Brevet FR2420401A1 — publié le 19791019

La présente invention concerne un appareil d'alimentationen continu de pièces à travers une chambre étanche dans laquelle une certaine opération doit s'effectuer sur chaque pièce. L'invention est particulièrement, mais non exclusivement, adaptée aux cas od la pression dans la chambre étanche est réduite au-dessous de la pression atmosphérique, Le mode de construction de la chambre n' est pas critique étant donné que, dans le cas par exemple d'une opération à réaliser sous pression réduite ou sous vide, on peut utiliser une chambre à vide existante sans nécessiter une quelconque modification radicale dans les équipements de pompage et de raccordement et dans cette application de l'invention, l'invention est particulièrement utile dans le soudage électronique de petites pièces mais elle est également applicable à toutes autres opérations exigeant le vide, par exemple le brasage, métallisation évaporation, lyophilisation, détection de fuites, chargement d'é chantillons en microscopie électronique, imprégn.ation, etc... Dans les agencements proposés antérieurementt pour les opérations sous vide, les pièces sont introduites soit isolément, soit par fournées sur un mécanisme d'avancement pas-à-pas dans une chambre à vide par ouverture d'une porte de celle-ci. Un tel agencement deman.de beaucoup de temps lorsque la pièce ou les pièces finies doivent être enlevées et remplacées par des pièces non finies, et exige souvent soit l'utilisa'ion de dispositifs complexes d'étanchéité, soit le retour de la pression interne de la chambre à la pression atmosphérique lors de chaque fournée. Selon l'invention, il est proposé un appareil comportant en combinaison une chambre étanche, des moyens déterminant un passage s'étendant au travers de cette chambre et une pluralité deporte-pièces qui sont adaptés à etre disposés bout à bout dans ledit passage et à se déplacer le long de celui-ci, des moyens étant prévus pour établir un engagement étanche entre les porte-pièces et la paroi du passage lorsque les porte-pièces y sont placés,de sorte que lorsque les porte-pièces sont disposés bout à bout dans ledit passage ils y déterminent une succession de compartiments qui se déplace le long du passage à mesure de la progression des porte-pièces, ces porte-pièces comportant des moyens pour supporter une pièce dans chaque compartiment, une ouverture étant ménagée dans la partie de la paroi du passage qui se situe à l'intérieur de la chambre étanche, grâce à quoi, l'intérieur d'un compartiment, lorsqu'il atteint un emplacement de travail dans le passage au voisinage de l'ouverture, se trouve exposA à l'intérieur de la chambre étanche pour l'exécution d'une opération sur unepaè- ce supportée dans ledit compartiment. Un tel agencement permet une simplification surprenante des ~équipements de pompage et de communication , il facilite d'autre part les problèmes de man.ipulation des pièces à traiter. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre en référence au dessin annexé dont la figure unique illustre schématiquemen.t et à titre d'exemple une forme de réalisation de l'invention où lapres- sion dans la chambre étanche doit être réduite de sorte que les pièces se trouvant dans chaque compartiment puissent subir un soudage par faisceau électronique. Suivant la forme de réalisation choisie et représentée, 1' appareil illustré comporte une enveloppe étanche 1 formant une chambre étanche 2, ladite enveloppe 1 étant capable de supporter une dépression dans la chambre 2. Un canon électronique 3 de construction appropriée est monté sur l'enveloppe 1 dirigeant un faisceau 4 d'électrons à travers-une ouverture 4a dans l'enveloppe 1 et dans la chambre 2. un orifice 5 est ménagé dans l'enveloppe à laquelle est raccordée un.e pompe appropriée (non représentée) pour évacuer l'air de la chambre 2. Un tube 6, ouvert aux extrémités, traverse les parois de l'enveloppe de façon à passer à travers la chambre 2, des joints toriques 6a étant disposés entre le tube et lesdites parois.Le tube 6 a une ouverture 7 dans une section intermédiaire qui est placée dans la chambre 2 de sorte que les pièces déplacées le long du tube de la manière qui sera décrite ciaprès peuvent etre exposées à la pression réduite ou au vide dans la chambre 2 et au faisceau de ltélectron 4 pour soudage. Une pluralité de porte-pièces 8 sont placés bout à bout à l'extrémité d'entrée 9 du tube 6 et déplacés le long de celui-ci par un coulisseau 10 qui engage le porte-pièce 9 disposé en A le plus en arrière. chaque porte-pièce 9 est sensiblement cylindrique, ayant des parois terminales ll en forme de