Brevet FR2139198A1 — publié le 19730105

la présente invention concerne un procédé pour observation par télévision d'une soudure ou d'un procéssus de soudage par faisceau électronique en utilisant le principe de la télévision industrielleo L'invention s'étend à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. le soudage électronique est effectué généralement de marnière telle que les pièces à souder sont placées dans une chambre de soudage sous vide qui est équipée de pompes b vide ou d'autres appareils analogues de formation de vide. le faisceau électronique qui tombe sur le point à souder ou sur la soudure développe la chaleur nécessaire pour souder les pièces ensemble. Etant donné que l'opération de soudage se déroule habituellement dans un endroit clos, ou dans une chambre, il est difficile de trouver techniquement un moyen sur d'observation du point de soudure grace auquel le faisceau électronique pourrait être dirigé sur l'endroit voulu, et qui permettrait de bien observer l'opération de soudage afin de la diriger correctement. Ces observations n'étaient possibles juequ'8 présent que par l'intermédiaire de fenêtres de matière transparente montées sur les parois de la chambre et qui permettaient l'observation soit à l'oeil nu, soit au moyen d'un instrument optique. Ce procédé d'observation présentait l'inconvénient que d'une part, la fenêtre ne permettait qu'une observation très indistincte et imprécise et que d'autre part les vapeurs des métaux soudés se déposaient en très peu de temps sur la paroi transparente et rendaient l'observation impossible. Un autre procédé d'observation connu du point de soudage consiste à utiliser une caméra de télévision industrielle montée dans la chambre de l'appareil de soudage. Dans ce cas, les vapeurs des métaux soudés peuvent se déposer sur l'optique de la caméra ce qui gene relativement vite l'obser- vation jusqu'à ce qu'elle devienne impossible. Sn outre, un inconvénient connu de ces deux procédés ainsi que du procédé de soudage par faisceau électronique est que l'oeil ou l'optique de la caméra qui observe la soudure sont disposés obliquement par rapport au point de soudage et par rapport à l'axe du faisceau électronique, de telle sorte qu'il est dificie de régler les pièces à souder d'une manière telle que le felseeau d'électrons tombe exactement à 'endroit voulu. Un autre problème sérieux est la protection de l'opérateur contre les rayonnements nuisibles. La présente invention permet dleliziner dans une large mesure les inconvénients des procédés d'observation du point de soudage et du processus de soudage par faisceau électronique dans la chambre du dispositif de soudage et permet une observation permanente du soudage, non seulement avant et après l'opération mais encore pendant son déroulement sans qu'il n'existe aucun danger ni que cette observation soit gênée par les vapeurs métalliques. L'opérateur peut ainsi assurer son service à une distance suffisante de la chambre du dispositif de soudage et, à partir de cet endroit, il peut commander l'opération avec sécurité. L'invention a pour objet un procédé d'observation d'une opération de soudage ou du point de soudage par télévision, et notamment 11 observation d'un objet soudé par un faisceau d'électrons dans la chambre d'un appareil de soudage, procédé caractérisé en ce qu'on réalise un balayage du faisceau électronique qui frappe l'objet à souder provoquant l'émission d'électrons secondaires qui peuvent être considérés comme un signal d'image par un appareil de prise de vue, une électrode par exemple. Les électrons secondaires font apparaître dans l'appareil de prise de vue une tension électrique qui peut être appliquée comme signal d'image à un tube récepteur de télévision. Pour provoquer l'émission d'électrons secondaires, il est avantageux d'utiliser le faisceau électronique qui sert au soudage en lui imprimant un mouvement de balayage par rapport à la matière soudée, avant ou après le soudage ou alternativement à de courts intervalles de temps. I1 est possible, pendant le soudage, de choisir la durée de l'intervalle de temps entre le balayage du faisceau électronique et sa coi-lcentration sur le point à souder de telle manière que l'opération de soudage apparaisse de manière continue à l'observateur. Cette alternance rapide des intervalles de soudage et d'observation est appelée commutation.Pendant les intervalles de prise de vue de la surface de l'objet soudé, l'énergie du faisceau électronique du dispositif de soudage est répartie sur une surface relativemen grande, de sorte que sa puissance spécifique ne suffit pas à fondre la matière. L'opération de soudage ne se déroule donc nas