Brevet FR2532214A1 — publié le 19840302

SUPPORT RIGIDE POUR UN APPAREIL D'USINAGE A LASER La présente invention concerne un appareil destiné à un appareil d'usinage à laser, et plus particu- lièrement,,un structure rigide pour un tel appareil d'usinage à laser. Dans cet appareil, la source de laser est posìtionnée avec précision et montée rigidement par rapport à une pièce à usiner Plus particulièrement, l'invention concerne un appareil pour souder des éléments en une matière volatile, comme en Zircalloy disposés dans une chambre d'usinage de manière à maintenir la pureté d'un environ- nement ne réagissant pas avec la matière dont la pièce à usiner est faite, et pour assurer que la chambre d'usinage et la pièce à usiner qui s'y trouvent sont mobiles faci- lement par rapport au faisceau laser. L'appareil d'usinage à laser de précision selon l'invention est orienté principalement sur la fabri- cation d'éléments de faisceau de combustible nucléaire 10 comme celui représenté sur la figure 1 Comme le montre la figure, l'élément 10 de faisceau de combustible linéaire est une unité autonome constituée par un ensemble de buses supérieures 12 et un ensemble de buses inférieures 14 entre lesquelles est disposée une matrice de barreaux combus- tibles nucléaires 18 disposés en rangées et en colonnes et maintenus en configuration par plusieurs grilles à barreaux combustibles 16 Bien que cela n'apparaisse pas sur la figure 1, des barres de contrôle sont introduites dans des positions déterminées du réseau des barreaux combustibles 18 Les ensembles 12 et 14 et les grilles à barreaux combustibles-16 constituent un cadre d'ossature pour supporter les barreaux combustibles 18 et les barres de contrôle Les éléments 10 de faisceau de combustible nucléaire sont chargés dans des positions prédéterminées dans un réacteur nucléaire et par conséquent, l'orienta- tion réciproque des barreaux combustibles 18 est rigoureu- sement contrôlée. Dans un exemple de réalisation, l'appareil d'usinage à laser de précision selon l'invention concerne la fabrication des grilles à barreaux combustibles 16 comme le montrent les figures 2 A à 2 E La grille 16 a une forme à peu près carrée dont la périphérie est constituée par quatre bandes extérieures 22 Chaque extrémité d'une bande extérieure 22 est soudée par un cordon de soudure d'angle 30 sur l'extrémité d'une bande extérieure disposée perpendiculairement Plusieurs bandes intérieures 20 sont disposées en rangées et en colonnes, perpendiculairement entre elles, en formant ainsi des cellules pour recevoir les barres de contrôle et les barreaux combustibles 18. Les bandes intérieures 20 disposées le long de rangées et de colonnes comportent des encoches complémentaires à chacun des points d'intersection 24 pour recevoir une bande inté- rieure 20 disposée perpendiculairement Une soudure d'intersection 32 est formée à chacun des points d'inter- section 24, formant ainsi une structure en treillis rigide De plus, chacune des bandes intérieures 20 comporte à chaque extrémité une paire de languettes 26 de dimen- sions et de configuration leur permettant d'être reçues étroitement dans une rangée supérieure ou une rangée inférieure d'encoche 28 formée dans les bandes extérieures 22 comme le montre la figure 2 A Une soudure d'encoche et languette 34 est effectuée le long de la rangée supérieure et la rangée inférieure des encoches 28 dans les bandes extérieures 22 En outre, des manchons de guidage 36 sont disposés sur la surface latérale des manchons de la grille 16 pour recevoir et guider les barres de contrôle qui y sont disposées Une série de cordons de soudure d'encoche 40 fixe les manchons de guidage 36 sur les encoches 38 correspondantes formées dans les bandes intérieures 20. L'appareil de soudage à laser de précision selon l'invention est particulièrement adapté pour effectuer une série d'opérations contrôlées de soudage, par lesquelles sont effectuées les soudures 30, 32, 34 et-40 L'appareil de soudage à laser de précision selon l'invention commande non seulement les divers paramètres d'émission de laser en ce qui concerne la durée des impulsions, l'amplitude de chaque impulsion laser et le nombre des impulsions à appliquer à chaque soudure mais il contrôle également le positionnement séquentiel des grilles 1-6 par rapport au faisceau laser Il est-bien entendu qu'après chaque soudure, la grille 16 est repositionnée et/ou le foyer du faisceau laser est changé pour effectuer le type particulier de soudure voulue. Les figures 2 B et 2 C montrent que des doigts élastiques 44 sont disposés dans la direction longitudinale des bandes intérieures 20 de la grille, parallèlement entre eux Deux doigts d'écartement 46 sont disposés de chaque côté d'un doigt élastique 44 correspondant et ils servent avec les doigts élastiques 44 à assurer un serrage élas- tique des barreaux combustibles 18 qui sont disposés dans la cellule formée par les bandes intérieures 20 qui se croisent Un doigt élastique 44 a -est disposé sur la droite, vue sur la figure 2 C, en face du doigt d'écartement 46 a afin qu'un barreau combustible 18 soit maintenu élastique- ment entre eux. La figure 2 D montre la manière d'assembler les bandes intérieures 20 entre elles ainsi que sur les bandes extérieures 22 Chacune des bandes intérieures 20 comporte des encoches complémentaires 52 Une bande supérieure 20 a comporte une encoche 52 a dirigée vers le bas tandis que la bande inférieure 20 b comporte des encoches 52 b dirigées vers le haut dont la forme et la dimension leur permettent de pénétrer dans une encoche correspondante 52 a de bandes intérieures 20 a A chaque extrémité de la bande intérieure 20, se trouvent deux languettes 26 qui sont disposées dans des encoches 28 correspondantes de bandes extérieures 22. Comme cela sera expliqué en détail par la suite, les bandes intérieures 20 sont soudées entre elles par des soudures d'intersection 32 formées par des languettes en saillie 48 et des parties de languettes 50 a et 50 b Plus particulièrement, une languette 48 est disposée entre des parties de languettes 50 a et 50 b correspondantes quand les bandes intérieures 20 a et 20 b sont assemblées A l'application d'un faisceau laser sur la languette 48 et une partie de languette 48 et 50, une soudure d'inter- section 32 est formée, solide rigidement et exempte de contamination selon l'invention De plus, chaque extrémité d'une bande extérieure 22 comporte une languette d'angle 54 Comme le montre la figure 2 D, les bandes extérieures 22 c et 22 b comportent des languettes d'angle respectivement 54 b et 54 c qui se chevauchent et qui sont soudées ensemble pour former le cordon de soudure d'angle 30. Des ailettes 42 font saillie, comme le montrent les figures 2 C et 2 E sur un côté des ailettes de la grille 16 pour augmenter les turbulences de l'eau qui passe sur les barreaux combustibles nucléaires 18. En outre, et comme le montre particulièrement la figure 2 C, les manchons de guidage 36 sont alignés avec des cellules formées par les bandes intérieures 20 qui ne comportent ni doigts élastiques 44 ni doigts d'écartement 46 pour permettre ainsi un libre mouvement des barres de contrôle dans les cellules et par les manchons de guidage 36. Des dispositifs d'usinage au laser ont été adaptés pour des travaux de précision, comprenant la découpe des ensembles semi-conducteurs Quand des lasers sont utilisés pour ces opérations d'usinage de haute précision, il importe que la position relative entre le laser et la pièce usinée, et plus particulièrement entre le laser et l'ensemble qui supporte la pièce usinée, soit maintenue exactement et avec précision Contrairement à un outil mécanique, qui est amené en contact réel avec la pièce à usiner, le laser est éloigné de sa pièce usinée d'une distance relativement grande Dans ces dispositifs d'usi- nage au laser, le dispositif de maintien de pièce est disposé à une distance relativement grande du laser Dans ces machines, tout mouvement relatif entre le dispositif de maintien de pièce et le laser est amplifié par la structure de support, entraînant un mouvement relativement grand du faisceau laser par rapport à la pièce et rédui- sant ainsi la précision avec laquelle le faisceau laser est focalisé sur la pièce Des vibrations relatives entre le laser et le support de pièce sont importantes, en proportion de la petite section voulue du faisceau laser sur la pièce Avec des précisions mesurées en centièmes de millimètres ou moins, il apparaît que s'il y a une vibration relative, le faisceau laser peut également vibrer, la vibration étant amplifiée par la structure de support par laquelle le laser et la pièce sont reliés. Pour ces raisons, les vibrations posent des problèmes pour obtenir la précision voulue de l'usinage au