disque.Dans la périphé- rie de chaque paroi terminale 11 est ménagé un joint torique 13 qui engage de façon étanche la paroi interne du tube 6 lorsque le ports pièce est placé dans le tube; Ainsi, entre les parois terminales ll de chaque porte-pièce et la paroi du tube est formé un compartiment correspondant sensiblement cylindrique qui progresse le long du tube à mesure du déplacement du porte-pièce dans celui-ci.Entre ces parois términales 11, chaque porte-pièce comporte une partie 12 qui est adaptée à supporter une pièce dans le compartimentformé entre les parois terminales au cours du déplacement de portepièces le long du tube 6 et au cours de l'opération de soudage. De préférence, le coulisseau 10 déplace la rangée de porte-pièces pas-à-pas, l'amplitude de chaque pas étant égale à l'intervalle le long du tube entre joints à souder sur la pièce, c'est-d-dire, dans la forme de réalisation considérée, à la longueur de chaque porte-pièces, de sorte qu'à chaque déplacement des porte-pièces, les joints dans les pièces respectivement supportées dans les compartiments sont amenés à leur tour en alignement avec le faisceau électronique pour le soudage. Lorsqu'un porte-pièce est poussé le long du tube 6, il passe successivement dans les positions B, C, D, la pression dans le compartiment constitué comme décrit ci-dessus étant égale à la pression atmosphérique, Lorsque le porte-pièce atteint la position E, sa paroi terminale antérieure arrive en regard d'une autre ouverture 14 ménagée dans le tube 6 menant par un conduit 15 à une autre pompe qui-réduit la pression dans le compartiment du porte-pièce à environ 0,1 Torr.Le compartiment du porte-pièce reste exposé à l'ouverture 14 lorsqu'il a atteint la position suivante F mais la suite de son mouvement vers la position G isole le compartiment pendant un bref instant. I1 y a lieu de noter que la dimension de l'ouverture 14 le long du tube est telle que bien que la pression dans le compartiment porte-pièce quittant la position F soit de 0,1 Torr, la paroi terminale arrière de ce portepièce engage de façon étanche la paroi du tube immédiatement en aval de l'ouverture 14 avant que la paroi terminale antérieure du second porte-pièce suivant, se déplaçant de la position D à la position E, franchisse le bord de l'ouverture 14, de sorte qu'au plus, deux compartiments porte-pièces sont expos8s à la fois à l'ouverture. Lorsque le porte-pièce atteint la position G, sa paroi terminale antérieure rencontre l'ouverture 7 de sorte que son conpar- timent est exposé à l'intérieur de la chambre étanche et que peut commencer alors une nouvelle réduction de la pression dans le com partiment à un niveau de l'ordre de 10 2 Torr L'intervalle de temps entre chaque avance d'un pas du porte-pièce correspond au temps nécessaire pour effectuer une opération de soudage (entre 1 et 10 secondes dan.s le cas considéré), de sorte qu'un comparti ment porte-pièce est mis en dépression d'abord par l'ouverture 14 et ensuite par l'ouverture 7 pour cet intervalle de temps népessaire pour le soudage.Au cas où cet intervalle de temps s'avèrerait trop court pour permettre la réduction de pression né cessaire à environ 10 2 Torr par exemple, pendant le temps de progression vers la position de soudage H, il est possible de prévoir des pompes additionnelles pour assurer un complément de réduction préliminaire de la pression par d'autres orifices comme celui indiqué en traits mixtes en 16. En outre ou en variante,on peut augmenter la dimension de 1 'ouverture 7 le long du tube 6 pour exposer les compartiments de plus de deux porte-pièces à ia fois à l'action de pompage de la pompe raccordée à l'orifice 15, donnant ainsi à chaque compartiment davantage de temps pour la réduction de sa pression. interne à la valeur désirée avant que ne soit atteinte la position H. A la position H une pièce telle que par exemple un ensemble axe-galet 17 porté par le porte-pièce est soudé par le faisceau électronique 4. Ceci s'effectue soit par déflection du faisceau 4 de façon à faire balayer à celui-ci le profil à souder tandis que la pièce reste stationnaire, soit comme c'est le cas dans la forme de réalisation illustrée, par rotation de la pièce (ou par déplacement linéaire) par rapport à un faisceau électronique stationnaire qui reste enclenché pendant le temps nécessaire pour 1' achèvement du soudage. La rotation de la pièce s'effectue par exemple au moyen d'une roue dentée 18 en prise avec un pignon 19 sur un arbre rotatif 20 qui est soulevé en position de travail au cours du soudage et abaissé ensuite pour permettre la suite du déplacement vers la droite du porte-pièce vers