Brevet FR2003143A1 — publié le 19691107

L'invention concerne un dispositif pour le soudage à l'arc, en particulier le soudage à l'arc sous gaz protecteur ou sous poudre, avec une électrode fusible et amorçage de l'arc sans contact, au moyen d'impulsions de haute tension, du type dans lequel la vitesse d'avancement du fil est réglée en fonction de la tension de l'arc Au cours du soudage à l'arc avec électrode fusible, il est nécessaire que la longueur de l'arc soit maintenue constante pendant l'opération de soudage. Mis à part le procédé à tension constante on la longueur de l'arc se règle automatiquement, les dispositifs pour le soudage à l'arc avec une électrode-fusible nécessitent, en conséquence, toujours un dispositif de réglage pour l'avancement du fil à l'aide duquel la longueur de l'arc peut être maintenue constante. Dans ces dispositifs de réglage, on s'appuie sur le fait que la longueur de l'arc est sensiblement proportionnelle à la tension de l'arc, c'est-à-dire que la tension de l'arc est indiquée à l'appareil de réglage comme valeur effective et y est comparée avec une valeur théorique réglable. La différence valeur effective-valeur théorique est utilisée d'une façon appropriée et connue dans ses détails pour agir sur le nombre de tours du moteur d'entraînement de l'avancement du fil. On a fait connaltre par exemple un dispositif pour le soudage a l'arc de ce genre, dans lequel la tension de l'arc agit par le dispositif de réglage di- rectement sur la tension de l'induit du moteur d'entr#înement. Ce dispositif a toutefois un faible champ de réglage, il est lent dans le temps, et présente une perte de puissance élevée. En outre il est dépendant de la charge, ctest-à-dire que la régulation est perturbée par les variations dans la charge du moteur, par exemple à la suite du coincement des fils ou par des différences de poids sur le rouleau d'alimentation. Ces inconvénients pourraient être écartés par un dispositif de réglage qui fonctionne sans inertie, et qui pourrait par exemple être commande par un semiconducteur. il n'a toutefois jusqu ici pas été utilise de dispositif de ce genre, car les impulsions de haute tension qui se transforment en arc et qui sont nécessaires pour 1 amorçage de l'arc que l'on désire voir se faire sans contact (amorçage primitif et réamorçages au cours de la soudure en courant aiter- natif) perturbent considérablement un dispositif de réglage de ce genre et le rendent inutilisable.Pour cette raison, les dispositifs de réglage commandés par semi-conducteur ntont jusqu'à présent pas été utilisés pour l'avancement du fil dans les dispositifs de soudure à impulsions auxiliaires d'amorçage. L'invention a pour but de réaliser un dispositif de réglage de la longueur de l'arc sans inertie et indépendant de la charge, qui fonctionne aussi de façon à donner toute sécurité, même dans les dispositifs de soudage à amorçage sans contact au moyen d'impulsions de haute tension. Le dispositif de l'invention est caractérisé par ce que le moteur du dispositif d'avancement du fil est relié avec un organe de manoeuvre à coupure de phase, soumis à l'influence de la tension de l'arc, et constitué essentiellement par des semi-conducteurs dirigés, qui est protégé contre les impulsions pertubatrices venant du disposit#if d'avancement du fil par une chaine de diodes et contre les impulsions perturbatrices venant de l'arc par un filtre passe-bas. On arrive à réaliser, avec l'équipement suivant l'invention, gracie à l'utilisation de la combinaison de différents moyens, une régulation de la longueur de l'arc sans inertie et indépendante de la charge, qui se montre pour cet emploi essentiellement meilleure que les dispositifs connus et qui, en outre, fonctionne d'une façon sure et fiable. Il avait d'abord été constaté ici que l'organe de manoeuvre à coupure de phase, utilisé suivant l'invention, monté essentiellement à partir de semi-conducteurs dirigés, et qui en tant que tel est connu dans d'autres domaines de la technique, et par suite n'a pas besoin d'être décrit plus en détail, satisfait aux éxigences posées d'une façon avantageuse, toutefois seulement si l'on arrive à maintenir éloignées du dispositif de régulation toutes les impulsions perturbatrices, qui sont provoquées par le dispositif auxiliaire d'amorçage par impulsions. Ces impulsions perturbatrices peuvent arriver à l'organe de manoeuvre à coupure de phase constitué, d'une façon connue, d'un organe de régulation et d'un organe de commande de la puissance, non seulement par toutes les liaisons conductrices entre le dispositif de régulation et l'appareil de soudure proprement dit, mais aussi sous forme de rayonnement électromagnétique ou d'in- fluence électrostatique. On a été surpris de constater que l'on peut obtenir un blindage contre toutes les perturbations s'il est prévu sur le dispositif de régulation suivant l'invention, une chaine de diodes contre les impulsions perturbatrices du dispositif d'avancement du fil, et un passe-bas contre les impulsions perturbatrices venant de l'arc Il est particulièrement avantageux ici d'intercaler la chaîne de diodes entre l'organe de régulation et l'organe de commande de la puissance de l'organe de manoeuvre à coupure de phase, et de poser le passe-bas en avant de l'organe de régulation sur la canalisation de valeur effective qui va de l'électrode à cet organe de régulation. Il a été constaté en outre qu'un autre perfectionnement de la protection contre les impulsions perturbatrices peut être réalisé grace à un condensateur sur lequel l'organe de commande de la puissance forme pont. Ce condensateur capte éventuellement les pointes