Brevet FR2884963A1 — publié le 20061027

PROCEDE ET DISPOSITIF DE FABRICATION D'UN TOP L'invention concerne les tubes hyperfréquences à ondes progressives (TOP) et notamment le procédé de fixation de l'hélice du tube. La figure 1 a montre une vue partielle d'une structure hyperfréquence d'un TOP. La structure comporte notamment un focalisateur 6 d'un faisceau d'électrons 8 selon un axe ZZ'. Le focalisateur 6 comporte des masses polaires 12 et des entretoises 14 brasées alternativement autour d'un fourreau 16 métallique en forme de tube circulaire d'axe de révolution colinéaire à l'axe ZZ'. Une hélice conductrice 20, de la structure hyperfréquence du tube, s'enroulant autour de l'axe ZZ,' est maintenue mécaniquement à l'intérieur du fourreau par trois supports isolants 22, 24, 26 en céramique, que l'on désigne aussi par montants d'hélice, enserrés entre la paroi cylindrique interne du fourreau et l'hélice. Les supports isolants sont en forme de lamelles disposées le long de l'hélice chacun des supports étant situé respectivement dans un des plans P1, P2, P3 passant par l'axe ZZ'. Ces supports isolants sont repartis angulairement (à 120 degrés) autour de l'axe ZZ' de l'hélice. De façon connue, le faisceau d'électrons 8 est généré par un 20 canon à électrons du TOP non représenté sur la figure. La figure 1 b montre une vue partielle en coupe de l'hélice 20 du TOP de la figure 1 a selon deux plans P1, P2 passant par deux des supports 22, 26 à 120 degrés. L'hélice 20 et ses trois supports isolants 22, 24, 26 sont enserrés 25 dans le fourreau 16 du focalisateur par différents procédés. Un premier procédé de l'état de l'art, pour effectuer le serrage de l'hélice et ses trois montants dans le focalisateur, consiste à introduire en force l'ensemble hélice et montants collés sur l'hélice à l'intérieur du fourreau. A cet effet, dans ce premier procédé, la paroi intérieure cylindrique du fourreau est allésée à un diamètre Df supérieur de +5 micromètres au diamètre Dh de l'ensemble hélice et supports collés. Ce premier procédé est limité à des hélices ne dépassant pas une longueur de 8 centimètres, une insertion en force dans le fourreau devenant très difficile à réaliser avec des longueurs d'hélice plus grandes Un autre procédé de l'état de l'art consiste à chauffer le fourreau à une température élevée mais compatible du brassage des masses polaires et des entretoises elles-mêmes chauffées avec le fourreau puis, à introduire l'ensemble hélice et supports isolants dans le fourreau dilaté par la chaleur, donc présentant un plus grand diamètre Df interne qu'à froid, avec un jeu maximal de 30 micromètres. Le serrage de l'ensemble hélice et supports dans le fourreau est obtenu lors du refroidissement du fourreau. Cet autre procédé nécessite des moyens lourds et coûteux, en outre l'opération est longue du fait qu'elle nécessite le chauffage puis le refroidissement du focalisateur. A fin de pallier les inconvénients des procédés de montage de l'état de l'art d'une hélice et ses supports dans le focalisateur d'un TOP, l'invention propose un procédé de fabrication d'un tube à ondes progressives (TOP) comportant: - une structure hyperfréquence ayant un focalisateur d'un faisceau d'électrons selon un axe ZZ', le focalisateur comportant des masses polaires et des entretoises brasées alternativement autour d'un fourreau métallique en forme de tube circulaire d'axe de révolution colinéaire à l'axe ZZ' ; - une hélice conductrice s'enroulant autour de l'axe ZZ' maintenue mécaniquement à l'intérieur du fourreau par des supports isolants disposés le long de la surface extérieure de l'hélice, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes: -réalisation du focalisateur comportant un fourreau ayant un diamètre intérieur Df supérieur, d'une valeur de jeu d déterminé, au diamètre Dh de l'ensemble cylindrique formé par l'hélice avec ses supports isolants introduction de l'ensemble de l'hélice avec ses supports isolants dans le fourreau; - sertissage de l'hélice avec ses supports dans le fourreau par application de forces de serrage sur au moins une partie des entretoises du focalisateur selon des axes de serrage passant