Brevet FR2001555A1 — publié le 19690926

i. 555 6v u2o42 La présente invention concerne un dispositif de soudage automatique à l'arc par points, avec une électrode fusible qu'on fait avancer, au moyen d'un mécanisme d'avancement, à une vitesse sensiblement constante, cependant que, pour l'extinction au-5 tomatique de l'arc après un temps de soudage d'une durée fixée au préalable, on fait démarrer un circuit de mesuré du temps qui est commandé au début de l'opération de soudure, par des moyens qui sont manoeuvrés sous l'effet d'une caractéristique électrique du circuit de soudage, en même temps que sont prévus 10 des moyens, commandés par le circuit de mesure du temps, pour arrêter l'avancement de l'électrode, et de préférence aussi pour couper la source du courant de soudure. On connaît en soi des dispositifs de ce genre. On peut citer comme exemple un dispositif dans lequel un relais excité 15 par le courant de soudure enclenche 1'enroulement d'un relais de tension placé entre l'électrode et la pièce, la sensibilité du relais de tension étant réglée de façon que ce relais entre en action sous l'effet de la tension de l'arc, mais non pas sous l'effet de tensions plus faibles, et qu'il fasse démarrer 20 le circuit de mesure du temps, qui interrompt ensuite l'opération de soudure après l'écoulement d'un intervalle de temps d'une durée fixée au préalable. On a observé qu'avec les dispositifs connus, on n'obtient pas toujours de façon certaine la qualité voulue et la régula-25 rité désirée pour les soudures par points. Il arrive par exemple dans certains cas que, dans une rangée de soudures par point, quelques soudures soient parfaites mais que les autres soient imparfaites. L'invention qui a pour but de supprimer des irrégularités de ce genre est basée sur le fait, reconnu par une 50 étude approfondie des détails de l'opération de soudure, que les difficultés ci-dessus indiquées sont provoquées avant tout par des interruptions temporaires du courant de soudure qui se produisent au début de l'opération de soudure. On a ainsi reconnu qufil est nécessaire, pour améliorer les résultats, de prévoir 55 des moyens à l'aide desquels on tient compte des interruptions qui se produisent le cas échéant dans le courant de soudure ou bien avec lesquels on compense ces interruptions. le dispositif conforme à l'invention est caractérisé par le fait que le circuit de mesure du temps, qui est exécuté de 40 préférence sous la forme d'un circuit de charge d'un condensa- 69 02842 2 2C 01555 teur, contient un organe électrique actionné par le courant de soudure et agissant rapidement, de telle sorte que les interruptions temporaires du courant de soudure qui se produisent le cas échéant après l'établissement de ce courant, établissement 5 par lequel commence l'opération, entraînent des interruptions correspondantes de l'opération de mesure du temps. Par ce moyen, on obtient un rapprochement amélioré de la durée obtenue par la mesure assurée par le circuit de mesure du temps, par rapport à la durée effective de soudage, par conséquent une régularité 10 améliorée et une meilleure qualité des soudures réalisées. A cet égard, il faut entendre, par le terme d'organe électrique agissant rapidement, un organe électrique dont le temps nécessaire à son entrée en action soit au maximum de 10 millisecondes aussi bien à l'enclenchement qu'au déclenchement. Les 15 relais connus auxquels on donne le nom de relais à languettes, dont le temps nécessaire à l'entrée en action et à la chute est de l'ordre de grandeur de 1 milliseconde, conviennent très bien au but de la présente invention. Il est également possible d'utiliser des organes électriques de type électronique, aves les-20 quels on peut obtenir, comme on sait, des délais encore beaucoup plus brefs. Sur le dessin sont représentés des exemples de réalisation de l'invention. Fig. 1 représente schématiquement un appareil de soudure 25 à l'arc par points selon l'invention. Fig. 2 représente des enregistrements oscillographiques du courant de soudure et de la vitesse d'avancement de l'électrode dans le dispositif selon la fig. 1. Pig. 3 représente un second exemple de réalisation de l'in-50 vention, d'après un schéma électrique qui est une variante du schéma électrique représenté en dessous de la ligne x-x du schéma électrique de la fig. 1. Dans le dispositif selon la fig. 1, on fait avancer une électrode 1 en forme de fil, à partir de bobines d'avancement 55 2, à travers un tube de contact 3 en direction des tôles 4 et 5 qui se chevauchent, et qu'il s'agit d'assembler entre elles au moyen d'une soudure par points. Le tube de contact 3 qui est maintenu, d'une manière