laser, particulièrement quand un faisceau laser est focalisé en un point très fin Cette focalisation précise du faisceau laser se fait avantageusement avec une distance focale relativement longue mais cela augmente la difficulté d'obtenir un usinage précis en raison des vibrations et des chocs Le brevet des Etats- Unis d'Amérique n' 3 803 379 suggère d'utiliser une construction rigide d'un banc de montage de système optique à laser et un châssis support de pièce à usiner En particulier, le banc est réalisé sous forme d'un caisson creux et accouplé avec des broches de localisation ajustées à force dans des trous d'une pièce et vissées dans l'autre pièce En outre, le banc de montage de laser et le châssis support de pièce sont montés sur des tampons d'isolement des vibrations supportant tout le poids du banc sur un sol rigide. Dans le développement initial du dispositif d'usinage au laser, les lasers ont été utilisés pour des opérations d'usinage individuelles de faible production. En général, de simples opérations d'usinage, comme de soudage, ont été effectuées sur une seule pièce à la fois. Dans le but d'augmenter le débit d'usinage au laser de pièces à usiner, la technique antérieure illustrée par les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 4 223 201, 4 223 202 et 4 083 629 décrit l'utilisation en temps partagé d'un faisceau laser émis par un seul laser, et qui est dirigé alternativement le long d'un premier et d'un second trajets optiques vers une même pièce à usiner Selon l'invention, la productivité est en outre augmentée par l'utilisation en temps partagé d'un même laser qui est dirigé suivant un premier et un second trajets optiques entre la source à laser-et un premier et un second postes de travail. En outre, les problèmes de montage de la source à laser par rapport à non seulement une mais deux pièces à usiner sont encore compliqués si la pièce est faite d'une matière volatile comme le Zircalloy A moins que l'usinage au laser de cette matière volatile ne soit effectué dans un environnement pratiquement pur, par exemple un gaz inerte comme l'argon, la pièce peut être contaminée Dans l'exemple particulier o il y a lieu de souder au laser une pièce en Zircalloy, si l'environ- nement de soudage n'est pas de la plus grande pureté, la soudure résultante est sujette à contamination et lorsque cette soudure est soumise à l'environnement difficile d'un générateur nucléaire, elle se détériore rapidement et présente des défaillances de structure. Dans un exemple de réalisation -de l'invention, la pièce à usiner mentionnée ci-dessus se présente sous la forme d'une grille à barreaux combustibles 16 destinée à monter et à espacer de façon critique des barreaux combustibles dans un générateur nucléaire Si les soudures de la grille sont contaminées, cette contamination conduit à une défaillance de structure de la grille dans cet environnement difficile, dans lequel le débit d'eau dirigé dans le générateur nucléaire fait vibrer les barreaux combustibles les uns contre les autres avec comme résultat presque certain, des ruptures des bàrreaux combustibles et une décharge de matière nucléaire dans l'eau en circulation. Pour éviter cela, le soudage au laser est effectué selon l'invention dans une chambre de soudage qui maintient l'environnement d'usinage à une pureté suffisante pour éviter toute contamination indésirable, mais en permettant également que la chambre d'usinage et la pièce qui y est disposée puissent être déplacées de façon contrôlée par rapport au faisceau laser De cette manière, la source de laser et le dispositif de positionnement de pièce peuvent être placés sous la commande automatique d'un calculateur pour augmenter encore le débit en usinage des pièces. Un objet de l'invention est donc de proposer un nouvel appareil d'usinage à laser et en particulier, une structure rigide pour monter de façon précise et rigide une source de laser par rapport à l'article à usiner. D'une façon générale, l'invention concerne un appareil d'usinage à laser comportant une structure rigide définissant une surface de référence plane, un poste de travail disposé pour recevoir une pièce à usiner, l'appareil étant caractérisé'en ce que le laser est monté rigidement par un dispositif de fixation par rapport au poste de travail et la structure rigide, après sonkiéglage par un dispositif de réglage. Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, l'invention concerne donc un appareil d'usinage à laser qui comporte un banc monté sur une surface du sol pour supporter une source-d'un faisceau laser, par rapport à une pièce supportée par le banc Le banc est de construction rigide et définit une surface de référence plane pour supporter au moins une chambre d'usinage destinée à recevoir et à établir autour de la pièce à usiner un environnement qui ne réagit pas avec la matière de la pièce à usiner Un boitier de pièce à usiner est monté de façon fixe sur la surface de référence pour définir une seconde surface d'étanchéité plane, par rapport à la surface de référence. Un mécanisme de réglage sous la forme d'une tige filetée avec précision sert à positionner exactement la chambre d'usinage et en particulier, un rebord périphérique pour produire un écartement uniforme entre le rebord périphé- rique et la surface d'étanchéité de manière à permettre un mouvement facile de la chambre d'usinage-par rapport à la surface d'étanchéité La chambre d'usinage est montée sur une plateforme et une fois réglée par le mécanisme de réglage, elle est montée de façon fixe par des dispositifs de fixation appropriés sur le boitier de pièce à usiner. Selon un autre aspect de l'invention, la source de laser est montée sur une ossature fixée de façon fixe sur la surface de référence du banc En particulier, la source de laser est disposée sur une sous-base laser qui définit une seconde surface plane et qui est de structure rigide, un dispositif de positionnement pouvant positionner la sous-base de manière que le faisceat laser émis soit exposé exactement et rigidement par rapport à la première surface de référence et par conséquent par rapport à la pièce Dans un exemple de réalisation de l'invention, le mécanisme de positionnement comporte une première surface d'appui montée de façon fixe sur l'ossature de montage et de mécanisme réglable disposé de chaque côté d'un axe de sous-base coïncidant avec la surface d'appui, chacun des mécanismes de réglage pouvant être relevé ou abaissé, non seulement pour établir la hauteur de la sous-base du laser, mais également pour la faire pivoter autour de son axe. Selon une autre caractéristique encore de l'invention, deux postes de travail sont prévus et en particulier deux chambres d'usinage, toutes les deux disposées de façon réglable par rapport à leurs surfaces d'étanchéité La sous-base de laser permet un réglage autour de son axe, de sorte que le faisceau laser émis peut être dirigé avec précision sur les deux chambres d'usinage. Dans un mode de réalisation de l'invention, une même source de laser est utilisée en temps partagé pour diriger son faisceau le long d'un premier trajet de laser vers la première chambre d'usinage, pendant une première période et le long d'un second trajet de laser vers la seconde chambre d'usinage pendant une seconde période A cet effet, un mécanisme d'orientation de faisceau sous la forme d'un miroir tournant est diposé pour inter- cepter le faisceau laser émis par la source unique et pour diriger séquentiellement le faisceau le long de son premier et de son second trajets La source de laser, le mécanisme d'orientation de faisceau et les mécanismes de focalisation sont tous montés sur la sous-base de laser Un ensemble de lentilles de laser est également associé avec chaque trajet de laser et il est accouplé avec un moteur d'entraînement pour focaliser indépendamment son faisceau laser sur la pièce à usiner correspondant. Selon un autre aspect de l'invention, un mécanisme est prévu pour déplacer sa chambre d'usinage le long d'axes qui définissent une surface parallèle à la surface d'étanchéité, de manière que la pièce à usiner supportée par la chambre d'usinage puisse être déplacée dans une séquence de pas par rapport au faisceau laser. L'écartement mentionné entre la surface d'étanchéité et le rebord périphérique de la chmabre d'usinage permet le mouvement voulu de la chambre et du faisceau laser. