Brevet FR2076135A1 — publié le 19711015

i 2076135 La présente invention a pour objet un nouveau procédé de fabrication d'ensembles de grilles électroniques, par usinage à décharge électrique. L'invention se rapporte plus particulièrement à un procédé perfectionné pour découper des ouvertures alignées radialement, selon plusieurs 5 espaces de grilles concentriques et espacés radialement, utilisant la combinaison d'un écoulement de fluide extérieur sur l'ensemble de grilles, et d'un écoulement de fluide intérieur entre les espaces de grilles, pour supprimer les particules produites pendant le découpage des ouvertures. Un procédé antérieur de fabrication d'un ensemble de grilles 10 de tube électronique par usinage à décharge électrique est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2.980.984 de M.B. Shrader et al. Ce brevet décrit un procédé dans lequel les ouvertures sont découpées selon des espaces de grilles espacés radialement, l'assemblage des grilles étant réalisé par usinage à décharge électrique. L'ensemble des grilles est immergé dans un 15 fluide circulant, et la circulation de ce fluide supprime les particules produites pendant la phase de découpage. Un autre procédé de l'art antérieur d'usinage par décharge électrique des ensembles de grilles utilise la combinaison du fluide circulant et d'un courant de fluide immergé, dirigée vers la région de découpage pour supprimer les particules. 20 Théoriquement, les procédés de l'art antérieur sont supposés supprimer toutes les particules produites lors du découpage des ouvertures. Cependant, dans la pratique, le fluide circulant tourbillonne autour de l'ensemble des grilles, et il existe des zones où le fluide stagne, ou des zones à écoulement de fluide très limité, dans les chambres comprises entre 25 les espaces de grilles. En outre, les particules supprimées ont tendance à retourner dans la région de découpage, et dans les chambres internes, sous l'effet des écoulements tourbillonnaires du fluide, et à interférer avec le procédé de découpage. Il est souhaitable que les ouvertures produites dans la 30 grille de commande et la grille-écran présentent des surfaces de paroi alignées avec précision dans une direction radiale. La présence de particules conductrices dans le fluide, dans la zone de découpage, crée quelquefois des trajets de tension déplacés depuis l'électrode de découpage, à travers les particules, et vers l'espace de grilles. Il en résulte un découpage non uniforme, 35 et des trous, des bavures, ou autres discontinuités dans les parois des ouvertures des grilles. Les discontinuités de ces parois entraînent un mauvais alignement radial des ouvertures. Ce mauvais alignement interfère 71 01162 2 2076135 avec l'émission rectiligne entre la cathode et l'anode, et permet à cette émission de frapper les parois de la grille-écran. L'émission d'électrons frappant les parois de la grille-écran augmente le courant de grille-écran, et diminue l'efficacité de fonctionnement du tube. Par conséquent, la 5 mauvaise évacuation entraîne non seulement la présence de corps conducteurs étrangers dans le tube électronique terminé, mais encore affecte la phase de découpage. Selon l'invention, le procédé de fabrication d'un assemblage de grilles de tube électronique consiste à monter au moins une série d'espaces 10 de grilles cylindriques minces concentriquement, et isolés les uns des autres, ces espaces.définissant des chambres entre eux, et une chambre centrale interne. Une série au moins d'ouvertures alignées radialement est alors découpée dans ces espaces par usinage à décharge électrique, tandis que des petites particules de matériau sont produites. Ces petites particules produites 15 pendant l'opération de découpage sont supprimées en dirigeant des courants de fluide vers chacune des chambres. Au contraire des procédés antérieurs, le procédé de l'invention consiste à diriger de façon continue des écoulements externe et interne de fluide vers les chambres définies