par l'axe ZZ' de l'hélice. Dans une réalisation préférentielle du procédé selon l'invention, les supports d'hélice étant dans des plans de support P1, P2, P3 passant par l'axe ZZ', les forces de serrage sont alors appliquées dans ces plans de support perpendiculairement à l'axe ZZ'. L'invention concerne aussi un dispositif de sertissage de l'hélice conductrice avec ses supports isolants dans un fourreau métallique du focalisateur d'un TOP, le focalisateur ayant des masses polaires et des entretoises brasées alternativement, selon un pas prédéterminé, autour du fourreau métallique en forme de tube circulaire d'axe de révolution colinéaire à l'axe ZZ' de l'hélice conductrice. Le dispositif de sertissage de l'hélice dans le focalisateur 1 o comporte au moins deux rangées de créneaux dont les dents présentent un pas identique au pas des entretoises du focalisateur. Les rangées des créneaux sont parallèles à l'axe ZZ' du focalisateur comportant l'hélice avec ses supports isolants dans le fourreau métallique. Au moins une des rangées est mobile de façon à ce qu'un rapprochement des rangées parallèlement à l'axe ZZ', produise un serrage des entretoises et le sertissage de l'hélice dans le focalisateur. Dans une première réalisation, le dispositif de sertissage comporte trois rangées de créneaux métalliques parallèles à l'axe ZZ' espacées angulairement de 120 degrés autour de cet axe ZZ', deux rangées étant fixes par rapport à un socle et une rangée étant mobile pour le serrage des entretoises. Des principaux objectifs de cette invention sont la réduction du cycle de fabrication et du coût du TOP. Un autre objectif est la simplification du procédé de fabrication du 25 TOP et l'amélioration de la fiabilité du tube. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple de procédé de fabrication d'un TOP et un exemple de réalisation du dispositif de sertissage pour la mise en oeuvre du procédé, en référence aux figures ciannexées dans lesquelles: - les figure la et 1 b, déjà décrites, représentent une vue en perspective et une vue en coupe d'une structure hyperfréquence d'un TOP. - la figure 2a représente une vue en coupe d'un TOP selon deux plans P1 et P2 passant par deux supports d'hélice; - la figure 2b représente une vue en coupe du focalisateur de la 35 figure 2a selon un plan perpendiculaire à l'axe de l'hélice; - les figures 2c et 2d montrent respectivement les vues en coupe du TOP des figures 2a et 2b lors de l'application des forces de serrage; - la figure 3a représente un exemple de réalisation d'un dispositif de sertissage, selon l'invention, de l'hélice du focalisateur d'un TOP; - la figure 3b montre une vue partielle en coupe du dispositif de sertissage de la figure 3a; - la figure 3c montre une vue partielle selon un plan perpendiculaire à l'axe ZZ' du dispositif de sertissage de la figure 3a. La figure 2a représente une vue en coupe d'un TOP selon deux io plans P1 et P2 passant par des supports d'hélice et l'axe ZZ' du focalisateur. La figure 2b représente une vue en coupe du focalisateur de la figure 2a selon un plan perpendiculaire à l'axe ZZ' de l'hélice. Le procédé de fabrication du TOP des figures 2a et 2b selon l'invention comporte au moins les phases suivantes: - préparation d'une hélice 40 comportant des supports en céramique 42, 44, 46 en forme de lamelles, de hauteur h identique, solidaires de la surface extérieure de l'hélice, distribués le long de l'hélice selon un pas angulaire a régulier autour de l'axe ZZ' de l'hélice, l'ensemble de l'hélice et supports isolants pouvant être inscrits dans un cercle de diamètre Dh; -fabrication d'un focalisateur 50 comportant les masses polaires 12 et des entretoises 14 brasées alternativement autour d'un fourreau 52 ayant un diamètre intérieur Df supérieur d'un jeu d au diamètre Dh de l'ensemble de l'hélice avec ses supports; - insertion de l'ensemble de l'hélice avec ses supports dans le fourreau du focalisateur avec le jeu d = Df - Dh entre la surface cylindrique de la paroi intérieure 60 du fourreau et les bords libres 64 des supports de l'hélice (les figures 2a et 2b montrent ce jeu d). - application de forces de serrage Fs au