de tension subsistantes sur l'appareil de soudure. Il y a finalement encore avantage à diminuer la liaison capacitive du mécanisme du dispositif d'avancement du fil sur le moteur d'avancement en posant un isolement électrique entre ces deux éléments de machine. La description se rapporte à un exemple d'exécution représenté schématiquement dans la figure. Dans cette figure dessinée en plan de cablage schématique, la référence i désigne la source de courant de soudure dont la sortie peut fournir du courant continu ou du courant alternatif. La source de courant conduit à l'électrode 2 en fil et à la pièce façonnée 3. Le fil électrode 2 est tiré de la bobine de réserve 4 à l'aide du mécanisme d'alimentation 5, et se déplace en fonction du nombre de tours du moteur 6 d'avancement. vers la pièce façonnée 3, avec une vitesse déterminée. Le moteur 6 du dispositif d'avancement du fil 5, 6, est alimenté par une source de courant 7. Entre la source de courant 7 et le moteur 6 se trouve placé l'organe de commande de la puissance 8, qui peut entre constitué par exemple de deux thyristors antiparalLèles tvec un redresseur "Gràtz" à la suite, ou d'un pont à commande totale ou à semi-commande avec des thyristors.L'organe de commande de la puissance règle l'alimentation en courant du moteur 6 de façon que la longueur de l'arc reste constante A cet effet 1:organe de régulation 9 de l'organe de manoeuvre 8, 9 à coupure de phase, composé de cet organe de régulation 9 et de l'organe de commande de la puissance 8, est raccordé par la canalisation 10 de valeur effectuve avec le fil électrode 2, c'est-à-dire que la tension de l'arc est introduite dans l'organe de régulation 9 par la canalisation de valeur effective 10.Comme autre grandeur pour la régulation, il est fourni à l'organe de régulation 9, par le moteur 6 et par l'intermédiaire de la canalisation li, une valeur de charge, par exemple une contre-tension sur l'induit du moteur 6, qui est proportionnelle à la charge qui s'exerce sur la commande et qui dépend par suite du nombre de tours. Du fait qu'il est tenu compte dans l'organe de régulation 9 de la valeur de la charge, toute altération de ltopéra- tion de régulation en raison des variations de la charge seront évitées. Finalement l'organe de régulation 9 est encore relié avec un indicateur de valeur théorique 12 réglable sur lequel est réglée la longueur que l'on désire pour l'arc. Suivant l'invention, le dispositif de soudure représenté est protégé par plusieurs dispositions fonctionnant en coopération contre les perturbations causées par des impulsions de tension élevée et éventuellement de haute fréquence qui pourraient être émises par l'appareil d'amorçage 13 placé sur l'électrode 2 et sur la pièce façonnée 3.Les impulsions perturbatrices, qui pourraient arriver a l'organe de régulation 9 du moteur 6 par les canalisations qui viennent de la source de courant 7, seront ici arrêtées par la chaîne de diodes 14 placée entre l'organe de régulation 9 et l'organe de commande de la puissance 8, pendant que les impulsions perturbatrices qui proviendraient du fil-électrode 2 par la canalisation 10 de valeur effective seront filtrées et éliminées avant l'organe de régulation 9 par un passe-bas 15 Le condensateur 16, qui est posé sur une canalisation de dérivation qui évite l'organe de commande de la puissance 8, constitue une protection supplémentaire du dispositif de régulation contre les impulsions perturbatrices, et capte en particulier les pointes de tension: Finalement, il est apparu encore avantageux de séparer capacitive ment l'un de l'autre, par un isolement 17, par une matière plastique ondulée par exemple, le moteur 6 et le mécanisme d'avancement 5. Bien entendu 1invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, pour lesquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Dispositif pour le soudage à l'arc, en particulier sous gaz protecteur, ou sous poudre, avec électrode fusible et amorçage de l'arc sans contact au moyen d'impulsions à haute tension, dans lequel la vitesse de l'avancement du fil est réglée en fonction de la tension de l'arc, dispositif caractérisé par ce que le moteur du dispositif d'avancement du fil est relié avec un organe de manoeuvre à coupure de phase soumis à l'influence de la tension de l'arc, constitué essentiellement par des semi-conducteurs dirigés, et qui est protégé contre les impulsions perturbatrices venant du dispositif d'avancement du fil par une chaîne de diodes, et contre les impulsions perturbatrices qui viennent de l'arc par un filtre passe-bas, dispositif sans inertie insensible aux perturbations. 20) Dispositif suivant 1, caractérisé par ce que la chaine de diodes est montée entre le dispositif de régulation et l'organe de commande de la puissance de l'organe de manoeuvre à coupure de phase. 3t) Dispositif suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé par ce que le filtre passe-bas est monté entre l'arc et l'organe de régulation de l'organe de manoeuvre à coupure de phase. 4 ) Dispositif suivant les revendications 1 à 3, caractérisé par ce que l'organe de commande de la puissance de l'organe de manoeuvre à coupure de phase comporte un condensateur monté en pont. 50) Dispositif suivant les revendications 1 à 4, caractérisé par ce que le moteur et le mécanisme d'alimentation du dispositif d'avancement du fil sont isolés électriquement l'un par rapport à l'autre. 60) Dispositif suivant les revendications i à 5, caractérisé par ce que l'organe de manoeuvre à coupure de phase est soumis à l'influence d'une grandeur qui est fonction de la charge du moteur du dispositif d'avancement du fil.