trajet du faisceau laser pour effectuer une mesure du niveau de puissance du faisceau

laser, et une seconde position éloignée du faisceau laser.

8 Appareil suivant l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé par le fait que

ledit circuit de commande comprend une mémoire et un circuit pour déterminer une tension d'utilisation relative à chaque mode d'usinage en conformité avec son ensemble de paramètres et pour emmagasiner les tensions d'utilisation déterminées

dans une mémoire.

9 Appareil suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit circuit de détermination détermine la tension d'utilisation en conformité avec une fonction déterminée de façon empirique d'après les caractéristiques

d'un circuit de formation d'impulsions.