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue en perspective d'un élément de faisceau de combustible linéaire comportant plusieurs grilles réalisées selon l'invention. Les figures 2 A à 2 E sont respectivement une vue en perspective, une vue en plan, une coupe de côté, une vue en perspective éclatée et une vue en plan d'une grille à barreaux combustibles réalisé selon l'invention et faisant partie de l'élément de la figure 1, Les figures 3 A à 3 L sont une série de vues en perspective de la séquence des opérations de soudage de la grille à barreaux nucléaires des figures 2 A à 2 E, La figure 4 est une vue en perspective d'un appareil de soudage à laser de précision selon l'inven- tion, La figure 5 est une vue en perspective éclatée de l'ensemble de support de structure pour l'appareil de soudage à laser de la figure 4 et comprenant une ossature principale et un support cinétique pour supporter rigidement'un dispositif à laser par rapport à deux pièces à usiner, par exemple des grilles à barreaux nucléaires 1 1 - positionnés par des modules de positionnement de gauche et de droite, La figure 6 est une représentation schématique en perspective d'un dispositif à laser incorporé dans l'ap- pareil de soudage à laser de précision des figures 4 et 5 pour diriger en temps partagé un faisceau laser émis par une seule source de laser vers chacune des deux pièces à usiner, par exemple des grilles à barreaux de combus- tible nucléaire. La figure 7 est une vue de côté de l'appareil de soudage à laser de la figure 4, La figure 8 est une vue de face partielle de l'appareil de soudage de la figure 4, La figure 9 est une vue en plan' de l'appareil de soudage à laser suivant la ligne IX-IX de la figure 8,, et La figure 10 est une vue en coupe de côté suivant la ligne X-X de la figure 8. Les grilles 16 à barreaux combustibles sont constituées de la manière décrite ci-dessus par des bandes = intérieures et extérieures 20 et 22 qui sont assemblées et soudées ensemble comme le montrent les figures 2 A à 2 E. Chacune des bandes 20 et 22 est poinçonnée dans une bande côntinue de matière et accumule de 12 huile en surface au cours de l'opération de poinçonnage La pellicule d'huile est nettoyée et ensuite, la bande est recuite et assemblée dans un montage de travail comme décrit dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre "DISPOSITIF, BANDE DE RETENUE ET PROCEDE POUR L'ASSEMBLAGE DE GRILLES DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE", Ensuite, la grille 16 et le montage sont montés par l'appareil de soudage à laser 100 selon l'invention qui effectue les soudures d'intersection 32, les cordons de soudure d'angle 30, les soudures d'encoche et languettes 34 et les cordons de soudure 253221 4 d'encoche 40 dans une atmosphère pure d'un gaz inerte. Les figures 3 A à 3 L montrent la séquence des phases de soudage dans le gaz inerte, selon l'invention L'appareil de soudage à laser 100 sera décrit en détail par la suite; il semble que la compréhension de la manière dont la pièce à usiner, c'est-à-dire la grille 16 est manipulée dans chacune des trois dimensions facilitera la compréhension du fonctionnement de l'appareil de soudage à laser 100 Comme cela apparalt sur ces figures, la grille 16 est déplacée pas à pas le long de ses axes X et Y dans un plan et elle est tournée sélectivement autour de son axe Y Il importe de noter que le mouvement précité est effectué dans une chambre dans laquelle l'atmosphère de gaz inerte est maintenue à un degré de pureté élevé La figure 3 A montre la première phase dans laquelle la grille 16 est disposée dans l'atmosphère contrôlée formée par la chambre de soudage avec ses ailettes 42 dirigées vers le haut. Un montage de soudage est décrit dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre "PLAQUES DE SOUDAGE POUR UNE GRILLE DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE", les bandes intérieures et extérieures 20 et 22 étant disposées de façon fixe les unes par rapport aux autres pendant les opérations de soudage Un montage suppresseur d'ailettes est un outil qui est utilisé pour déformer les ailettes 42 de manière qu'elles soient ajustées dans le montage de soudage; le montage suppresseur d'ailettes est décrit dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre "DISPOSITIF ET PROCEDE DE POSITIONNEMENT DE LAMES ET D'AILETTES POUR DES GRILLES DE SUPPORT DE BARRES DE COMBUSTIBLE NUCLEAIRE". L'atmosphère est purifiée en dirigeant de l'argon dans la chambre de soudage jusqu'à ce que le degré voulu de pureté soit atteint, c'est-àdire 10 ppm d'eau et 7 ppm d'oxygène Quand l'atmosphère pure a été établie, la grille 16 est déplacée en une série de mouvements pas à pas le long des axes X et Y afin que chacun des points d'intersection 24 entre les bandes intérieures 20 soient alignés avec un faisceau laser 178 et ensuite, une énergie contrôlée leur est appliquée pour effectuer les soudures d'intersection 32 Comme cela sera expliquéen détail par la suite, le faisceau laser 178 est produit par un laser pulsé Nd:YAG qui est excité par des lampes d'excitation pulsées alimentées par une tension réservoir étalonnée pour délivrer un niveau spécifié d'énergie à la grille 16 En particulier, le nombre des impulsions dirigées sur le point d'intersection 24 des bandes intérieures 20 est contrôlé afin que six impulsions de faisceau laser soient dirigées sur la pièce à usiner pour former la soudure d'intersection 32, chaque impulsion ayant une durée de 6,2 ms, une fréquence de 20/seconde, une puissance moyenne de 350 watts et une puissance de crête de 2580 watts. Les soudures d'intersection 32 sont formées en établissant le faisceau laser 178 quand la grille 16 a été disposée dans une position d'alignement avec le faisceau laser 178. La figure 3 B représente la phase suivante dans laquelle la grille 16 est tournée de 90 autour de son axe Y par un mécanisme qui sera décrit afin qu'un premier groupe de soudure d'encoche et languette 34 et un premier cordon de soudure d'angle 30 soit effectué. Ces soudures sont des cordons de soudure qui sont exécutés en déplaçant la grille 16 le long de son axe X, tout en dirigeant le faisçeau laser 178 sur la pièce Dans un exemple de réalisation de l'invention, les soudures d'encoche et languette 34 sont effectuées avec un faisceau laser 178 d'une durée d'impulsions de 2,2 ms, d'une fréquence de 50 impulsions par seconde, et d'une puissance moyenne de 350 watts, la grille 16 étant déplacée à une vitesse de 680 mm/minute La figure 3 B montre la position relative du faisceau laser 178 pour effectuer les soudures d'encoche et languette 34 a et le cordon de soudure d'angle a. Ensuite, et comme le montre la figure 3 C, la grille 16 est tournée dans le sens des aiguilles d'une montre de manière que la bande extérieure 22 b opposée soit alignée avec le faisceau laser 178, un second groupe, de soudure d'encoche et languette 34 b et un second cordon de soudure d'angle 30 b étant alors effectué Ensuite, comme le montre la figure 3 D, la grille 16 est tournée de 900 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à sa position initiale comme le montre la figure 3 A et la grille 16 et son montage de soudage sont sortis de la chambre de soudage. Les figures 3 E à 3 H montrent qu'un autre groupe similaire d'opérations de soudage sont effectuées. Après la sortie de la chambre, la grille 16 et son montage de soudage sont retournés pour disposer le côté des ailettes en bas, et sont tournés de 90 dans le sens des aiguilles d'une montre autour de l'axe 16 afin que la bande extérieure 22 c non soudée soit en face de la porte de la chambre de soudage La grille 16 et son montage de soudage sont verrouillés en position par rapport à la chambre de soudage et par rapport au faisceau laser. Tout d'abord, l'air dans la chambre de soudage est purgé avec de l'argon jusqu'à un niveau de pureté acceptable. Ensuite, comme le montre la figure 3 E, la grille 16 est déplacée d'une série de pas le long des axes X et Y afin que chaque soudure d'intersection 32 soit effectuée de la manière décrite ci-dessus Quand les soudures d'intersection 32 sont faites, la grille 16 est tournée de 90 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de son axe Y afin que la bande extérieure 22 c soit amenée au-dessous du faisceau laser 178 et un troisième groupe de soudures d'encoches et languettes 34 c est effectué ainsi qu'un troisième cordon de soudure d'angle 30 c Puis, comme le montre la figure 3 G, la grille 16 est tournée de 1800 autour de son axe Y pour présenter la quatrième bande extérieure 22 d au faisceau laser 178 et un quatrième groupe de soudures d'encoches et languettes 34 d ainsi qu'un quatrième cordon de soudure d'angle 30 d sont effectués Puis à la phase illustrée par la figure 3 H, la grille 16 est tournée de 90 en sens inverse des aiguilles d'une montre jusqu'à sa position initiale et elle est sortie de la chambre de soudage avec son montage. Les figurés 31 à 31 montrent les opérations par lesquelles les manchons de guidage 36 sont soudés sur la grille 16 Tout d'abord, la grille 16 est sortie de son montage de soudage, comme l'imposaient les phases des figures 3 