la position J. Lorsque le porte-pièce contenant une pièce soudée avance dans la position J, ses parois terminales engagent à nouveau les parois du tube 6, isolant le compartiment où la pression interne est encore de 10 2 Torr. Lorsque ceci se produit, la paroi terminale du second porte-pièce en amont quittant la position F vers la position G rencontre l'ouverture 7.Le mouvement suivant vers la droite du porte-pièce de la position J vers la position K donne lieu à une Qlévation de la pression interne de son compartimert par un orifice 21, soit par mise en communication. avec l'atmosphère, soit, comme indiqué, en mettant en communication l'orifice 21 avec un second orifice 22 en amont de l'ouverture 14, par 1' intermédiaire d'un conduit 23, élevant ainsi la pression dans le compartiment du porte-pièce se trouvant en position K à un niveau intermédiaire entre 10 2 Torr et la pression atmosphérique et en abaissant la pression dans le compartiment du porte-pièce se trouvant en position D en regard de l'orifice 22 de la pression atmosphérique à un niveau intermédiaire sensiblement égal par doublement du volume offert à l'air confiné dans les compartiments. Cette liaison de communication procure un complément avantageux de réduction préliminaire de la pression dans le compartiment porte-pièce avant l'arrivée aux ouvertures 14 et 7. Finalement le porte-pièce se déplace de la position K à une position L à l'extrémité de sortie 24 du tube 6 et peut etre enlevé de celui-ci tandis que la pièce soudée est évacuée. I1 y a lieu de noter qu'à chaque extrémité du tube 6 la pression exercée sur les pièces en position B et L est d'une atmosphère, tandis que la pression à l'intérieur du tube entre les positions E et K au moins est inférieure à une atmosphère de sorte que les porte-pièces dans le tube sont maintenus au contact les uns des autres lors de leur progression le long du tube. Entant donné que les porte-pièces ne comportent, par ailles, aucune liaison physique entre eux, et peuvent aisément etre enlevés, toute chaleur dégagée au cours du soudage qui pourrait tendre à provoquer une élévation de la température éventuellement nuisible dans un porte-pièce fixe, est aisément évacuée de la position de soudage et dissipée par exemple par un ventilateur de refroidissement avant rechargement du porte-pièce. L'utilisation de joints toriques sur les porte-pièces et le fait que ceux-ci peuvent aisément être enlevés du tube signifient que le remplacement des joints en cas d'usure quelconque ne soulève aucun problème. Habituellement les joints coulissants que 1' on rencontre dans les équipements de déplacement de pièces à travers un vide poussé, sont du type à joint de surface qui sont plis compliqués que les joints toriques à section circulaire ou rectangulaire et l'utilisation de ces derniers dans cette forme de réalisation de l'invention offre l'avantage que l'appareil assure lui-m8me le contrtle de ses communications et peut être aisément utilisé avec une chambre à vide existante. On appréciera, en outre, que, au lieu de joints tels que les joints toriques dans les parois terminales de chaque portepièce en vue de la réalisation d'un engagement étanche avec les parois du tube lors du déplacement de celui-ci, il est possible d'envisager l'utilisation d'éléments d'étanchéité stationnaires ménagés sur ou dans la paroi du tube à des endroits choisis dans celui-ci, les extrémités du porte-pièce étant dimensionnées en u1e d'un engagement étanche de ces éléments d'étanchéité stationnaires tour à tour à mesure de l'avancement des porte-pièces le long du tube.En outre, d'autres formes de dispositifs d'étanchéité peuvent Store utilisées à la place des joints toriques ci-dessus décrits, par exemple des joints comportant des moyens ferrofluides adaptés à remplir la fonction d'étanchéité désirée lorsqu'ils sont soumis à un champ magnétique. I1 est parfaitement possible qu'un compartiment de logement d'une pièce soit formé entre la paroi terminale d'un porte-pièce et la paroi terminale d'un porte-pièce adjacent dans le tube,plu- tbt qu'entre parois terminales d'un meme porte-pièce comme illustré dans le dessin. Dans une telle variante une pièce en deux parties à souder ensemble dans la chambre 2 est supportée dans son compartiment respectivement entre deux porte-pièces adjacents, l'une de ses parties étant reçue dans la paroi terminale de l'un des porte-pièces et en saillie sur cette paroi, tandis que son autre partie est reçue de manière semblable dans la paroi terminale de l'autre porte-pièce et se présente en saillie sur celleci. Le mouvement du compartiment contenant la pièce le long du tube