par les espaces de grilles, et 20 au moins dans la région de découpage des ouvertures. Ceci permet de supprimer rapidement les petites particules métalliques produites pendant le découpage des ouvertures. La suppression de ces particules élimine l'amorçage d'arc non uniforme de l'électrode qui se produit lorsque les petites particules ne sont pas supprimées dans la région de découpage. Ceci permet de réaliser 25 un découpage plus uniforme, et des parois lisses, ainsi que des ouvertures pratiquement sans bavures, et améliore par conséquent l'efficacité du tube. Si les écoulements proviennent de fluide à recirculation, des filtres doivent être utilisés. Ce procédé entraîne également une économie car il permet de 30 découper des ouvertures successives d'un ensemble de grilles en série, et de façon continue, et à une vitesse plus rapide que celle des procédés antérieurs. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel : 35 - la figure 1 est une vue en coupe d'un tube électronique comportant un ensemble de grilles électroniques réalisées par le procédé, de l'invention; 71 01162 3 2076135 - la figure 2 est une vue agrandie en coupe le long de la ligne 2-2 d'une partie du tube représenté sur la figure 1, représentant les trajets d'émission; - la figure 3 est une vue partielle en coupe d'une machine 5 à décharge électrique utilisée pour fabriquer les ensembles de grilles électroniques par le nouveau procédé de 1'invention; - la figure 4 est une vue partielle en coupe d'une fixation à deux positions, pour la fabrication simultanée de deux ensembles de grilles électroniques par le procédé conforme à l'invention; 10 - la figure 5 est une vue latérale en élévation de la fixation de la figure 4; - la figure 6 est une vue en plan partielle du dispositif de commande de cycle utilisé pour la fabrication en continu des assemblages de grilles électroniques par le procédé conforme à l'invention; 15 - la figure 7 est une vue en coupe du dispositif de commande de cycle représenté sur la figure 6; et - la figure 8 est une vue en coupe agrandie de l'assemblage de grilles du tube représenté sur la figure 1, comportant des flèches représentant la direction de l'écoulement du fluide diélectrique. 20 La figure 1 représente un tube électronique 10 comportant une cathode cylindrique 11, une grille de commande 12, une grille-écran 13 et une anode 14, toutes concentriques. La cathode 11 comporte un manchon tubulaire ayant à une extrémité un revêtement d'émission 15 et à l'autre extrémité un rebord radial 16 muni à sa périphérie d'une partie axiale 25 tubulaire 17. Le rebord 16 et la partie tubulaire 17 doivent être montés dans une coupelle 18 destinée à recevoir la cathode, de façon que cette cathode puisse s'insérer dans le tube espacé de la grille de commande 12, après l'assemblage des parties d'enveloppe à vide du tube. La grille de commande 12 et la grille-écran 13 comportent, respectivement, des parties 30 cylindriques 19 et 20, à activité électronique, des supports tubulaires coniques 21 et 22, des rebords radiaux 23 et 24, et des contacts de borne tubulairesextérieurs 25 et 26. L'anode 14 comporte vin élément en forme de coupelle placé au-dessus de ]a cathode et des grilles, et entourant celles-ci. Un tube métallique 27, brasé au sommet de l'anode 14, est utilisé pour 35 l'évacuation du tube 10. Ce tube 27 est scellé, par exemple par soudage à froid, après l'évacuation. Un élément de chauffage 28 est placé dans la cathode 11, près du revêtement d'émission 15. La cathode 11, la grille de commande 12, 71 01162 4 2076135 la grille-écran 13 et l'anode 14 sont toutes espacées l'une de l'autre, par une série d'anneaux en céramique 29, 30 et 31 fixés respectivement aux rebords radiaux de ces éléments. Un radiateur chauffant 32 est placé concentriquement à l'anode. 