A à 3 H et elle est placée dans un montage de soudage de manchons décrit dans la demande de brevet français déposée ce même jour au nom de la demanderesse sous le titre "GRILLES A BARREAUX COMBUSTIBLES AVEC DES MANCHONS SOUDES DANS DES BANDES ENCOCHEES"'; le montage de soudage des manchons comporte plusieurs broches disposées dans des cellules déterminées formées par les bandes intérieures 20 pour recevoir lesmanchons de guidage 36, c'est-à-dire les ouvertures comprenant les encoches 38 disposées sur les bords périphériques comme le montre la figure 3 J En particulier, les broches du montage position- nent exactement les manchons de guidage 36 de manière que leur axe soit disposé au centre et parallèlement aux surfaces des bandes intérieures 20 Avec les manchons de guidage 36 alignés et assemblés avec précision par rapport à la grille 16, cette dernière et son montage de soudage des manchons sont disposés dans la chambre de soudage et sont fixés par rapport à la chambre et par rapport au faisceau laser 178 Ensuite, l'air est purgé avec de l'argon jusqu'au niveau de pureté voulu Ensuite, comme le montre la figure 3 J, la grille 16 est tournée de 450 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, puis la grille et le montage des soudages des manchons sont verrouillés dans cette position à 450 par rapport au trajet du faisceau laser 178 comme le montre la figure 3 J Ensuite, une série de cordons de soudure d'encoche 40 est effectuée avec une durée d'impulsions de 6,2 ms, une fréquence de 20 impulsions par seconde, une puissance moyenne de 255 watts et une vitesse de soudage de 250 mm/minute La grille 16 est déplacée le long de l'axe Y à la vitesse indiquée pendant que le faisceau laser 178 est pulsé Comme cela sera expliqué 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 comme le montre la figure 3 J Une série de cordons de soudure d'encoche 40 est effectuée en déplaçant la grille 16 le long de son axe Y, amenant chaque manchon de guidage 36 en position par rapport au faisceau laser 178, en établis- sant le faisceau laser pour effectuer le cordon de soudure d'encoche 40 et en déplaçant ensuite la grille 16 pour aligner le manchon de guidage 36 suivant Lorsqu'une rangée horizontale de manchons de guidage 36 a été soudée, la grille 16 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 Il est ensuite nécessaire de focaliser à nouveau le faisceau laser 178 pour effectuer les cordons de soudure d'encoche 40 Les figures 3 J et 3 K montrent que le manchon de guidage 36 s'ajustent dans quatre encoches 38 et les cordons de soudure d'encoche 40 sont effectués sur les côtés opposés des manchons de guidage 36. Lorsqu'un côté des manchons de guidage 36 a été soudé, il est nécessaire de tourner la grille 16 de dans le sens inverse des aiguilles d'une montre comme le montre la figure 3 K pour exposer l'autre encoche 38 opposée au faisceau laser 178 Après la rotation, une série de cordons de soudure d'encoche 40 est effectuée comme expliqué ci-dessus Enfin, à la phase de la figure 3 L, la grille 16 est tournée de 450 dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à sa position initiale, avant qu'elle soit sortie avec son montage de soudage de la chambre de soudage pour terminer les opérations sur la grille 16. La figure 4 montre le dispositif de soudage à laser 102 destiné à commander la série des soudures et en particulier les soudures d'intersection 32, les soudures d'encoche et languette 34, les cordons de soudure d'angle 30 et les cordons de soudure d'encoche 40 qui sont nécessaires pour assembler les bandes intérieures et extérieures 20 et 22 et former la grille 16, et pour fixer les manchons de- guidage 36 sur la grille 16 en commandant un dispositif à laser 102 (représenté en détail sur les figures suivantes) pour qu'il émette un faisceau laser 178 d'énergie contrôlée, pour qu'il positionne successivement et avec précision la grille 16 et pour qu'il commande la fourniture d'un gaz inerte approprié par exemple de l'argon dans lequel est effectué le soudage à laser Chacune des pièces à usiner, par exemple une grille 16 à barreaux combustibles est déplacée successivement jusqu'à chacune des positions de soudage par son module de positionnement 106 a ou 106 b, le module 106 a étant représenté sur la figure 4 En particulier, une chambre de soudage 108 est associée avec chacun des modules de positionnement 106 pour recevoir sa grille 16 et établir un environnement dans lequel le soudage au laser peut être effectué, et pour particulièrement établir une atmosphère de gaz inerte tout en permettant le mouvement de la grille pour une série de soudures Le module de positionnement de droite 106 a comporte une porte d'armoire de droite 114 a, représentée ouverte Une porte 114 b d'armoire de gauche similaire est représentée en position fermée et elle couvre le module de positionnement de gauche corres- pondant 106 b et la chambre de soudage de gauche 108 b Une armoire 104 enferme les modules de positionnement de droite et de gauche 106 a et 106 b ainsi que le dispositif à laser 102, une ossature principale 122, un système de purge à l'argon 118 et un système de fourniture d'argon 473 qui seront décrits ci-après Deux tapis de détection forment des zones de sécurité de droite et de gauche 134 a et 134 b et ils sont disposés immédiatement devant les modules de positionnement de droite et de gauche 106 a et 106 b, les zones 134 a et 134 b détectent la présence d'un opérateur et évitent d'entraîner la chambre de soudage 108 correspondante dans une position extérieure à l'armoire 104. La figure 4 montre une source d'alimentation de laser 120 qui est reliée par des conducteurs appropriés au dispositif à laser 1-02 pour commander l'émission de lumière cohérente d'une manière qui sera décrite plus en détail par la suite De plus, un dispositif de commande par calculateur 124 est prévu, comprenant un premier dispo- sitif de commande numérique par calculateur de droite (CNC) 126 a et un second CNC de gauche identique 126 b associés respectivement avec la commande des opérations par laser qui se produisent dans les modules de positionnement de droite et de gauche 106 a et 106 b Comme cela sera expliqué par la suite, les CNC de droite et de gauche 126 a et 126 b sollicitent la commande du dispositif à laser 102, pour assurer en temps partagé la commande de l'appareil à laser 102 La source d'alimentation laser 120 comporte un panneau d'affichage 132 et chacun des CNC 126 a et 126 b comporte son propre panneau de fonction de machine 130. L'ossature principale 122 est représentée plus en détail sur la figure 5, et elle est destinée à supporter de façon réglable le dispositif à laser 102 dans une position alignée avec les modules de positionnement de droite et de gauche de 106 a et 106 b Une fois alignés avec le dispositif à laser 102, les modules de positionnement de droite et de gauche 106 a et 106 b sont fixés par rapport à l'ossature principale 122 et par conséquent, par rapport au 1 9 dispositif à laser 102 pour assurer que l'alignement du faisceau laser 178 puisse être contrôlé exactement par rapport à chacun des modules de positionnement 106 a et 106 b et donc par rapport aux grilles 16 qu'ils supportent. L'ossature principale 122 est constituée par une plaque supérieure 142 et une plaque inférieure 143 (voir figure 7) soudées chacune sur un cadre de tube de section carrée. Comme le montre la figure 7, des tampons de mise à niveau et d'absorption des chocs 224 sont fixés sur la plaque inférieure 143 et servent à isoler le dispositif à laser 102 et les modules de positionnement de droite et de gauche 106 a et 106 b des vibrations qui peuvent être imparties au dispo- sitif de soudage à laser 100 par l'intermédiaire du sol sur lequel repose le dispositif 100 De plus, les tampons 224 amortissent les vibrations qui peuvent être causées par les moteurs d'entraînement (qui seront décrits) associés avec chacun des modules de positionnement de droite et de gauche 106 a et 106 b La plaque supérieure 142 est usinée pour être plane après avoir été soudée sur son cadre de tubes de section carrée pour obtenir une surface de réfé- rence pour les éléments de système qui y sont montés Les autres éléments sont boulonnés ou chevillés par rapport à la plaque supérieure 142 afin que les-alignements critiques puissent être maintenus. Un support cinématique 140 est boulonné sur la plaque supérieure 142 et comporte deux bras 141 et 139 comportant chacune une goupille qui la fixe par rapport à la plaque supérieure 142 Chacun des modules de position- nement 106 est monté sur l'ossature principale 122 et comporte, comme le montre la figure 5, une plaque de base boulonnée sur la plaque supérieure 142 à chacun de ses quatre angles Chaque module de