Brevet FR2673558A1 — publié le 19920911

Installation pour le soudage des ailettes d'une turbine. Les turbines, utilisées par exemple dans les réacteurs d'avion, sont formées de couronnes comportant des ailettes qui sont emboîtées dans des logements correspondants régulièrement répartis à leur périphérie. Ensuite, les joints d'emboftement entre les ailettes et la couronne sont soudés à l'aide d'un dispositif de soudage pouvant être un canon à électrons fonctionnant sous vide ou encore par une torche tig ou plasma. Dans certains cas, les ailettes sont pourvues d'un talon servant à leur emboîtement pour former un type donné de couronne de turbine. Pour ces opérations de soudage, la couronne de turbine est montée sur un support rotatif qui est entraîné en rotation afin de placer successivement et dans un ordre prédéterminé les joints à souder en regard du dispositif de soudage. La qualité des soudures et, par suite de la turbine, implique un repérage préalable de la position réelle de chaque joint par rapport au dispositif de soudage. En effet, l'usinage des emboîtements et celui des ailettes n'est pas réalisé avec une précision permettant d'obtenir par construction et par simple repérage par rapport à une donnée de position théorique, un positionnement satisfaisant à l'obtention de soudures de qualité. De plus, les opérations de soudage successives, du fait de la quantité de chaleur dégagée, entraînent une modification par dilatation de la couronne inconnue par avance.Pour éviter les influences défavorables de ces modifications sur la position exacte des joints à souder et donc sur la qualité du soudage, il est connu d'effectuer le soudage des ailettes dans un ordre predétermine, par exemple le soudage des joints numérotes m, n, o, p, etc. dans l'ordre p, m, o etc., afin de répartir sur toute la pièce l'élévation de température et limiter les écarts qu'elle induit. Pour remédier aux écarts réels ainsi constatés, il est prévu de combiner le dispositif de soudage à des dispositifs de repérage qui, après l'arrivée dans la position théorique d'un joint à souder sous le dispositif de soudage, balayent un point ou une zane particulière donnée du joint, reperent sa position réelle exacte puis commandent le déplacement du support de couronne pour corriger l'écart de position relative joint-dispositif de soudage Cependant, cette correction systématique de position, dont le nombre correspond à celui des ailettes, par exemple 150, réduit de manière très importante la productivité de l'installation de soudage, On considère ainsi que pour une opération complète des ailettes d'une couronne de turbine, près de 50X du temps peut être pris par le repérage et la correction de la position de la couronne pour amener tout joint à souder dans la position exacte de soudage. La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvenients et concerne à cet effet une installation de soudage pour les ailettes d'une couronne de turbine, ces ailettes étant à cet effet emboîtées directement ou par un talon dans des logements régulièrement répartis à la périphérie d'une couronne de turbine, cette installation comprenant un dispositif de soudage, un support pour la couronne et les ailettes, des moyens pour faire tourner le support et amener successivement et dans un ordre prédéterniné, pour toutes les ailettes, les joints formés entre les ailettes, directement ou par un talon, et la couronne, à hauteur du dispositif de soudage pour réaliser le soudage des joints, installation caractérisée en ce qu'elle comporte un capteur disposé à proximité et à une distance angulaire déterminée du dispositif de soudage, en avant de ce dispositif en considérant le sens de rotation du support de la couronne, ce capteur etant relise, d'une part de manière & repérer successivement et lors de la rotation du support et en fonction de l'ordre de soudage pour déterminer les ailettes, le passage du joint à souder en son point ou sa zone de référence devant le capteur avant ce soudage, d'autre part de manière à commander, à partir de ce repérage et sans interrompre la rotation du support la fin de cette rotation suivant un angle correspondant à la position angulaire déterminée entre le capteur et le dispositif de soudage. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'installation comporte deux capteurs disposés de part et d'autre du dispositif de soudage, chaque capteur étant affecté au repérage du passage des joints à souder en fonction du sens de rotation du support. L'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les dessins c #- oints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective schématique d'une couronne de turbine, - la figure 2 est une vue partielle agrandie de la couronne de la figure 1, - la figure 3 est une vue en perspective de l'installation conforme à l'invention, - la figure 4 est une vue schématique partielle d'un mode de réalisation complémentaire de l'invention. La turbine représentée sur la figure 1 comprend une couronne de turbine annulaire 1 sur laquelle sont emboîtées les ailettes 2. Chaque ailette peut comporter à cet effet le talon 3 qui vient se placer dans un logement correspondant 4 de la couronne 1, ces talons et cette couronne déterminant alors des joints à souder 5a, 5b, 5c. Sur la figure 2, les références 6a, 6b et 6c constituent les points des joints 5a, 5b et 5c servant de référence Sur la figure 3, l'installation comprend un plateau de support 7 sur lequel est fixée coaxialement la couronne 1 pourvue des ailettes 2. Ce plateau est entraine en rotation par un moteur s et contrôlé en position par le codeur 9.A la partie supérieurw de l'installation se trouve le dispositif de soudage 10, constitué par exemple par un canon à électrons dont le faisceau de soudage 11 est dirigé radialement vers la périphérie de la couronne afin que lors de chaque opération de soudage le canon soit déplacé ou le faisceau dévié pour suivre les trajectoires représentées sous forme de lignes fermées des joints de soudage 5a, 5b, 5e. Le soudage suivant ces lignes peut être également effectué le canon ou le faisceau restant fixes par déplacement relatif dans un plan transverse du support 7 de couronne selon deux axes et, dans tous les cas, le soudage peut être effectué en une ou deux passes, la première étant incomplète au droit des points de références 6a > 6b, 6c, afin de conserver la faculté de repérage. A proximité de ce dispositif de soudage 10 est disposé un capteur 12 orienté également vers l'axe du plateau 7 afin de repérer la position réelle des points 6a, 6b, 6c des joints 5a, 5b, 5c lorsqu'ils passent dans l'axe sensible 13 de ce capteur. Ce capteur 12 est disposé à une distance angulaire précise de l'axe 11 du canon à électrons et en avant de cet axe 11 par rapport au sens de rotation du plateau 7 afin que lorsqu'un joint à souder passe dans l'axe 13 du capteur 12 lors de la rotation du support 7, ce capteur 12 emet une implusion électrique qui est transmise à l'ensemble électronique 14.Cette impulsion modifie alors la programmation de la fin de la rotation du plateau 7, ou bien lui imprime une programmation, de manière que le déplacement angulaire subséquent soit égal à la distance angulaire Suivant l'invention, on repère donc la position réelle du joint à souder avant que celui-ci arrive à la verticale du canon puis on le déplace dans le même sens selon une distance angulaire fixe cx. Dans cette construction, le capteur 12 est fixé à proximité du canon 10 à une distance telle qu'aucune déformation n'apparaisse pendant la fin de rotation et qu'il soit possible d'imprimer au support une decélération de nature à contrôler avec exactitude son arrêt après la rotation cz alors que le joint désiré 5a, 5t, 5c se trouve dans la position precise souhaitée. La programmation de la rotation du support 7 peut être telle qu'elle comporte un premier ralentissement en avance du passage du joint à souder dans l'axe du capteur pour permettre à ce capteur de fonctionner à une vitesse compatible avec ses caractéristiques de détection et de commander ensuite la rotation Oc dans les conditions optimales. Selon la distance angulaire sx, il est envisagé de prévoir la détection par le capteur 12 lors de la décélération du support pendant la fin de sa rotation Ce capteur pourra, par exemple, être constitué par un dispositif émettant un faisceau laser associé à un capteur photonique. Le programme de fonctionnement de l'installation inclus dans l'ensemble électronique 14, prévoira de préférence une occultation électronique de toutes les impulsions produites par le capteur 12 et dues au passage des joints å souder ne correspondant pas à celui visé par la prochaine soudure. Ainsi, l'action de repérage du seul joint intéressé sera effectué pendant une "fenêtre" électronique à partir de la programmation de l'ordre de soudage des ailettes. Four améliorer la produetivité, il pourra être envisagé de faire tourner le plateau 7 dans l'un ou l'autre sens pour que l'angle de rotation soit toujours le plus faible possible pour aboutir d'un