pc-ndui" ces intervalles de temps. Par contre, pendant les U riode-s su le circuit de commutation supprime le balayage du faisceau électronique, celui-ci tombe sur un seul point et l'opération de soudage a lieu. Le procédé d'observation par télévision selon l'invention peut être appliqué à un dispositif de soudage par faisceau électronique qui consiste essentiellement en un canon à électrons qui émet un faisceau d'électrons et qui comprend l'optique nécessaire pour concentrer le faisceau, ainsi qu'une chambre à vide permettant la prise de vue de 11 objet soudé ou coupé, le canon à électrons étant associé à des bobines de déflexion d'image et de lignes du faisceau qui sont reliées à des générateurs de signaux de balayage d'image et de balayage de ligues. b chambre à vide constitue une caméra de prise de vue au moyen des électrons secondaires émis par la matière observée sous l'effet du balayage par le faisceau électronique, le dispositif de prise de vue consistant avantageusement en une électrode reliée au tube récepteur de télévision par l'intermédiaire d'un amplificateur. Dans le cas où le faisceau électronique utilisé pour le soudage sert également à l'observation par télévision, le dispositif décrit est complété par un circuit de commutation connecté entre le générateur de signaux de balayage d'image et de balayage de lignes et les bobines de déflexion qui commandent le balayage d'image et le balayage de lignes du faisceau électronique. Ce circuit de commutation permet une observation continue de l'opération de soudage qui est interrompue pendant de très courtes périodes imperceptibles à l'oeil, les interruptions de soudage produites par le circuit de commutation étant également très courteE de sorte que l'opération de soudage se déroule de façon continue, ctest-à-dire sans interruption apparente. L'invention peut également s'appliquer à d'autres opérations d'usinage par faisceau électronique, par exemple le découpage de matériaux, le rechauffage en vue du soudage dans des chambres closes, et autres. Un dispositif conforme à l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif sur la figure unique ci-jointe sous forme d'un schéma. Un canon électronique 17 destiné à émettre le faisceau est monté sur une paroi de la chambre à vide 1 du dispositif de soudage. Ce canon électronique comporte une cathode 15, une anode 16, une grille t7 et un dispositif optique-électronique 14 destinée à concentrer le faisceau électronique. Le dispositif optique électronique 14 du canon électronique 13 comporte une bobine de focalisation connectée à un fil If qui amène le courant de focalisation. Un fil Uk connecté à la cathode 15 applique la tension d'accélération du dispositif de soudage et un fil U applique la tension de grille du canon électronique w 13 à la grille 17. Le dispositif de soudage par faisceau électronique est complété par une première bobine de déflexion 2 qui commande le balayage d'image du faisceau électronique du dispositif de soudage et par une seconde bobine de déflexion 3 qui commande le balayage lignes. La première bobine de déflexion 2 qui commande le balayage d'image du faisceau électronique est connectée à un premier générateur 4 de signaux de balayage d'image, et la seconde bobine de déflexion 3 qui commande le balayage lignes est connectée à un second générateur 5 de signaux de balayage de lignes. Un circuit de commutation 10 est connecté entre les deux générateurs précités 4 et 5 et les deux bobines de déflexion 2 et 3.Le premier générateur 4 est connecté électriquement à une troisième bobine de déflexion 1 I qui commande le balayage d'image du faisceau électronique d'un tube d'image de télévision 6, et le second générateur 5 est connecté à une quatrième bobine de déflexion 12 qui commande le balayage ligne du faisceau éléctronique du tube d'image 6. Une électrode 8 est connectée à ce tube d'image 6 par l'intermédiaire d'un amplificateur 9. Cette électrode est disposée dans la chambre à vide 1 du dispositif de soudage et de préférence à proximité de l'endroit où est effectuée ou doit être effectuée l'opération de soudage. L'observation de la pièce à souder ou de l'opération de soudage est effectuée de telle manière qu'après la mise en circuit du canon électronique 13 du dispositif de soudage, le faisceau électronique émis par le canon est déplacé dans un mouvement de balayage provoqué par le circuit de commutation 10 qui attaque la première bobine de déflexion 2 et la seconde bobine de déflexion 7. Le balayage par le faisceau électronique provoque l'émission par la matière soudée 7 d'électrons / secondaires qui sont interceptés par un capteur, à savoir l'électrode 8 qui délivre