niveau d'une zone centrale Zc des entretoises 14, le long du focalisateur, entre deux masses polaires consécutives, selon des axes de serrage a1, a2, a3 perpendiculaires à l'axe ZZ' passant respectivement par les supports isolants. - suppression des forces de serrage Fs, les déformations des entretoises et du fourreau n'étant pas réversibles, le sertissage de 35 l'ensemble hélice avec supports dans le fourreau est permanent. Les figures 2c et 2d montrent respectivement les vues en coupe du focalisateur des figures 2a et 2b lors de l'application des forces de serrage Fs, déformant ponctuellement, au niveau de la zone d'application Zc des forces sur les entretoises, les dites entretoises et le fourreau. Ces déformations font disparaître le jeu d provoquant ainsi le sertissage de l'ensemble hélice avec supports dans le fourreau. Les déformations des entretoises et du fourreau par suite de l'application des forces de serrage Fs ont été exagérées sur les figures 2c et 2d afin de les mettre en évidence sur les dessins. Ces déformations sont en io réalité très petites par rapport aux dimensions du focalisateur et sont telles qu'elles compensent, ou font disparaître, le jeu d réalisant le sertissage de l'hélice. Dans des exemples de réalisations du procédé de sertissage selon l'invention le jeu d est compris entre 20 et 30 micromètres, ce qui permet une insertion aisée, avant serrage, de l'ensemble de l'hélice et supports dans le fourreau du focalisateur. Une très faible déformation du focalisateur est suffisante pour effectuer le sertissage. L'invention concerne aussi un dispositif de sertissage de l'hélice conductrice dans le focalisateur du tube. La figure 3a représente un exemple de réalisation d'un tel dispositif, selon l'invention, pour le sertissage d'une hélice d'un focalisateur 70 d'un TOP. Le dispositif de la figure 3a comporte notamment: -un socle 80 portant deux barres fixes 82, 84 métalliques s'étendant parallèlement à un axe ZZ', les plans des deux barres formant un angle de120 degrés. Chacune des barres 82, 84, fixes comporte une rangée de dents 88, 89 distribuées le long des barres fixes selon un pas régulier correspondant au pas des entretoises 14 du focalisteur du TOP; - un élément mobile 90, pouvant tourner selon un axe VV' de rotation parallèle à l'axe ZZ', comportant une barre mobile 92, s'étendant parallèlement aux deux barres fixes 82, 84 du socle et ayant une rangée de dents 94 avec la même distribution et le même pas entre dents que les dents 88, 89 des barres fixes du socle La distance entre la barre mobile et l'axe VV' étant telle que, lors d'une rotation de l'élément mobile 90, tendant à rapprocher la barre mobile 92 des barres fixes 82, 84 parallèlement à axe ZZ', les rangées des dents 88, 89, 94 des trois barres du dispositif enserrent le focalisateur au niveau des zones centrales Zc des entretoises, les trois barres formant des angles de 120 degrés. La figure 3b montre une vue partielle en coupe du dispositif de sertissage selon l'invention selon les deux plans P1, P3 passant par deux supports 42, 46 et par l'axe ZZ' du focalisateur 50 entre les barres 92, 82, 84 avant serrage. La figure 3c montre une vue partielle selon un plan perpendiculaire à l'axe ZZ' du dispositif de sertissage et du focalisateur 50 io dans le dispositif de sertissage. Les dents 88, 89, 94 du dispositif de sertissage sont face à face et distribuées sur les barres 82, 84, 92 avec un pas Pb identique au pas Pp des pièces polaires 12, la largeur des dents Ld étant inférieure à la distance Lp entre deux pièces polaires consécutives de façon à ce que les dents puissent passer entre les pièces polaires 12 et appliquer la force de serrage sur les entretoises 14. Nous allons par la suite montrer le fonctionnement de l'outil de sertissage de la figure 3a. Dans une première étape, le focalisateur 50, comportant l'ensemble de l'hélice 40 et ses supports isolants 42, 44, 46 dans le fourreau 52 fabriqués tel que décrit précédemment de façon à présenter le jeu d, est posé sur les deux barres fixes 82, 84 de l'outil de sertissage de façon à ce que le focalisateur repose sur les dents des barres fixes en contact