connue, par des organes de maintien qui ne sont pas représentés, à une distance déterminée de la tôle 4 40 est entouré d'une buse 6 pour un gaz de protection qu'on alimente 69 U2842 3 2001555 par l'intermédiaire d^une vanne magnétique 8 en un gaz âe protection provenant dfune source 7 de es gas0 les galets â°avancement sont entraînés par un moteur 9 à courant continue Lcenroulement d'excitation 1G du moteur est alimenté en courant 5 redressé au moyen d'un pont 11 à redresseurs,, qui est "branché du côté alternatif sur les bornes 14 et 15 d'une source, non représentée, du courant alternatifs par laintermédiaire des barres omnibus 12 et 15» LBun des "balais du moteur est branché au contact inverseur a d'un relais Âe Sans la position d© repos 10 qui est représentée, le contact inverseur ferme le circuit de freinage de l'armature du moteur 9? circuit de freinage qui contient la résistance de freinage 16® Dans la position de travail du contact inverseur a, Iearmature est "branchée sur les bornes à courant continu d'un pont de redresseurs 17 qui est 15 alimenté du côté alternatif, par im auto-transformateur 18 branché sur les barres omnibus 12 et 15, et dont la tension de sortie peut être réglée en vue dm réglage âe la vitesse de rotation du moteur et par conséquent aussi de la vitesse d'avancement. la source 19 du -courant de soudure qui est représenté® 20 schématiquement peut être par exemple urne unité forme® d'un transformateur et de redresseurs 9 "branchée sur un réseau triphasé S, S, ï, à caractéristique tombant faiblement en fonction de la charge. L'un des conducteurs du courant de soudure9 qui' est désigné par H, est branché sur le tube de contact 3 par 25 l'intermédiaire de l'enroulement d'un relais B à courant de soudure. L'autre conducteur L.2 du courant de soudure est branché sur la pièce 4, 5* Le relais du courant de soudure est à action rapide aussi bien à la fermeture qu'à l'ouverture, et est exécuté de préférence sous la forme d'un relais à languettesOn 50 sait qu'un relais à languettes se caractérise par le fait que les organes de contact sont constitués d'un® matière magnétique et représentent en-même teaps des éléments du circuit magnétique du relais. Pour la fermeture et la coupure du circuit de soudage, on utilise un contacteur B dont 1°enroulement, qui est 55 monté en parallèle avec 1 ' enroulement 21 de la vanne magnétique 8, peut être branché sur les barres omnibus 12 et 15 par le contact de travail c2 d'un relais de démarrage G» Lsenroulement du relais de démarrage G est monté en parallèle avec un condensateur 22 qui provoque un certain retard à la chute du relais 40 et qui est alimenté en un courant redressé par le pont 23 de Ëp^ORÏGÎtfML ' 69 02842 4. 2CG1555 redresseurs. L'alimentation en courant alternatif du pont de redresseurs s'effectue au moyen d'un circuit qui, partant de l'une des "barres omnibus qui est désignée par 12, passe par un interrupteur de démarrage 24 pouvant être manoeuvré à la main, 5 par un interrupteur à main 25 dans la position P, par le contact d du relais D et par le pont 23 de redresseurs, pour revenir à la "barre omnibus 13. Dans ce qui va suivre, on supposera que l'interrupteur 25 se trouve constamment dans la position "P" (qui correspond à la soudure par points). Dans la position "K" 10 (qui correspond à la soudure continue), l'appareil est adapté à la soudure à l'arc d'un cordon de soudure, qui est un cas qui n'a pas de rapport avec la présente invention. Le contact de travail b du relais B ferme un circuit de charge du condensateur 26. Le circuit de charge part de la "borne 15 positive du pont de redresseurs 27, passe par les résistances 28 et 29, le contact de travail h, la résistance réglable 30 et le condensateur 26, pour revenir à la borne négative du pont 27 de redresseurs. Le circuit alternatif du pont 27 de redresseurs va de la barre omnibus 12, par l'interrupteur de démarrage 24 20 qui est fermé, par l'interrupteur 25 en position "P" et par le pont 27 de redresseurs, à l'autre barre omnibus désignée par 13. La résistance 28 et le condensateur 31 représentent un filtre de suppression des ondulations. Avec le montage en série du contact b du relais, de la résistance réglable 30 et du conden-25 sateur 26, on a monté en parallèle une diode 32 de Zener qui sert au maintien d'une tension constante aux bornes du dispositif précité d'éléments montés en série, pendant l'opération de charge. En parallèle avec la diode 32 de Zener se trouvent deux autres circuits, à savoir d'une part celui qui est constitué par 30 le montage en série d'une diode à double base (dite en anglais "unijunction transistor") désignée par 33, avec une