5 Pendant le fonctionnement du tube 10 représenté sur la figure 1, les électrons émis par la cathode 11 se déplacent généralement dans une direction radiale vers l'anode 14, traversant les ouvertures alignées radialement de la grille de commande 12 et de la grille-écran 13. Les bavures et les discontinuités des parois d'ouvertures obligent les 10 électrons émis à venir frapper les parties conductrices de la grille-écran 13, accroissant ainsi le courant de grille-écran. L'élimination des bavures et discontinuités permet aux électrons de passer à travers les ouvertures de la grille de commande 12, à travers les ouvertures de la grille-écran 13, et de ne pas se diriger vers un élément conducteur. La figure 2 représente 15 l'alignement radial entre la partie à activité électronique 19 de la grille de commande 12, et la partie à activité électronique 20 de la grille-écran 13. La grille de commande 12 et la grille-écran 13 sont tout d'abord montées espacées l'une de l'autre. Un assemblage de grilles est constitué d'au moins une grille de commande 12, une grille-écran 13, et un 20 isolant annulaire de séparation 29 coaxial aux deux grilles. Des ouvertures peuvent être découpées dans l'assemblage de grilles conformément à un nouveau procédé qui sera décrit ci-dessous. La figure 3 représente une machine à décharge électrique 33 bien connue de l'homme de l'art. Cette machine comporte un châssis principal. 25 34, un support d'outil fonctionnant verticalement 35 et deux électrodes de découpage 36, une table de travail 37 supportant une cuve 38 qui contient le fluide diélectrique, et un dispositif de commande électrique (non représenté) . Une fixation 39 de l'assemblage de grilles, telle que représentée sur les figures 4 et 5, est montée dans la cuve 38. Un dispositif de commande 30 de cycle 40, monté sur le support d'outil 35 de manière à fonctionner lorsque ce support se déplace, est représenté sur les figures 6 et 7. La fixation 39, représentée sur les figures 4 et 5, comporte un châssis 41 sur lequel tournent deux mandrins de grilles 42. Chaque mandrin 42 comporte un dispositif d'arrêt 43, un moyeu 44 et un arbre 45. Le dispo-35 sitif d'arrêt 43 et le moyeu 44 sont embrayés à l'aide d'un filetage 46. Le dispositif d'arrêt 43 comporte une partie plate 47 en forme de rondelle en contact avec le bord radial 24 de la grille-écran 13, et une portion 71 01162 2076135 conique 48 se conformant à la partie tubulaire 22, et espacée de celle-ci. Le moyeu 44 comporte une partie annulaire 4f 58 de cadrage de grille actionnée par un ressort comporte un disque 59 dont le diamètre décroît et une tige 60, dont l'extrémité 61 est élargie. La tige glisse dans la buse 52, et un ressort 62 placé entre la buse 52 et l'unité 58 maintient cette unité en extension. Deux engrenages 63 de même diamètre 15 et de même nombre de dents sont montés sur l'extrémité de faible diamètre 51 de chaque arbre 45. Un disque à divisions d'indexation 64 est également monté sur la partie 51 de faible diamètre d'un arbre 45. Un levier 65 pivote sur le châssis 41 en un premier point 66. Un dispositif de verrouillage 67 est fixé à une extrémité du levier 65 et s'engage avec le disque 64. Une biellette 20 d'indexation 68 est fixée au levier 65 en un second point 69. Cette biellette 68 s'engage avec le disque 64 à l'aide d'un ergot 70. Un ressort 713 fixé entre la biellette 68 et le premier point 66,maintient l'ergot 70 engagé avec le disque 64 durant l'indexation, et permet le repositionnement de l'ergot après l'indexation. Une butée 72 est fixée au châssis 41 pour 25 limiter la course du levier 65 et obtenir une rotation angulaire correcte du disque 64. Un premier cylindre pneumatique 73 pivote entre le châssis 41 et le levier 65 en un troisième point 74. Le dispositif de commande de cycle 40,représenté sur les figures 6 et 7, comporte un boîtier 75, un dispositif de commande du mouvement 30 de l'outil 76, un compensateur d'usure de l'outil 77 et un dispositif de commande du cycle d'indexation 78. Le dispositif de commande du mouvement de l'outil 76 comporte une tige de contact 69 montée sur le support d'outil 35. La tige de contact 79 est fixée