une tension électrique par laquelle le faisceau du, tube d'image 6 est modulé après amplification par l'amplificateur 9.Le faisceau électronique balaye, sur la matière soudée 7, une trame synchronisée avec la trame formée sur l'écran du tube d'image du récepteur de télévision 6. Une image de la matière soudée 7 apparait ainsi sur l'écran du tube d'image 6 du récepteur de télévision. Pendant que l'image de la surface de la matière 7 est formée, l'énergie du faisceau électronique est répartie, à cause de son mouvement de balayage, sur une surface relativement importante de sorte que, ainsi que déjà mentionné, l'opération de soudage de la matière 7 n'est pas effectuée. Mais dès que le circuit de commutation 10 interrompt le courant qui circule dans la première bobine de déflexion 2 et la seconde bobine de déflexion 3, le faisceau émis par le canon électronique 13 du dispositif de soudage tombe sur un seul point et la pièce 7 est soudée.Ce point correspond au centre de Itécran du tube d'image 6 du récepteur de télévision et il est possible de le répérer par un signe. 1t'établissement et la coupure alternées du courant qui circule dans la première et la seconde bobines de déflexion 2 et 3 permettent d'effectuer le soudage et d'observer en mssme temps le déroulement de l'opération sur l'écran dudit récepteur de télévision. il est avantageux de choisir le circuit de commutation de telle manière que l'interruption du soudage soit aussi courte que possible et que le nombre d'images par seconde reste supérieur à la limite qui produit un scintillement. il est avantageux également de commander en meme temps la luminosité de l'écran du téléviseur de manière que l'image formée soit noire pendant l'opération de soudage et qu'elle ne soit donc pas perturbée. Le réglage de l'amplitude des signaux dans la première et dans la seconde bobines de déflexion 2 et 3 permet de modifier l'angle de prise de vue de l'image de la même manière que par transfocalisation dans une caméra de télévision. Si la bande passante de l'ampliflcateur 9 est suffisamment large. la définition de l'image trarsm~se est déterminée par le diamètre du faisceau du dispositif de soudage électronique qui est focalisé sur la surface de la matière à souder. il est donc possible ainsi de contrôler en permanencer devant l'écran du tube 6 du récepteur de télévision, la concentration du faisceau électronique du dispositif de soudage. Bien entendu, l'invention n'est r,es limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représentéS et à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes de réalisations, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. L'invention peut s'appliquer à toutes les opérations d'usinage par faisceau électronique dans une chambre à vide ainsi qu'à d'autres appareils du même genre. REVENDICATIONS 10) Procédé d'observation par télévision industrielle d'une pièce soudée ou d'une opération de soudage par faisceau électronique, dans une chambre d'un dispositif de soudage par faisceau électronique, procédé caractérisé en ce qutavant, après ou pendant l'opération de soudage, on imprime un mouvement de balayage par rapport à la pièce soudée au faisceau électronique tombant sur la pièce, les électrons secondaires émis par la pièce à souder sous l'effet du balayage du faisceau électronique étant interceptés comme signal d'image par un capteur. 20) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émission d'électrons secondaires est provoquée par le faisceau électronique utilisé pour le soudage, avant le soudage, pendant des interruptions répétitives de 1'opération de soudage ou après le soudage et en imprimant au faisceau d'électrons un mouvement de balayage par rapport à la pièce à souder. 30) Dispositif de soudage par faisceau électronique muni d'un dispositif d'observation par télévision selon la revendication 1, et comportant un canon à électrons servant à émettre un faisceau électronique, un dispositif électronique destiné à concentrer le faisceau, et une chambre à vide dans laquelle sont placées les pièces à souder, dispositif caractérisé en ce que le canon à électrons est muni de bobines de déflexion qui sont reliées à des générateurs des fréquences d'image et de lignes et à la sortie desquels sont connectées les bobines de déflexion d'un tube d'image de télévision, =r dernier étant relié électriquement, à travers un amplificateur, à un capteur disposé dans la chambre du dispositif de soudage par faisceau électronique. 40) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de commutation connecté entre les générateurs de fréquence d'image et de lignes et les bobines de déflexion associées au canon à électrons.