résistance 36, et d'autre part par le montage en série d'une diode 37 et d'un thyristor 38. Le thyristor 38 est en outre monté en série, directement par l'intermédiaire du condensateur 31, avec le 35 dispositif obtenu par le montage en parallèle de l'enroulement du relais D et de la résistance 40. Le côté du condensateur 26 qui est relié à la résistance 30 est en outre relié à l'émetteur de la diode 33 à double base. L'une des bases, celle qui est désignée par 35 ("base un") de la diode à double base est reliée 40 à l'électrode de commande du thyristor 38 par -une résistance de 69 02842 5» 555 limitation 59. La diode 33 à double base aussi bien que le thyristor 38 sont non conducteurs aussi longtemps que la tension du condensateur 26 est inférieure à la tension maximum de la diode à 5 double base. Quand on a atteint cette -valeur de la tension, la diode à double base devient conductrice, de sorte que le condensateur 26 se décharge à travers la résistance 36. La tension qui se produit alors à travers la résistance 56 allume le thyristor J8, cependant que le relais D est excité à travers un 10 circuit qui, partant de la borne positive du pont 27 de redresseurs, passe par la résistance 28, l'enroulement du relais D et le thyristor 38, pour se terminer sur la borne négative du pont de redresseurs. La tension qui agit sur la diode à double base reste très faible aussi longtemps que le thyristor 58 est pas-15 sant. C'est pourquoi la diode à double base reste conductrice jusqu'à ce que la tension du condensateur 26 se soit abaissée à une valeur très faible. L'appareil fonctionne de la manière suivante. Après que le tube de contact 5, qui peut constituer par exemple un élément 20 d'un pistolet de soudure, a été amené à la position de travail par rapport à l'emplacement de soudure, le soudeur actionne l'interrupteur de démarrage 24. Le relais C de démarrage est alors excité par le circuit décrit ci-dessus et ferme ses contacts de travail cl et ç2. Le contact c2 ferme un circuit 25 d'excitation de l'enroulement 21 de la vanne magnétique 8 et de l'enroulement du contacteur E, de sorte que du gaz de protection est amené et que la tension de soudure se trouve branchée sur le tube de contact 5. Le contact cl ferme le circuit d'excitation du relais A dont le contact inverseur a est inversé 50 pour passer à la position de travail et ferme le circuit de travail de l'armature du. moteur 9. Le moteur démarre, de sorte que l'avancement de l'électrode 1 vers la pièce commence. Lorsque l'électrode touche la pièce, il s'amorce m courant de court-circuit qui excite le relais B du courant de soudure, ce qui a 55 pour effet que le relais entre en action rapidement et ferme, par son contact b, le circuit de charge du condensateur 26. La tension du condensateur augmente alors à une vitesse qui dépend de la valeur sur laquelle a été réglée la résistance réglable 50. Le court-circuit du circuit de soudage est supprimé après 40 un court intervalle de temps, du fait que l'extrémité du fil 69 02842 6. 20U555 fond et du fait que l'arc s'amorce, lorsque, pendant la durée de la période de charge du condensateur, le courant de soudure est interrompu du fait que l'amorçage ne se fait pas ou que l'arc s'éteint après amorçage, le relais B du courant de sou-5 dage retombe et ouvre son contact b, en sorte que la charge du condensateur s'interrompt. Par conséquent, la tension du condensateur n'augmentera qu'en fonction de la durée de l'intervalle de temps pendant lequel le courant de soudure circule effectivement dans le circuit de soudure. On règle la résistance 10 30 de façon que la durée de l'augmentation de la tension du condensateur jusqu'à la valeur maximum de la diode à double base concorde avec le temps nécessaire à l'établissement d'une parfaite soudure par point dans les conditions données de soudure. le dispositif de réglage de la résistance 30 est muni 15 avec avantage d'une graduation en fonction du temps, qui indique directement la durée sur laquelle on a réglé la période de charge. Le réglage qui correspond à un problème donné de soudure se relève avec avantage sur un tableau qu'on a établi au moyen d'essais de soudure. 