à un bloc de montage de commutateur 80, et est guidée verticalement sur une première paire de tiges de guidage 81. Le 35 dispositif de commande de course comporte un "commutateur-chercheur" 82 monté sur le bloc 80, et un dispositif d'actionnement réglable à fentes 83. Le compensateur d'usure de l'outil 77 comporte un bloc d'actionnement 84 71 01162 2076135 guidé verticalement sur une paire de tiges de guidage 85 et se déplace verticalement â l'aide d'une vis guide sans fin 86. Un disque 87 est fixé à l'extrémité supérieure de la vis sans fin 86, tel que représenté. Un levier coudé 88 pivote à l'extrémité de la vis 86. Un cliquet 89 est 5 relié à un quatrième point 90 à une extrémité du levier et un second cylindre pneumatique 91 est fixé au levier coudé 88 au cinq'uième point 92. Le dispositif de commande de cycle et d'indexation 78 comporte un commutateur d'indexation 93 fixé au bloc 80. Une butée réglable 95 commande la course du levier coudé pour régler l'usure de l'outil. 10 Lorsque la machine 33 est. utilisée pour découper les ouvertures dans les espaces de grilles, l'assemblage de grilles est monté dans la fixation 39 et immergé dans une cuve remplie d'un fluide diélectrique. L'électrode de découpage 36 est placée près de l'extérieur de l'espace, dans . la position correspondant à l'ouverture souhaitée. Une tension puisée en 15 courant continu est appliquée entre l'outil et l'espace de grilles. Lorsque l'outil est placé près de l'extérieur de l'espace, une série de décharges électriques fait évaporer ou corroder une partie des espaces de grilles sur une surface directement opposée et correspondant à la forme de l'outil. Pendant le découpage, les décharges électriques entraînent la production de 20 particules à partir de l'électrode de découpage et des espaces de grilles. Pendant le découpage, il est important que l'outil découpe pratiquement dans la même position radiale pour chaque ouverture d'un assemblage de grilles. Le compensateur d'usure de l'outil fait avancer celui-ci pendant chaque indexation, d'une certaine quantité, pour compenser l'usure. En un 25 montage, l'usure moyenne de l'outil est d'approximativement 0,023 cm pour chaque série d'ouvertures. La fixation 39, représentée sur les figures 4 et 5, est placée dans la cuve 38, et deux assemblages de grilles sont chargés dans les mandrins 42. Ceci est accompli en retirant le dispositif d'arrêt frontal 30 43, en plaçant l'assemblage de grilles sur l'unité de centrage 58 et en déplaçant à la fois cette unité 58 et l'ensemble de grilles, pour placer le rebord 25 sur la partie annulaire 49. Le dispositif d'arrêt frontal 43 s'engage alors avec le moyeu 44 à l'aide du filetage 46, et fixe l'assemblage de grilles dans le mandrin 42. La fixation 39 est alors immergée dans une 35 cuve de fluide diélectrique sur la machine 33. L'unité de centrage 58 peut ne.pas être utilisée. 71 01162 2076135 Deux électrodes de découpage 36, placées dans un support d'outil commun 35, sont maintenues verticalement sur les assemblages de grilles montées dans chacun des mandrins 42. Les électrodes 36 avancent verticalement pour former une série d'ouvertures alignées radialement dans chaque assemblage 5 de grilles. L'électrode a une course de découpage d'environ 0,5 à 0,7 cm pour la formation d'une série d'ouvertures. Après le découpage d'une ouverture dans chaque grille, les électrodes 36 se rétractent dans une position radiale déterminée par le dispositif de commande de cycle 40. La rétraction des électrodes actionne le dispositif 40 pour l'indexation angulaire de l'assem-10 blage de grilles, et le repositionnement des électrodes 36 pour compenser 1'usure. Après le démarrage du procédé en continu, la tige de contact 79 suit le mouvement des électrodes 36. Après avoir atteint une certaine distance radiale, le commutateur 82 relie à la terre la tension des électrodes 15 36 et celles-ci se rétractent depuis l'assemblage de grilles.