posi'tionffement 106 comporte des parois latérales 152 et 154 boulonnées chacune sur la plaque de base 150 comme le montrent les figures 5 et 10. Chaque module 106 comporte une paroi arrière ou support vertical 148 comme le montre la figure 10 Un coulisseau vertical 252 est boulonné à son tour sur les deux goussets 246 représentés sur la figure 10; une plateforme X-Y 244 est à son tour boulonnée sur les deux goussets 246, un de chaque côté comme le montre la figure 9 La figure 10 montre que la plateforme X-Y 244 reçoit et supporte un dispositif de positionnement X-Y 288 par lequel la chambre de soudage 108 est déplacée pas à pas le long des axes X et Y à la commande de son CNC 126 Chacun des modules de positionnement 106 comporte en outre, comme le montre la figure 5, une plaque supérieure ou d'étanchéité 156 qui est disposée en toute proximité, c'est-à-dire à moins de 1 mm de la plaque d'étanchéité 56 et parallèle à cette dernière, formant la surface supérieure de la chambre de soudage 108 comme le montre la figure 8 L'examen de la figure 8 montre que l'écartement critique et la relation entre la chambre de soudage 108 et sa plaque d'étanchéité 156 permet au disposi- tif de positionnement X-Y 288 de déplacer la chambre de soudage 108 tout en maintenant la relation entre cette chambre 108 et la plaque d'étanchéité 156 Cette relation critique est établie par un positionnement précis de la plateforme 244 par rapport à la plaque d'étanchéité 156 d'une manière qui sera expliquée par la suite. Les figures 7 et 9 montrent que deux coulisseaux verticaux 252 sont fixés par des chevilles sur la plaque supérieure 142 En particulier, deux chevilles sont ajustées dans la base de chaque coulisseau vertical 252 et le maintiennent sur la plaque de base 142 Un berceau 150 est monté de façon mobile sur chaque coulisseau vertical 252 et comporte une vis de positionnement 254, perpendiculaire à la surface de référence de la plaque supérieure 142 de manière que le berceau 250, son coulisseau vertical 252 et la plateforme 244 puissent être alignés avec précision. Le berceau 250 est boulonné et chevillé sur le coulisseau vertical 252 du module de positionnement 106 Le berceau 250 et sa vis de positionnement 254 sont par exemple fabriqués par Milwaulkee Machine Components Company sous la désigna- tion RB 16-32-20-L Les coulisseaux verticaux 252 constituent un moyen d'élever ou d'abaisser la plateforme X-Y 244 pour s'adapter aux variations du processus ou de la hauteur de la chambre de soudage 108 Trois chevilles maintiennent la plateforme X-Y 244 sur ses goussets 246 et elles peuvent être enlevées pour libérer la plateforme 244 Ensuite, les contre-clavettes 256 et 258 sont tirées par leurs vis de traction Puis une manivelle (non-représentée) associée avec la vis de positionnement 254 est tournée pour repositionner vers le haut ou le bas la plateforme X-Y 244 et ensuite, le coulisseau vertical 252 est boulonné et chevillé sur son berceau 250 et la plateforme X-Y 244 est boulonnée - sur le coulisseau vertical 252 Quand la plateforme X-Y 244 se trouve à la hau teur voulue, elle est mise de niveau c'est-à-dire que l'écartement entre le haut de la chambre de soudage 108 et la surface inférieure de la plaque d'étanchéité 156 est réglé pour que ces éléments soient parallèles entre eux et ensuite, de nouvelles contre- clavettes 256 et 258 sont positionnées et les chevilles sont introduites dans de nouveaux trous percés et alésés dans les parois latérales -152 et 154 dans leurs nouvelles positions. Le circuit 118 de purge d'argon est représen- té plus en détail sur la figure 5 L'argon qui déborde des chambres de soudage 108 pendant la purge et le soudage tombe au fond de chaque module de positionnement 106 pour s'écouler par plusieurs ouvertures de sortie 151 dans les plaques de base 150 a et 150 b A l'avant du cadre principal 122 se trouvent deux ouvertures 148 a et 148 b couvertes par une toile métallique 146 Cette dernière est le cadre principal qui forme deux chambres 144 a et 144 b qui sont reliées par une conduite d'évacuation (non-représentée) à l'arrière du cadre principal 122 par un étranglement 226 (voir figure 7)et une conduite 228 Vers un ensemble de soufflerie 230 de manière que l'argon qui déborde soit évacué de l'immeuble depuis l'armoire 104 par une conduite d'évacuation d'argon 232 L'étranglement 226 contrôle le débit d'argon L'ensemble de soufflerie 230 crée une dépression quand les portes 114 de l'armoire sont fermées. L'ensemble de soufflerie 230 peut consister par exemple en une soufflerie d'évacuation telle que fabriquée par Dayton Electric Company sous la référence 2 C 887 L'écar- tement entre la surface supérieure de la chambre de soudage 108 et la plaque d'étanchéité 156 apparaissant sur les figures 9 et 17 peut être de l'ordre de 0,75 mm pour permettre le mouvement de la chambre de soudage 108 le long des axes X et Y ainsi que pour permettre un débit régulier d'argon depuis la chambre de soudage 108. Comme le montre la figure 5, le support cinématique 140 positionne le dispositif à laser 102 et en particulier, la source d'émission laser sous la forme d'un barreay de laser 170 et du système optique associé par rapport à la surface de référence du cadre principal 122 et plus particulièrement, par rapport aux pièces à usiner sous la forme de grilles à barreaux combustibles 16 Le barreau de laser 170 est disposé dans un boitier 166 de tête de laser qui est monté sur une plaque 168 d'outillage optique qui a été usinée à des tolérances très serrées en ce qui concerne la planéité La plaque optique 168 est montée sur une sous- base de laser 162 supportée à son tour sur le support cinématique 140 et en particulier, sur sa traverse 157 et une pièce horizontale 159 En plus du boitier 166 de tête de laser, un miroir mobile 172 de changement d'orientation de faisceau et son actionneur sous la forme d'un moteur pas à pas 175 et d'un orienteur de faisceau fixe sous la forme de miroirs 174, 176 a et 176 b sont également montés sur la plaque optique 168. Comme le montre la figure 6, le miroir 172 de changement d'orientation de faisceau se trouve sous forme d'une pièce en goutte d'eau couplée avec le moteur pas à pas 175 pour être mise en rotation successivement par ce moteur en. position et hors de position de réfléchir ou de transmettre le faisceu laser 178 émis par le barreau laser 170. La sous-base de laser 162 supporte la plaque optique 168 et à son tour, elle est montée sur le le support cinématique 140 Ce dernier consiste en un ensemble soudé de tubes carrés et apporte la rigidité-nécessaire pour maintenir l'alignement critique entre le faisceau laser 178 émis par le barreau de laser 170 et les grilles 16 La sous-base de laser 162 est boulonnée sur deux vérins 158 a et 158 b de mise à niveau disposés aux extrémités de la traverse 157 Un support à rotules 160 est disposé à la partie arrière horizontale 159 pour former un seul point de support de la sous-base 162 pour qu'elle puisse tourner autour d'un axe 164 quand chacun des vérins 158 a et 158 b est soulevé ou abaissé La rotule 160 est diposée à une hauteur fixée pour former un pivot autour duquel la sous- base 162 peut-être soulevée de façon rectiligne ou inclinée de l'angle voulu par les vérins 158 a et 158 b. -Le plan de la sous-base de laser 162 doit rester rigide pendant que les forces qui sont appliquées par les vérins 158 a et 158 b de mise à niveau pendant le réglage initial de l'appareil de soudage à laser 100 Comme cela sera expliqué ci-après, la sous-base 162 supporte également deux ensembles de laser d'axe Z 222 de sorte que les ensembles de lentilles de focalisation 204 correspondant (figure 6) peuvent être réglés linéairement pour focaliser le faisceau laser sur les grilles 16 dans les chambres de soudage 108 correspondantes La sous-base 162 présente une surface de support pour monter les ensembles 222 de posi- tionnement d'axe Z (figure 7) Chaque ensemble 222 de laser d'axe Z est fixé rigidement sur la sous-base 162 de manière qu'il supporte l'ensemble 204 de lentille de focalisation de laser le long de son axe Z qui est perpendiculaire à la surface supérieure de la sous-base 162 Comme le montre la figure 5, le barreau de laser 170 émet un faisceau laser 177 qui est focalisé sur le miroir 172 de changement d'orien- tation de faisceau, dirigeant alternativement le faisceau laser 177, d'abord vers un miroir de déviation verticale 176 a puis vers un miroir d'orientation verticale 176 b, formant ainsi un faisceau laser de droite 178 a et un faisceau laser de gauche 178 b Les faisceaux laser 178 a et 178 b sont dirigés par des ouvertures 180 a et 180 b respec- tivement dans les modules de positionnement 106 a et 106 b. Dans-un exemple de réalisation de l'invention l'appareil à