20 Lorsque la tension du condensateur 26 atteint la valeur de la tension maximum de la diode à double base, cette diode devient conductrice et le condensateur se décharge de la manière déjà décrite et le relais 3) entre en action. Son contact de repos d ouvre alors le circuit d'excitation des relais A et C. 25 Le relais A tombe, cependant que son contact inverseur a est inversé pour passer à la position de repos et ferme le circuit de freinage du moteur S. Par ce moyen, le moteur est rapidement arrêté. Le relais C tombe avec retard, cependant que son contact de travail c2 coupe le courant d'excitation de 1'enroulement 21 30 de la vanne magnétique et du contacteur E. La vanne magnétique 8 se ferme, et le contact e du contacteur s'ouvre. Le contact de démarrage 24 peut alors être ouvert à nouveau. La figure 2 représente le déroulement, en fonction du temps, du courant de soudure et de la vitesse d'avancement 35 dans deux essais différents de soudure. Dans le premier essai, il s'est produit un intervalle sans courant 2 Pe"- après l'amorçage de l'arc. Dansle second essai, il s'est produit deux intervalles ]ol et £2 sans courant. Au moyen du dispositif de commande selon l'invention, on obtient que la durée de l'in-40 tervalle de temps pendant lequel il passe du courant, soit 69 02842 7. t~ r r D D D T-j_ - E ou T2 ~ + ' soit la même dans les deux cas. Les courbes représentées ont été enregistrées dans la soudure par point à l'arc de deux tôles d'acier au carbone d'une épaisseur de 0,6 mm. Le diamètre de l'électrode a été de 0,8 mm. Comms 5 source de courant de soudage, on a utilisé un redresseur de soudure ayant une tension à vide de 32 volts et une caractéristique qui tombe faiblement en fonction de la charge (0,04 V/A). Dans le dispositif modifié représenté dans la figure 5, le condensateur 41 a le même rôle que le condensateur 26 de la fi-10 gure 1. Le circuit de charge du condensateur 41 contient, en dehors des éléments représentés dans la figure 1, un transistor 42 dont la tension d'émetteur est -une partie, prélevée au moyen du potentiomètre 43, de la tension qui s'établit entre l'électrode de soudure et la pièce. Le potentiomètre est réglé de 15 façon que, lorsqu'apparaît la tension d'arc entre l'électrode et la pièce, la tension prélevée corresponde à la valeur du seuil de la tension d'émetteur. Le transistor reste par conséquent non conducteur jusqu'à ce que la tension d'arc apparaisse dans le circuit de soudure. Il en résulte que la charge du con-20 densateur 41 du circuit de mesure du temps ne continue que lorsque circule un courant de soudure et qu'un arc jaillit entre l'électrode et la pièce. On élimine de la mesure du temps non seulement, comme dans le dispositif selon la figure 1, les intervalles où il n'y a pas de courant, mais aussi les périodes 25 où. il y a court-circuit, c'est-à-dire les périodes pendant lesquelles il circule un courant de soudure, mais où il n'y a pas d'arc qui jaillisse. On obtient par ce moyen et par principe une commande plus parfaite qu'avec le dispositif selon la figure 1. Toutefois, on a observé que le dispositif de la figure 1 30 fonctionne également selon une manière qui pratiquement est parfaite. Ceci s'explique par le fait que les périodes de court-circuit sont courtes ou bien que leurs durées totales qui s'établissent en différentes occasions le plus souvent ne diffèrent pas sensiblement les unes des autres. 6S U2842 8. 2C w 1555 R S ? E O I C A î I 0 E S 1° - Dispositif de soudage automatique à l'arc par points avec une électrode fusible qui est avancée, au moyen d'un mécanisme d'avancement, à une vitesse sensiblement constante, ce-5 pendant que, pour l'extinction automatique de l'arc après une durée de soudure convenable, on fait démarrer le fonctionnement d'un circuit de mesure du temps au commencement de l'opération de soudure, par des moyens qui sont actionnés sous l'effet d'une caractéristique électrique du circuit de soudure, cependant que 10 sont prévus des moyens actionnés par le circuit de mesure du temps et qui servent à arrêter l'avancement de l'électrode et de préférence également à couper la source du courant de soudure, caractérisé par le fait que le circuit de mesure du temps, qui est exécuté, de préférence, sous la forme d'un circuit de 15 charge d'un condensateur, contient un organe électrique agissant rapidement, actionné par le courant de soudure, pour que des interruptions temporaires du courant de soudure, qui se produisent le cas échéant après la fermeture du circuit de soudure, fermeture qui amorce l'opération de soudure, provoquent des in-20 terruptions correspondantes de l'opération de mesure du temps. 2° - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de mesure du temps contient un organe électrique qui est en série avec l'organe électrique précité et qui est actionné par la tension de soudure de telle sorte que cet 25 organe électrique ne soit fermé que lorsque la tension de soudure atteint au moins la valeur de la tension de l'arc, pour que les court-circuits temporaires qui se produisent éventuellement entraînent également des interruptions correspondantes de l'opération de mesure du temps.