^près larâraction des électrodes, le commutateur d'indexation 93 actionne le premier cylindre pneumatique 73 pour indexer angulairement l'assemblage de grilles et, actionne le second cylindre pneumatique 91 pour faire tourner la vis-guide sans fin 86. Le déplacement de cette vis 86 fait avancer les électrodes 36 pour compenser 20 l'usure de ces électrodes qui peut se produire pendant la formation de chaque ouverture. Le commutateur-chercheur 82 est alors inversé pour la préparation du cycle suivant. La figure 8 représente la façon dont les particules sont éliminées par le fluide s'écoulant en continu pendant la phase de découpage. 25 L'assemblage de grilles est supporté horizontalement dans la fixation 39 représentée sur les figures 4 et 5. Un écoulement de fluide diélectrique 2 d'une pression d'environ 2,8 kg/cm s'écoule de la buse 82 dans la chambre centrale de l'assemblage de grilles. Puis, l'écoulement se fait axialement dans les chambres, et sort par les ouvertures extrêmes 101 et 102. L'écoule-30 ment de fluide traverse la région de découpage à un débit d'environ 2,95 à 4,32 1/mn, et recueille les petites particules produites pendant le procédé de découpage. Le fluide s'écoule dans la direction représentée par la première flèche 98 et élimine les particules produites près de la surface extérieure de la grille-écran 13. Le fluidejqui s'écoule dans la direction représentée 35 par la première et la seconde flèche 98 et 99,élimine les particules produites près des surfaces intérieure et extérieure de la grille-écran 13, après pénétration de l'électrode de découpage. Le fluide3qui s'écoule dans la direction 71 01162 2076135 représentée par la seconde flèche 99 élimine les particules près de la surface extérieure de la grille de commande 12. La combinaison du fluide, qui s'écoule dans la direction représentée par la seconde et la troisième flèche 99 et 100, élimine les particules des surfaces intérieure et extérieure 5 de la grille de commande 12 produites après pénétration partielle de l'électrode de découpage. Le fluide,qui s'écoule dans les chambres, améliore le fini de la surface et réduit les bavures sur les parois des ouvertures. Lors du découpage d'une ouverture, l'écoulement de fluide, après pénétration dans la buse, remplit les chambres internes et se divise 10 en trois écoulements. Le premier écoulement s'effectue dans la direction représentée par la première flèche 98 à travers les ouvertures 96 du support tubulaire conique 21 de la grille de commande 12, à travers les ouvertures 97 de la partie tubulaire conique 22 de la grille-écran 13, et après déviation, par la partie effilée 48 des mandrins 42, il s'écoule sur la surface de la 15 grille-écran 13. Le second écoulement, représenté par la seconde flèche 99, s'effectue à travers les ouvertures 96 dans la portion de support tubulaire conique 21 de la grille de commande 12, entre les parois cylindriques 19 et 20 des grilles 12 et 13, et à l'extérieur de nombreuses ouvertures 102 à l'extrémité de la grille-écran 13. Le troisième écoulement, représenté par 20 la-troisième flèche 100, s'effectue centralement dans la chambre interne de la grille de commande autour de l'unité de centrage de la grille 58, et à l'extérieur de l'ouverture 101 à une extrémité et de l'ouverture 102 à plusieurs extrémités, à l'extrémité des grilles 12 et 13. Il est bien entendu que ceci est un écoulement idéal, et 25 que pendant le fonctionnement, chaque ouverture formée entraîne un écoulement supplémentaire entre les grilles. Cet écoulement n'affecte pas le découpage tant que l'écoulement dans la région de découpage est suffisant, comme illustré par les flèches. Les écoulements dirigés éliminent les particules pouvant rester entre l'électrode et la grille dans des zones où le fluide 30 stagne, et permettent un découpage uniforme. Un filtre (non représenté) peut éliminer ou empêcher les particules d'entrer dans la buse 52. Dans les procédés précédents, le fluide agité pouvait contenir des particules. Ici, le fluide a été filtré pour réduire ou éliminer ces particules. Pour obtenir un écoulement plus grand dans la région de 35 découpage, un capuchon cylindrique (non représenté) peut être utilisé, contenant uniquement une ouverture légèrement plus large que l'électrode de découpage, cette ouverture se trouvant au-dessus de la région de découpage. 