laser 102 représenté sur la figure 5 et schématiquement sur la figure 6 peut consister en un appareil à laser fabriqué par Raytheon sous la désignation S 5500 L'appareil à laser 102 comporte le barreau de laser qui consiste en un laser à cristal Nd:YAG avec-deux lampes éclair linéaires au krypton disposées dans une -tête à laser à haut rendement La tête à laser comporte un miroir à réflexion totale 182 et un miroir à réflexion partielle 184 disposés à chaque extrémité du barreau de laser 170 Un obturateur 188 de cavité intérieure est disposé entre le barreau de laser 170 et le miroir à réflexion totale 182 et il est commandé sélectivement pour libérer un nombre déterminé d'impulsions de laser, afin que l'énergie appliquée pour effectuer le soudage au laser puisse êtrecontrôlée avec précision d'une manière qui sera expliquée par la suite La tête de laser est de construction modulaire pour permettre que tous les éléments optiques qu'elle comporte, comprenant le barreau de laser 170, les lampes d'excitation 186 et les miroirs 182 et 184 puissent être remplacés facilement et indépendamment Les lampes d'excitation 186 doivent pouvoir être remplacées rapidement sans perturber l'alignement optique De plus, les lampes d'excitation ou lampes éclair 186 sont refroidies par de l'eau sur toute leur longueur, y compris leurs connecteurs d'extrémité Le circuit de déclenchement des lampes assure la pulsation parallèle des lampes d'excitation 186 pour -exciter la cavité Le barreau de laser 170 peut être choisi par exemple avec une puissance moyenne de 400 watts sur la pièce à usiner, la puissance d'entrée du réseau de formation d'impulsions ne dépassant pas 18 k W en fonctionnant à -des durées d'impulsions de 6 ms et 2 ms, respectivement avec des fréquences de 20 Hz et 50 Hz Un obturateur à déviation 190 peut être placé dans une première position pour diriger le faisceau laser 177 le long d'un circuit dérivé 196 vers un absorbeur de faisceau 194 pendant les périodes dans lesquelles les pièces à usiner sous la forme des grillés 16 sont changées à l'intérieur des chambres 108 Un mécanisme d'actionnement 192 est représenté pour faire passer l'obturateur 190 de sa première position d'interception de faisceau à une seconde position dans laquelle le faisceau 177 est focalisé par un ensemble 198 de lentilles d'expansion de faisceau vers un mécanisme d'orientation de faisceau constitué par le miroir mobile 172 de changement d'orientation de faisceau et le miroir fixe 174 Quand le miroir mobile 172 est placé pour inter- cepter le faisceau laser 177, ce dernier est dévié le long du trajet 178 a vers le miroir de déviation verticale 176 a pour être orienté verticalement, L'ensemble 204 a de lentille de focalisation laser intercepte et focalise le faisceau laser 178 a sur la grille 16 dans la chambre 108 a. Comme représenté, l'ensemble 204 de lentille de focalisation laser, comme cela sera décrit en détail par la suite, comporte une lentille 202 et une monture de lentille 200 positionnée linéairement par l'ensemble 222 de laser d'axe Z Quand le miroir de changement d'orientation 172 est tourné par le moteur 175 de sa position d'interception du faisceau laser 177, ce dernier est dévié par le miroir réfléchissant fixe 174 pour former le faisceau laser 178 b 2532214 l dirigé par le miroir de déviation verticale 176 b vers la chambre de soudage 108 b. Les lampes d'excitation 186 sont alimentées par la source d'alimentation 120 représentées globalement sur la figure 4 La source d'alimentation 120 comporte une source d'alimentation continue de tension régulée qui charge un réseau de formation d'impulsions par une inductance de charge Le CNC 126 associé ferme alternativement des commutateurs (des redresseurs commandés au silicium) qui chargent le réseau de formation d'impulsions par une batterie de condensateurs d'emmagasinage de tension continue et déchargent ce réseau dans les lampes d'excitation 186 pour exciter le barreau de laser 170 afin qu'il émette une série d'impulsions laser Les lampes d'excitation 186 fonctionnent dans un mode de préparation dans lequel elles sont alimentées par un courant continu de faible niveau, audessous du seuil d'effet laser et des impulsions de courant fort sont superposées sur le courant de préparation pour produire des impulsions laser Le réseau de formation d'impulsions produit des impulsions de 2 ms et 6 ms. Dans le but de faciliter l'alignement initial de la chambre de soudage 108 et en particulier de la grille 16 par rapport au faisceau laser 178, un dispositif est prévu pour observer la grille 16 et en particulier, pour déterminer sa position exacte par rapport au faisceau laser 178 sous la forme d'une caméra de télévision d'alignement 206 qui est réglée pour établir un trajet d'images 214 coincidant-avec le trajet du faisceau laser 178 a La figure 6 montre que le trajet d'images 214 est focalisé par une lentille 210, passe sélectivement par un obturateur de sécurité 212 agréé par un service administratif, et dirigé par le miroir à transmission partielle 176 vers la caméra de télévision 206 En plus de focaliser le faisceau laser 178 sur la grille 16, la lentille 202 focalise égale- ment avec l'aide de la lentille 210 l'image de la grille 16 sur la caméra de télévision 206 Comme cela sera expliqué ci-après, l'ensemble de lentilles de focalisation laser 204 comporte également une lampe d'éclairage qui est allumée sélectivement pour éclairer la grille 16 dans un but d'ali- gnement L'obturateur de sécurité 212 est ouvert et fermé sélectivement pour permettre l'alignement de la grille 16 avec le faisceau laser 178, et il reste fermé pendant toutes les autres périodes comme mesure de sécurité. Comme le montre la figure 6, chacune des chambres de soudage 108 peut être déplacée d'une première position de soudage représentée en pointillés vers une seconde position sortie Quand la chambre de soudage 108 - se trouve dans sa première position, le faisceau laser 178 est dirigé par son miroir de déviation verticale 176 sur un dispositif de mesure de puissance ou thermopile 218 supporté dans un tube de protection 216 Comme cela apparaîtra par la suite, le tube de protection 216 est monté sur une partie arrière de la chambre de soudage 108 et -il comporte une ouverture d'étranglement 201 par laquelle le faisceau laser 178 peut être confiné dans le tube. Périodiquement, la chambre de soudage est disposée dans sa seconde position sortie et le faisceau laser 178 est dirigé sur la thermopile 218 pour donner une indication sur la puissance de sortie du barreau de laser 170 actuellement reçue par la grille 16 Dans les conditions de forte charge imposée à l'appareil à laser 102, il faut noter que le rendement du laser s'atténue sous l'effet de l'épuisement du barreau de laser 170 et/ou de ses lampes d'excitation 186, ainsi qu'en raison de la présence de fumée et de débris pendant le soudage au laser Ainsi, pour obtenir des soudures précises-et reproductibles, la tension appliquée aux lampes d'excitation est augmentée au cours de la durée de vie de l'appareil à laser 102 en fonction des mesures par la thermopile. L'armoire 104 de l'appareil de soudage à laser sert à enfermer l'argon qui s'échappe des chambres de soudage 108 afin qu'il puisse être éliminé par le dispositif de purge d'argon 118 Pour permettre que la chambre de soudage 108 soit amenée dans sa seconde position sortie, dans laquelle la pièce à usiner et en particulier la grille 16 peut être remplacée, les portes d'armoire 114 sont montées pour se déplacer linéairement vers une posi- tion ouverte comme le montre la figure 4 Dans un mode de réalisation de l'invention, le mécanisme 234 d'ouverture de porte apparaissant sur la figure 7 comporte deux cylindres à câble qui sont boulonnés sur le cadre principal 122 Un cylindre pneumatique auxiliaire maintient une tension constante du câble et compense l'allongement qui se pro- duit pendant le fonctionnement des portes d'armoire 114. La pression d'air de ces cylindres est commande par un régulateur L'air des cylindres à câble est commandé par une électro-vanne Les portes 114 peuvent se déplacer le long de rails montés sur des blocs Dans un mode de réa- lisation de l'invention, lescylindresà câble actionnés pneumatiquement sont des dispositifs fabriqués par Tolomatic sous la référence 100-150. Les figures 8, 9 et 10 montrent une table coulissante 162 qui permet que la chambre de soudage 108 soit sortie de l'armoire 104 dans sa seconde position sortie afin que l'opérateur de la machine puisse enlever la grille 16 de la chambre 108 A cet effet, la table coulissante 262 est montée sur la plateforme X-Y 244 exactement positionnée pour être entraînée de façon posi- tive par un moteur d'entraînement coulissant 266, linéai- rement entre