joint soudé au joint de soudage désiré. Dans ce cas, l'installation comportera deux capteurs 12 disposés de part et d'autre du canon à des distances déterminées, chaque capteur étant affecté au repérage du passage des joints à souder en fonction du sens de rotation du support. On a également prévu que l'impulsion du capteur 12 soit associée avec celle qu'emet le codeur 9 définissant la position théorique du joint venant en soudage pour obtenir par calcul automatique la valeur de l'écart angulaire entre la position réelle et la position théorique du joint, afin de commander, en appliquant cette valeur, soit l'arrêt du support 7 soit un décalage de la position du canon 10, le support venant dans sa position théorique. On a également prévu que le capteur 12 pourrait en vue d'améliorer la précision être construit en vue de repérer deux points d'une zône s'étendant de part et d'autre des points de référence 6a, 6b, 6c. On a également prévu que le capteur 12 pourrait repérer, dans la même opération de repérage, deux joints adjaçants de façon successive ou, étant construit dans ce but, simultannée. également, un capteur supplémentaire 15 pourra être prévu pour repérer le décalage des joints à souder dans une direction parallèle à l'axe de la couronne. Dans ce cas, ce capteur fonctionnant par exemple avec un trait de lumière structurée, est disposé et orienté de façon à être sensible au joint à souder dans sa partie 16 sensiblement perpendiculaire å l'axe de la couronne. Ce capteur qui sera également opérationnel pendant la même "fenêtre" électronique que le premier capteur 12, effectuera la mesure de l'écart transverse 17 afin de commander un décalage automatique de la trajectoire relative du canon ou de la pièce dans la direction correspondante. REVENDICATIONS 1/ Installation pour le soudage des ailettes d'une turbine, ces ailettes-(2) étant à cet effet emboîtées par leur talon (3) dans des logements (4) régulièrement répartis à la périphérie d'une couronne (1) de turbine, cette installation comprenant un dispositif de soudage (10), un support (7) pour la couronne et les ailettes, des moyens (8) pour faire tourner le support et amener successivement et dans un ordre déterminé, pour toutes les ailettes, le joint (5) formé entre le talon (3) des ailettes et la couronne (1), à hauteur du dispositif de soudage (10) pour réaliser le soudage du joint, installation caractérisée en ce qu elle comporte un capteur (12) disposé à proximité et à une distance angulaire déterminée ( > ) du dispositif de soudage, en avant de ce dispositif en considérant le sens de rotation du support (7) de la couronne, ce capteur étant réalisé, d'une part de manière à repérer successivement lors de la rotation du support et en fonction de l'ordre de soudage pour déterminer les ailettes, le passage du joint à souder devant le capteur avant ce soudage, d'autre part de manière à commander, a partir de ce repérage, la rotation du support suivant un angle correspondant à la distance angulaire déterminée entre le capteur et le dispositif de soudage. 2/ Installation conforme à la revendication 1, carctérisée en qu elle comporte deux capteurs disposés de part et d'autre du dispositif de soudage, chaque capteur étant affecté au repérage du passage d'un joint à souder en fonction du sens de rotation du support (7). 3/ Installation conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le système de commande (14) commande la rotation du support (7) à vitesse réduite lors du passage des joints (5) au niveau du capteur (12). 4/ Installation conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le capteur (12) agit pendant la décélération du support (7) pour commander son arret a la distance angulaire (out) 5/ Installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la capteur (12) est construit pour repérer le joint (5) en deux points de part et d'autre des références (6). 6/ Installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le capteur (12) repère simultanément ou successivement deux joints (5) adjaçants dans la même opération de repérage. 7/ Installation conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu elle comporte un capteur supplémentaire à proximité du dispositif de soudage, ce capteur (15) étant réalisé d'une part de manière à repérer le décalage du joint à souder dans une direction transverse à la rotation du support (7), d'autre part de manière à commander à partir de ce repérage le déplacement du canon ou du faisceau suivant une distance correspondant à ce décalage.