Brevet FR2644378A1 — publié le 19900921

- 1- La présente invention concerne un procédé de construc- tion de machines sous vide de grand volume. Les machines sous vide sont généralement utilisées pour réaliser des interventions spéciales de haute techni- cité, par exemple par procédé de bombardement électro- nique (soudage, fusion, évaporation...), par exemple pour la polymérisation de matériaux composites, et de plus en plus d'applications qui nécessitent une absence totale de pollution. Les éléments à traiter sont introduits à pression atmosphérique dans l'enceinte, mis en position, puis on proceIeà l'obturation de l'ouverture par une porte étanche, et on fait le vide à l'intérieur de l'enceinte. La pression atmosphérique s'exerce alors sur toute la surface de l'enceinte, et atteint, pour les grandes encein- tes, des valeurs de contraintes très importantes. Ainsi, la paroi de l'enceinte, déjà soumise aux varia- tions de la température ambiante, qui entrainent des phénomènes de dilatation/contraction, sont soumises à des variations considérables de contraintes de pression. Il en résulte de très importants phénomènes de variation dimensionnelle impossible à éliminer. Or, le travail à l'intérieur de la machine nécessite une très grande précision. De plus, les procédés utilisés nécessitent des con- ditions de grande propreté, et une qualité essentielle d'une machine sous vide est sa facilité de nettoyage. Dans les machines traditionnelles de grand volume, les parois de l'enceinte sont réalisées en structure métal- lique plus ou moins indéformable; les supports rigides des appareils en général, et des canons à électrons en particulier (ou de leurs systèmes de déplacement), sont fixés soit directement à des renforts de la paroi, soit par l'intermédiaire de pièces rigides traversant la paroi, à des socles extérieurs ( la paroi et les pièces rigides étant alors désolidarisées par l'intermé- diaire de soufflets). -2- Dans ces machines traditionnelles, les parois de l'enceinte doivent comporter une rigidité certaine du fait des traver- sées des supports indéformables des appareils; elles pré- sentent des difficultés de nettoyage; l'accès aux appareils est malaisé. Le procédé selon l'invention autorise une déformabilité maximum des parois de l'enceinte, et donc de minimiser les coûts de fabrication en diminuant les sections., Il diminue les facteurs de salissure des parois, et en autorise un nettoyage facile. Il rend l'accès aux appareils très aisé. En effet, dans le procédé selon l'invention, à l'in- térieur d'une enceinte de forme cylindrique, tous les dis- positifs de fixation et de déplacement des appareils en général, et du (ou des) canon à électrons en particulier, sont supportés par un dispositif n'ayant aucune liaison mécanique avec la paroi. Ce dispositif est composé d'un portique roulant épousant la forme de la paroi interne, à une faible distance de celle-ci,de manière à dégager un volume utile maximum, et tenant lieu de support rigide aux divers systèmes classi- ques de fixation et mouvement des appareils. Ce portique roule vers une position d'opération sur les appareils, nettoyage de ceux-ci, nettoyage de la paroi de l'enceinte, à l'extérieur de la machine. Il roule vers une position opérationnelle sur les pièces à l'intérieur de la machine. Le chariot support de pièces roule de façon classique entre les bras du portique. Les rails du portique et du support de pièces sont fixés sur un contreberceau posé en partie basse du cylindre, sans fixation mécanique particulière. La transmission des efforts se fait au travers de la paroi de l'enceinte vers un berceau extérieur. Le contre-berceau et la paroi peuvent ainsi jouer indépendamment l'un de l'autre. Le reste de la machine est traditionnel pour ce genre d'équipement. La planche unique représente, en coupe, l'enceinte -3- d'une machine selon l'invention. La figure 1 est une coupe transversale, la figure 2 est une coupe longitudinale. Dans un mode de réalisation selon l'invention, l'en- ceinte est une structure métallique (1) de forme cylindri- que ou similaire, en position horizontale, comportant d'un côté un fond (14) et de l'autre une porte (15). La partie basse du cylindre repose sur un berceau (12) intégré ou non à la structure, assurant la stabilité de l'ensemble, et le report des charges aux fondations. La paroi interne de l'enceinte est lisse et continue; les seuls accidents importants de cette continuité sont les orifices des tuyaux de pompage. Un contre-berceau (11) est positionné en vis à vis du berceau (12) sans fixation particulière. Sur ce contre-berceau viennent se fixer deux paires de rails paral.lèles au sens du cylindre (3 et 10). Ces deux paires de rails disposent de leur continuation