sa première position de soudage et sa seconde position sortie de l'armoire 104 La table coulissante 262 comporte un rail de sécurité 164 qui fait saillie devant le bord avant de la table pour éviter de blesser l'opérateur. Le moteur d'entraînement 266 est couplé par une-chaîne 272 avec une vis d'entraînement 268 qui taraude dans un boulon 2532 Z 14 épaulé 274 pour entraîner un support 276 monté de façon fixe sur la table coulissante 262 Comme le montre particulièrement la figure 10, la vis 268 eet montée à chaque extrémité sur deux crapaudines 270 Les figures 8 et 9 montrent plus particulièrement que deux arbres support 278 sont fixés sur la surface inférieure de la table coulis- sante 262 et sont orientés parallèlement entre eux pour permettre la course rectiligne voulue de la table coulis- * sante 262 entre sa première et sa seconde-positions. Les figures 8 et 9 montrent qu'un dispositif est prévu pour positionner exactement la plateforme X-Y 244 et par conséquent la chambre de soudage 108 dans sa première position de soudage dans son module de positionne- ment 106 et dans sa seconde position sortie de l'armoire 104 dans laquelle l'opérateur peut facilement enlever la grille-16 de la chambre 108 Il importe que la chambre de soudage 108 et en particulier sa grille 16 soient disposées exactement par rapport au faisceau laser 178 comme le montrent les figures 6, 8 et 9 A cet effet, un ensemble localisateur avant 284 dirige sélectivement sa broche de localisation 316 représentée sur la figure 12 depuis une première position rétractée vers une seconde position de verrouillage dans laquelle elle est disposée dans une ouverture 318 d'une pièce de positionnement 318 montée de façon fixe sur la table coulissante 262, en positionnant ainsi avec précision la table coulissante 262 par rapport au faisceau laser 178 Une pièce de positionnement 312 similaire est disposée à la partie arrière et elle est montée de façon fixe sur la table coulissante 262 pour engager la broche de localisation 316 de l'ensemble loca- lisateur avant 284, pour positionner ainsi et maintenir la table coulissante 262 et par conséquent la chambre de soudage 108 dans sa seconde position sortie La figure 8 montre particulièrement que l'ensemble localisateur avant 284 comporte un support de localisation 322 monté de façon 2532214 ' fixe sur la plateforme 244 à une extrémité et dont l'autre extrémité porte un support 320 auquel est suspendu par une chape 324 un actionneur 314 qui entra 5 ne la broche de localisation 316 Un second ensemble de localisateurs arrière 286 est représenté sur les figures 7 et 9 et il sert à fixer la table coulissante 262 par rapport au faisceau laser 178 L'ensemble de localisateurs arrière 286 est monté de façon fixe sur son module de positionnement 106 par un support de localisation 323 fixé sur le support vertical 248 et il comporte un actionneur 315 et une broche de localisation 319 entraîné par ce moteur entre une première position rétractée et une seconde position de verrouillage dans laquelle la broche 319 engage une ouverture 325 d'une pièce de positionnement 321 fixée sur la table coulissante 262 De cette manière, la table coulissante 262 est immobilisée aux angles opposés en diagonale par les broches de localisation 319 et 316 des ensembles de localisateurs avant et arrière 286 et 284 respectivement, assurant ainsi une relation fixe entre la table coulissante 262 et le faisceau laser 178 Les ensembles localisateurs avant et arrière 284 et 286 peuvent être par exemple des mécanismes à plongeurs fabriqués par De Staco. Les figures 8 et 10 montrent que chacun des modules de positionnement 106 comporte un dispositif pour positionner avec précision la chambre de soudage 108 et en particulier la grille 16 qui s'y trouve dans plusieurs positions commandées avec précision le long des axes X et Y d'un plan ainsi que pour tourner ce plan d'un angle contrôlé avec précision autour de l'axe Y, pour que diverses soudures puissent être effectuées par le faisceau laser 178 Le dispositif de positionnement X-Y 288 est disposé comme le montre la figure 10, monté sur la table coulissante 262 pour supporter et positionner la chambre de soudage 108 Le dispositif de positionnement X-Y 288 comporte une table de positionnement X 290 et une table 31- de positionnement Y 292 montée sur elle Les tables de positionnement X et Y 290 et 292 peuvent être-par exemple des mécanismes fabriqués par Shaum Manufacturing Company, sous la référence DC 1212 La table de positionnement X 290 sert à déplacer-la chambre 108 dans une direction perpen- diculaire au plan de la figure 8, tandis que la table de positionnement Y 292 déplace la chambre 108 dans une direction perpendiculaire au plan de la figure 10 La table de positionnement Y 292 est associée avec un moteur d'entraînement Y 296 qui comporte un trigonomètre et tachymètre de manière que les distances incrémentales précises puissent être imprimées à la chambre de soudage 108 D'une façon similaire, la table de positionnement X 290 est associée avec un moteur d'entraînementi X, un trigo- nomètre et un tachymètre 294. Un entraînement de rotation d'axe B 238, re- présenté sur la figure 9, peut être engagé avec la chambre de soudage 108 et en particulier avec un ensemble de montage tournant 240 qui peut tourner dans une paroi latérale de la chambre de soudage 108 pour positionner angulairement le montage tournant 242 comme le montre la figure 9 Il est bien entendu que la grille 16 peut être fixée sur l'ensemble de montage tournant 240 par lequel elle peut être disposée entièrement autour de l'axe Y. La chambre de soudage 108 et son montage tournant 242, apparaissant sur les figures 8 et 9 comportent un rebord supérieur 331 autour de la périphérie supérieure des parois de la chambre pour former une surface plane et usinée 333 qui se trouve en relation parallèle précise et étroite avec la surface intérieure de la plaque d Dé- tanchéité 156 Cette relation précise entre la-surface 333 et la plaque d'étanchéité 156 permet une circulation uniforme d'argon depuis la chambre de soudage 108 vers le module de positionnement 106 ainsi que le mouvement de la chambre de soudage 108 et sa grille 16 le long des axes X, Y dans un plan parallèle à la surface inférieure de la plaque d'étanchéité 156 En outre, le dispositif de positionnement X-Y 288 peut déplacer la chambre de soudage 108 et en particulier-la grille 16, librement le long des axes X et Y par rapport au faisceau laser 178 sans interférence avec un joint, c'est-à-dire qu'un intervalle uniforme et soigneusement maintenu est prévu entre le bord périphérique ou le rebord 331 de la chambre de soudage 108 et la plaque d'étanchéité 156. Les figures 7 et 8 montrent qu'un soufflet extensible 456 est monté sur la partie supérieure du tube de monture de lentille 200 et un boitier de protection 461 par un adaptateur de soufflet 464 L'ensemble de laser d'axe Z 222 comporte une table d'axe Z 458 sur laquelle est monté l'ensemble 204 de lentille de focalisation laser par l'ensemble de monture 460 et il est entraîné pas à pas sélectivement par un moteur d'entraînement d'axe Z 470 apparaissant sur la figure 7 De même que les moteurs d'entraînement X et Y 294 et 296, le moteur d'entraînement d'axe Z 470 comporte également un trigonomètre et un tachymètre pour produire des signaux de sortie indiquent la position précise de la table d'axe Z 458 ainsi que la vitesse de son mouvement La table d'axe Z 458 est montée dans une position verticale, appliquant une force sur le moteur d'entraînement d'axe Z 470 qui est compensé par deux poulies rappelées par ressort, accouplées respectivement par des câbles 272 disposés autour d'elles et accrochées à la table d'axe Z 458 par un dispositif de fixation approprié, par exemple une vis 468 Dans là présent mode de réalisation, la table d'axe Z 458 peut consister en une table fabriquée par Design Components Inc, sous la désignation SA 100 L'accouplement entre le moteur d'entraînement d'axe Z 470 et la table d'axe Z 458 peut consister en des composants fabriqués par Shaum Manufacturing Inc sous la désignation "Heli Cal" N O 3477-16-8 et 5085-8-8. 