avec les respectives zones centrales Zc des entretoises. Dans une seconde étape on approche la barre mobile 92 des barres fixes 82, 84 en faisant tourner l'élément mobile (mouvement M) au tour de l'axe VV' jusqu'à la mise en contact des dents 94 de la barre mobile 92 avec les entretoises 14 du focalisateur, puis on applique la force de serrage Fs sur la partie mobile 90 du dispositif. La force de serrage Fs est transmise aux entretoises provoquant en réaction l'apparition des mêmes forces opposées de serrage sur les dents fixes 88, 89 des barres fixes 82, 84, ces forces effectuant le sertissage de l'hélice dans le focalisateur tel que représenté dans la configuration de la figure 2d. Dans une troisième étape la partie mobile 90 du dispositif est 35 éloignée de son socle 80, le sertissage du focalisateur étant réalisé. Le procédé de fabrication du TOP ainsi que l'outil de sertissage de l'hélice dans le fourreau n'est pas limitatif au type de focalisateur décrit précédemment. Par exemple le focalisateur peut être monobloc. Dans un focalisateur monobloc, il existe une continuité mécanique entre les pièces polaires par des parties métalliques de plus faible diamètre que les pièces polaires réalisant la fonction magnétique des entretoises du focalisateur décrit précédemment. Le procédé de fabrication du TOP et notamment de la fixation de l'hélice dans le focalisateur selon l'invention comporte des nombreux 1 o avantages par rapport aux procédés de l'état de l'art, à savoir: - pas des moyens lourds pour la réalisation de l'opération de sertissage; - limite les déplacements de l'opérateur chargé des opérations de fabrication; - un temps de cycle réduit, 1 minute au lieu de trois heures pour les procédés de l'état de l'art; - temps opératoires réduits d'environ 30% ; amélioration du rendement de fabrication (90% au lieu de 80%) ; meilleure précision de positionnement car réalisé à froid et sous 20 binoculaire (impossible par des méthodes au four) ; - peut être réalisé pour des grandes longueurs de focalisateur (200 mm.) ; - pas d'oxydation des pièces; - pas de traitement chimique après l'opération de sertissage. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un tube à ondes progressives (TOP) 5 comportant: - une structure hyperfréquence ayant un focalisateur (6, 50) d'un faisceau d'électrons (8) selon un axe ZZ', le focalisateur comportant des masses polaires (12) et des entretoises (14) brasées alternativement autour d'un fourreau (16, 52) métallique en forme de tube circulaire d'axe de 1 o révolution colinéaire à l'axe ZZ' ; - une hélice (20, 40) conductrice s'enroulant autour de l'axe ZZ' maintenue mécaniquement à l'intérieur du fourreau par des supports isolants (22, 24, 26, 42, 44, 46) disposés le long de la surface extérieure de l'hélice, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes: - réalisation du focalisateur comportant un fourreau ayant un diamètre intérieur Df supérieur, d'une valeur de jeu d déterminé, au diamètre Dh de l'ensemble cylindrique formé par l'hélice avec ses supports isolants - introduction de l'ensemble de l'hélice avec ses supports isolants dans le fourreau; sertissage de l'hélice avec ses supports dans le fourreau par application de forces de serrage Fs sur au moins une partie des entretoises du focalisateur selon des axes de serrage (a1, a2, a3) passant par l'axe ZZ' de l'hélice. 2. Procédé de fabrication d'un tube à ondes progressives (TOP) selon la revendication 1, caractérisé en ce que, les supports (22, 24, 26, 42, 44, 46) d'hélice étant dans des plans de support P1, P2, P3 passant par l'axe ZZ', les forces de serrage Fs sont alors appliquées dans ces plans de support perpendiculairement à l'axe ZZ'. 