exté- rieure devant la porte, un système classique (16) interrompant ou rétablissant la continuité des rails selon la position fermée ou ouverte de la porte. Un portique épousant la forme de la paroi (2), à une faible distance de celle-ci, roule sur la paire de rails extérieurs (3); son profil adopte ainsi une forme d'à. Dans une forme de configuration, le portique (2) est composé de deux poutres (2.1) en forme d'S reliées de façon rigide entre elles par quatre traverses (2.2). Quatre chariots motorisés (17) assurent le déplacement du portique sur les rails (3). Dans un mode de configuration simple, une poutre hori- zontale transversale (13) est fixée sur le portique. Sur cette poutre circule un chariot support de canon à élec- trons (5). Cette configuration permet un déplacement transversal de l'appareil. Dans un mode de réalisation plus complexe, quatre rails (6) sont positionnés sur le portique en forme d'1n(2) et parallèlement au sens du cylindre. -4- Le long de ces quatre rails (6) circulent quatre cha- riots (4) à déplacement asservi par tout moyen électro- nique ou mécanique, assujetis en bout à deux poutres verticales (7), permettant à celles-ci de se déplacer d'une part en conservant la verticalité, d'autre part de manière synchrone en cas de deux ou plusieurs poutres. Le long de ces deux poutres verticales (7) vient cou- lisser une poutre horizontale (8) supportant le chariot du canon à électrons (5). Ce dispositif permet le déplacement du canon dans les trois dimensions. Un chariot porte-pice (9) roule sur les rails (10); Il est en position chargement/déchargement à l'extérieur de la porte, et en position "opération sur la pièce" à l'intérieur de la chambre. L'ensemble du portique (2), avec tous les systèmes qui le complètent, est en position "nettoyage, opérations sur les appareils, nettoyage de l'enceinte" à l'extérieur de la porte, et en position "opération sur la pièce" à l'intérieur de l'enceinte. Tous les autres systèmes de la machine sont des systèmes classiques pour ce genre de machines. -5- REVENDICATIONS 1) Procédé de construction de machines sous vide de grand volume de section cylindrique ou similaire, des- tinées en général à tous travaux sous vide et, en particulier au soudage par faisceau d'électrons, com- portant une paroi externe métallique (1) acceptant des tolérances et variations dimensionnelles relativement importantes, caractérisé en ce que le dispositif rigide intérieur supportant les appareils en général (ou les syst&mesde déplacement de ces appareils) et, en particu- lier le (ou les) canon à électrons (5), est un dispo- sitif mobile sans liaison mécanique avec la paroi de l'enceinte. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le dispositif mobile est composé d'un portique roulant (2) épousant la forme interne de la paroi, à une faible distance, de manière à dégager un volume utile maximum, et peut être sorti intégralement de l'enceinte par simple roulement sur deux rails (3) en partie basse. Ce portique roulant sera appelé "portique enfl". 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que sur le portique enfQ (2) est fixée une poutre hori- zontale (13) le long de laquelle circule un chariot supportant un, ou des appareils en général, et plus particulièrement un canon à électrons (5). 4) Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que le portique en ú (2) est équipé de quatre rails (6) horizontaux, sur lesquels circulent des chariots à mouvements asservis par tout moyen électronique ou méca- nique (4), assujetis en bout de poutres verticales (7), permettant à celles-ci de se déplacer d'une part en conservant la verticalité, d'autre part de manière synchrone en cas de deux ou plusieurs poutres. ) Procédé selon les revendications 1,2 et 4, caractéri- sé en ce que deux poutres verticales (7) à mouvement asservi constituent les supports coulissants d'une pou- tre horizontale (8) équipée d'un chariot mobile supportant -6- un appareil en général, et plus particulièrement un canon à électrons (5). 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un chariot support de pièce (9) circule sur deux rails (10) situés entre les rails du portique en/. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les rails du por- tique en.a et du chariot support de pièce sont fixés sur un contreberceau (11) partiellement ou totalement désolidarisé de la paroi de l'enceinte (1), permettant à celle-ci une possibilité de jeu et de déformation indépendamment du contre-berceau. 8) Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'un berceau (12) est prévu à l'extérieur de la paroi de l'enceinte (1), en vis à vis du contre- berceau, pour recevoir et transmettre aux fondations les efforts reçus depuis le contre-berceau.