33 - Le moteur d'entraînement d'axe Z 470 peut consister par exemple en un servomoteur à courant continu fabriqué par Control Systems Research Inc, sous la désignation SM 706 RH. Il apparaît ainsi que l'invention concerne un appareil d'usinage à laser, et en particulier sa structure rigide formant un banc pour recevoir au moins une pièce à usiner et un cadre pour supporter rigidement une source de laser par rapport à la pièce à usiner Le banc rigide définit une première surface de référence plane pour recevoir la pièce à usiner Cette dernière est disposée dans une chambre d'usinage pour définir autour de la pièce un environnement qui ne réagit pas avec la matière dont la pièce est faite Une partie de la chambre d'usinage est formée par une surface d'étanchéité présentée par un boitier de pièces à usiner montées de façon fixe sur la surface de référence La chambre d'usinage est disposée sur une plateforme qui est réglée par un mécanisme approprié de manière qu'un intervalle uniforme soit établi entre la surface périphérique de la chambre d'usinage et la surface d'étanchéité permettant un mouvement libre de la chambre d'usinage et maintenant l'environnement de cette chambre. A cet égard, une fois qu'elle est positionnée, la plate- forme est fixée par rapport au boitier de pièces à usiner et par conséquent, par rapport à la surface de référence. De plus, des dispositions sont prises pour déplacer la chambre d'usinage et sa pièce à usiner le long de deux axes qui définissent un plan parallèle à la surface d'étan- chéité Un cadre rigide est disposé sur la surface de référence pour monter une source de laser et en particulier, une sous-base de laser qui est positionnée de façon réglable Dans un mode de réalisation, le dispositif de positionnement peut comporter une surface d'appui fixe et au moins deux mécanismes réglables pour soulever et/ou faire tourner la sous-base autour d'un axe de sous-base qui coïncide avec la surface d'appui La source de laser, 34 - un mécanisme d'orientation de faisceau utilisant en temps partagé le faisceau laser entre une première pièce et une seconde pièce et une paire correspondante d'ensembles de focalisation laser sont également montés sur la sous-base. Il est bien évident que de nombreuses modi- fications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit et illustré à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention. 2532214 l REVENDICATIONS 1.Appareil d'usinage à laser, comprenant une structure rigide qui définit une surface de référence plane, un poste de travail( 108)disposé pour recevoir une pièce à usiner( 16, appareil caractérisé en ce que le laser ( 102) est monté rigidement par un dispositif de fixation ( 162) par rapport audit poste de travail, et par rapport à ladite structure rigide après son réglage par un dispositif de réglage ( 1528). 2 Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ladite structure rigide est un banc rigide ( 122) qui définit une première surface de référence, un montage ( 140) fixé surladite surface de référence pour supporter rigidement ledit laser par rapport à ladite surface de référence, ledit poste-de travail ( 108) compre- nant un boitier de pièces à usiner fixé sur ladite sur- face de référence pour définir et disposer une seconde surface d'étanchéité plane ( 156) par rapport à ladite première surface de référence, une chambre d'usinage ( 108) étant disposée sur une plateforme avec une ouverture supérieure définissant une surface périphérique plane, ledit dispositif de réglage positionnant ladite plateforme et ladite chambre d'usinage montée sur elle de manière que ladite troisième surface-périphérique soit disposée paral- lèlement à ladite seconde surface d'étanchéité en étant espacée d'une distance suffisamment petite pour assurer l'intégrité de l'environnement d'usinage dans ladite chambre d'usinage et un dispositif de fixation pour fixer directement ladite plateforme sur ledit boitier une fois que ladite surface périphérique a été positionnée par rapport à une surface d'étanchéité. 3 Appareil selon la revendication 2, carac- térisé en ce qu'il comporte un dispositif d'entraînement ( 262) monté sur ladite plateforme pour déplacer ladite chambre d'usinage par rapport à un faisceau laser ( 178) et par rapport à une seconde surface d'étanchéité. 4 Appareil selon la revendication 2, carac- térisé en ce que ledit dispositif d'entraînement ( 262) déplace ladite chambre d'usinage et sa pièce à usiner au moins le long d'un premier et d'un second axes qui définissent le plan parallèle à ladite seconde surface d'étanchéité. Appareil selon la revendication 2, carac- térisé en ce qu'il comporte un montage monté pour pouvoir tourner dans ladite chambre d'usinage. 6 Appareil selon la revendication 5, carac- térisé en ce qu'il comporte un dispositif localisateur ( 284) pour verrouiller de façon amovible la pièce à usiner par rapport audit montage tournant et au faisceau laser. 7 Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une pompe ( 230) pour pomper un gaz qui ne réagit pas avec la matière dont est faite la pièce à usiner, dans ladite chambre d'usinage à un débit déterminé. 8 Appareil selon la revendication 7, carac- térisé en ce que le débit déterminé est établi pour assurer que le gaz passant depuis la chambre d'usinage par un intervalle uniforme formé entre ladite surface périphé- rique et ladite seconde surface d'étanchéité soit suffisam- ment réduit pour éviter l'échange du gaz non réactif et d'un autre gaz à l'extérieur de ladite chambre d'usinage. 9 Appareil selon la revendication 1, carac- térisé en ce que ladite structure rigide comporte un banc rigide ( 122) reposant sur une surface support pour définir une première surface de référence plane, un laser ( 102) sur une sous-base de laser ( 162) définissant une seconde surface plane, un cadre rigide ( 140) fixé sur ladite première surface de référence pour supporter de façon réglable ladite sous-base de laser, un dispositif de focalisation et d'orientation de laser ( 104), ledit dispositif de réglage ( 158) étant monté de façon fixe sur ledit cadre pour régler la position de ladite seconde surface pour que le faisceau laser ( 178) soit orienté avec précision sur la pièce à usiner. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit dispositif de réglage ( 158) comporte un dispositif de réglage en hauteur destiné à régler la hauteur de ladite seconde surface par rapport à ladite première surface de référence. 11 Appareil selon la revendication 9, carac- térisé en ce que ledit dispositif de réglage comporte un dispositif de rotation destiné à faire tourner la seconde surface par rapport à ladite première surface de référence. 12 Appareil selon la revendications, carac- térisé en ce que ledit dispositif de réglage comporte un support ( 160) qui reçoit de manière qu'elle puisse tourner la sous-base ( 162) de laser, ladite sous-base de laser comportant un axe qui passe par ledit support de manière que ladite seconde surface puisse être diposée angulairement par ledit dispositif de réglage autour dudit axe. 13 Appareil selon la revendication 12, carac- térisé en ce que ledit dispositif de réglage comporte un premier et un second dispositifs de réglage en hauteur ( 158 a, 158 b) disposés sur les côtés opposés dudit axe de manière que la hauteur de ladite seconde surface ainsi que son angle puissent être réglés par rapport à ladite première surface de référence. 14 Appareil selon l'une quelconque des reven- dications 9 à 13, caractérisé en ce qu'il est agencé pour usiner au laser une première et une seconde pièce à usiner, l'appareil comportant en outre un dispositif d'orientation de faisceau ( 172) disposé pour intercepter le faisceau laser ( 177) et le diriger le long d'un premier trajet de laser ( 178 a) vers la première pièce à usiner à un premier instant et pour orienter le faisceau laser le long d 'un secondtrajet de laser ( 178 b) vers la seconde pièce à usiner à un second instant différent. Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte un second dispositif de focalisation ( 204) monté sur ladite seconde surface pour focaliser le faisceau de laser sur la pièce à usiner. 16 Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte un premier et un second dispositifs de focalisation ( 204) montés sur ladite seconde surface pour focaliser respectivement le faisceau laser le long dudit premier et dudit second trajets de laser sur ladite-première et ladite seconde pièces à usiner. 17 Appareil selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce qu'il comporte un boitier de pièces à usiner fixé sur ladite première surface de référence et définissant une troisième surface d'étanchéité plane, et une chambre d'usinage ( 108) pour recevoir la pièce à usiner et pour définir autour de la pièce à usiner un environnement qui ne réagit pas avec la matière dont la pièce à usiner est faite, ladite chambre d'usinage comportant une ouverture définissant une surface périphérique et un dispositif de positionnement ( 244) destiné à positionner ladite chambre d'usinage pour définir un intervalle uniforme entre ladite troisième surface périphérique et ladite surface d'étanchéité afin de permettre un libre mouvement de la chambre d'usinage par rapport à ladite troisième surface d'étanchéité, l'intervalle étant suffisamment petit pour maintenir l'environnement dans ladite chambre d'usinage.