71 01162 9 2076135 Tout l'écoulement pénétrant dans l'assemblage dé grilles, tel que représenté par les flèches 98, 99 et 100 de la figure 8, passe donc dans la région de découpage pour sortir des chambres. Ce capuchon sert de cuve plus petite permettant l'immersion de l'assemblage de grilles dans une quantité limitée 5 de fluide. Le procédé conforme à l'invention pour éliminer les particules produites, non seulement élimine les ouvertures incorrectes et permet d'améliorer l'efficacité du tube, mais encore permet, par un découpage correct des ouvertures, d'utiliser un procédé en continu qui n'était pas 10 possible jusqu'ici. Ceci permet de réaliser la production en continu d'un ou plusieurs assemblages de grilles sans l'aide constante d'un opérateur. En outre, le nouve 1 affleurement permet un découpage plus rapide et une usure moindre des électrodes. Bien que le procédé décrit soit utilisé pour former des 15 ouvertures dans deux grilles espacées concentriques, il peut également s'appliquer à un assemblage de grilles composé de trois grilles ou davantage. Il va de soi que 1'invention décrite est susceptible de nombreuses modifications ou variantes sans sortir de son cadre. 10 71 01162 2076135 REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un assemblage de grilles pour un tube électronique comportant la phase de découpage d'ouvertures par usinage à décharge électrique dans plusieurs espaces de grilles, l'un de ces espaces étant placé à l'extérieur du suivant, et la phase d'élimination des particules 5 produites par le découpage à l'aide d'un écoulement de fluide, caractérisé eh ce que, avec les espaces de grilles assemblés de manière à définir des chambres annulaires et centrales, des écoulements d'un fluide diélectrique s'effectuent dans les chambres pendant le découpage au moins dans la région de l'électrode de découpage. 10 2. Procédé de fabrication d'un assemblage de grilles selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un autre écoulement s'effectue à l'extérieur de l'espace de grilles extérieur, de manière que, particulièrement en utilisant un cône de déviation, l'écoulement s'effectue pendant le découpage au-dessus des surfaces extérieure et intérieure des espaces de grilles dans 15 la région de découpage. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé • en ce qu'un dispositif est actionné pour préparer le recyclage.de l'électrode de découpage après un certain mouvement, un autre dispositif est actionné pour l'indexation de l'assemblage dé grilles, pour présenter une nouvelle 20 situation de découpage, et un troisième dispositif est actionné pour faire avancer l'électrode de découpage en une position compensant l'usure produite par le dernier cycle de découpage. 4. Procédé selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que tout écoulement supplémentaire à travers les ouvertures découpées 25 dans les espaces de grilles est absorbé dans un écoulement axial le long des surfaces extérieure et intérieure à découper. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'usinage à décharge électrique comporte l'amorçage d'arc électrique entre l'électrode de découpage et les espaces de grilles à travers le fluide 30 diélectrique S'écoulant en continu. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les espaces de grilles sont généralement cylindriques, l'écoulement débutant à une extrémité de l'assemblage, et des ouvertures à l'autre extrémité de la sortie du fluide sont recouvertes par un capuchon cylindrique 35 pour forcer un écoulement final à passer dans la région de découpage. T. Assemblage de grilles réalisé selon le procédé décrit dans l'une des revendications 1 à 6.