3. Procédé de fabrication d'un tube à ondes progressives (TOP) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les phases suivantes: - préparation d'une hélice (40) comportant des supports en céramique (42, 44, 46) en forme de lamelles, de hauteur h identique, solidaires de la surface extérieure de l'hélice, distribués le long de l'hélice selon un pas angulaire a régulier autour de l'axe ZZ' de l'hélice, l'ensemble de l'hélice et supports isolants pouvant être inscrits dans un cercle de diamètre Dh; - fabrication d'un focalisateur (50) comportant les masses polaires (12) et des entretoises (14) brasées alternativement autour d'un fourreau (52) ayant un diamètre intérieur Df supérieur d'un jeu d au diamètre Dh de o l'ensemble de l'hélice avec ses supports; - insertion de l'ensemble de l'hélice avec ses supports dans le fourreau du focalisateur avec le jeu d = Df - Dh entre la surface cylindrique de la paroi intérieure (60) du fourreau et les bords libres (64) des supports de l'hélice. - application de forces de serrage Fs au niveau d'une zone centrale Zc des entretoises (14), le long du focalisateur, entre deux masses polaires consécutives, selon des axes de serrage (a1, a2, a3) perpendiculaires à l'axe ZZ' passant respectivement par les supports isolants. - suppression des forces de serrage Fs, les déformations des entretoises et du fourreau n'étant pas réversibles, le sertissage de l'ensemble hélice avec supports dans le fourreau est permanent. 4. Procédé de fabrication d'un tube à ondes progressives (TOP) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le jeu d est compris entre 20 et 30 micromètres, permettant une insertion aisée, avant serrage, de l'ensemble de l'hélice et supports dans le fourreau du focalisateur. 5. Dispositif de sertissage de l'hélice conductrice avec ses supports isolants dans un fourreau métallique du focalisateur d'un TOP, le focalisateur ayant des masses polaires et des entretoises brasées alternativement, selon un pas prédéterminé, au tour du fourreau métallique en forme de tube circulaire d'axe de révolution colinéaire à l'axe ZZ' de l'hélice conductrice, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux rangées de créneaux dont les dents présentent un pas identique au pas des entretoises du focalisateur, les rangées des créneaux étant parallèles à l'axe ZZ' du focalisateur comportant l'hélice avec ses supports isolants dans le fourreau métallique et en ce que au moins une des rangées est mobile de façon à ce qu'un rapprochement des rangées parallèlement à l'axe ZZ', produise un serrage des entretoises et le sertissage de l'hélice dans le focalisateur. 6. Dispositif de sertissage selon la revendication 5, caractérise en ce qu'il comporte trois rangées de créneaux métalliques parallèles à l'axe ZZ' espacées angulairement de 120 degrés autour de cet axe ZZ', deux rangées étant fixes par rapport à un socle et une rangée étant mobile pour le serrage des entretoises. 7. Dispositif de sertissage selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérise en ce qu'il comporte: -un socle (80) portant deux barres fixes (82, 84) métalliques s'étendant parallèlement à un axe ZZ', les plans des deux barres formant un angle de120 degrés, chacune des barres (82, 84), fixes comportant une rangée de dents (88, 89) distribuées le long des barres selon un pas régulier correspondant au pas des entretoises (14) du focalisteur du TOP; - un élément mobile (90), pouvant tourner selon un axe VV' de rotation parallèle à l'axe ZZ', comportant une barre mobile (92), s'étendant parallèlement aux deux barres fixes (82, 84) du socle et ayant une rangée de dents (94) avec la même distribution et le même pas entre dents que les dents (88, 89) des barres fixes du socle, la distance entre la barre mobile et l'axe VV' étant telle que, lors d'une rotation de l'élément mobile 90, tendant à rapprocher la barre mobile 92 des barres fixes (82, 84) parallèlement à axe ZZ', les rangées des dents (88, 89, 94) des trois barres du dispositif enserrent le focalisateur au niveau des zones centrales Zc des entretoises, les trois barres formant des angles de 120 degrés. 8. Dispositif de sertissage selon la revendication 7, caractérisé en ce que les dents (88, 89, 94) du dispositif de sertissage sont face à face et distribuées sur les barres (82, 84, 92) avec un pas Pb identique au pas Pp des pièces polaires (12), la largeur des dents Ld étant inférieure à la distance Lp entre deux pièces polaires consécutives de façon à ce que les dents puissent passer entre les pièces polaires (12) et appliquer la force de serrage sur les entretoises (14).