s'effectue de la mtme manière que dans le cas ci-dessus considéré, c'est-d-dire par un mouvement pas-à-pas du porte-pièce le long du tube. Dans ce cas, lorsque la pression dans le compartiment est réduite au-dessous de la pression atmosphérique dans la région de la chambre étanche (entre les positipns E et K dans 1' exemple considéré) la pression établie sur les porte-pièces peut également dtre utilisée pour presser l'un vers l'autre les éléments composants de chaque pièce supportée dans les compartiments pour améliorer la qualité de la soudure produite entre éléments composants de chaque pièce. REVENDICATIONS 1) Appareil d'alimentation en continu de pièces dans une enceinte étanche de travail, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison une chambre étanche, des moyens déterminant un passage s'étendant au travers de cette chambre et une pluralité de porte-pièces qui sont adaptés à être disposés bout à bout dans ledit passage et à se déplacer le long de celui-ci, des moyens étant prévus pour établir un engagement étanche entre les portepièces et la paroi du passage lorsque les porte-pièces y sont placés, de sorte que lorsque les porte-pièces sont disposés bout à bout dans ledit passage ils y déterminent une succession de compartiments qui se déplace le long du passage à mesure de la progression des porte-pièces, ces porte-pièces comportant des moyens pour supporter une pièce dans chaque compartiment, une ouverture étant ménagée dans la partie de la paroi du passage qui se situe à l'intérieur de la chambre étanche, grace à quoi, l'intérieur d' un compartiment, lorsqu'il atteint un emplacement de travail dans le passage au voisinage de l'ouverture, se trouve exposé à l'intérieur de la chambre étanche pour l'exécution d'une opération sur une pièce supportée dans ledit compartiment. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour réduire la pression dans la chambre étanche au-dessous de la pression atmosphérique. 3) Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour réduire la pression dans chaque compartiment tour à tour à un niveau situé entre la pression atmosphérique et la pression réduite dans la chambre étanche au cours du déplacement des porte-pièces dans le passage vers ladite ouverture. 4) Appareil selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que dos moyens sont prévus pour élever la pression dans chaque compartiment tour à tour à un niveau situé entre la pression réduite dans la chambre étanche et la pression atmosphérique à mesure que les compartiments franchissent un emplacement situé en aval de ladite ouverture. 5) Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens d'élévation de la pression dans chaque compartiment comportent un conduit dont une extrémité débouche dans le passage en aval de ladite ouverture et l'autre extrémité débouche dans le passage à un endroit situé en amont de ladite ouverture. 6) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la dimension de ladite ouverture le long du passage est supérieure à la longueur d'un compartiment de sorte que l'intérieur de plus d'un compartiment peut Etre exposé à 1' intérieur de la chambre étanche. 7) Appareil-suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par des moyens adaptés à imprimer un mouvement à une pièce supportée dans un compartiment une fois que ce compartiment atteint l'emplacement de travail dans le passage au voisinage de ladite ouverture. 8) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens déterminant un passage comportent un organe tubulaire qui traverse les parois du compartiment étan- che, des moyens d'étanchéité étant ménagés entre ledit organe tubulaire et les parois de la chambre. 9) Appareil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le passage est cylindrique et en ce que chaque extrémité de chaque porte-pièce présente la forme d'un disque de diamètre sensiblement égal au diamètre interne du passage, un joint torique étant engagé dans la périphérie de chaque disque pour établir un contact étanche avec la paroi du passage lors du déplacement du porte-pièce associé le long de celui-ci. 10) Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par un coulisseau adapté à pousser les portepièces le long du passage. 11) Appareil suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le coulis seau est adapté à pousser une succession de porte-pièces le long du passage pas-à-pas, la longueur des mouvements pas-àpas étant telle que chaque compartiment est amené tour à tour audit emplacement de travail au voisinage de ladite ouverture en vue de l'exécution d'une opération sur une pièce supportée dans ledit porte-pièce.