Brevet FR2012479A1 — publié le 19700320

L'invention se rapporte à un procédé et dispositif pour commander la durée de soudure d'une machine à souder par résistance. Au cours d'une telle opération de soudure il se produit, à tin instant donné, une diminution de résistance de la pièce à souder lorsque le métal est 5 à l'état de fusion. Si le courant de soudure continue alors à passer, on obtient une projection de métal fondu qui résulte en une soudure déficiente. La demande de brevet français No. l47«767 déposée le 11 avril 1968 par la demanderesse permet de remédier à cet inconvénient en coupant le courant électrique immédiatement après le début de cette diminution brusque de résis-10 tance. Cette technique consiste à engendrer deux séries de signaux électriques, les uns représentatifs de la tension aux bornes de la pièce à souder, pendant chaque demi-période du courant alternatif de soudure, les autres représentatifs du courant qui traverse la pièce. Une troisième série de signaux électriques, représentatifs de la résistance de la pièce, est obtenue à partir des deux 15 première» séries de signaux. On détecte ensuite la différence entre les signaux successifs de cette troisième série et l'on coupe le courant de soudure lorsque cette différence dépasse une certaine valeur qui représente une variation de résistance donnée. Cette variation de résistance correspond à une variation de tension relativement faible aux bornes de la pièce (environ 5%)- De telles 20 fluctuations peuvent se produire en fonctionnement normal sur la tension d'alimentation par suite de l'influence de postes de soudure voisins. En oonmutndant la durée de soudure par un signal représentatif de la résistance de la pièce, on élimine pratiquement l'influence de ces fluctuations. Dans d'autres procédés, on mesure de façon continue la tension entre 25 les électrodes de soudure et on compare cette tension à sa valeur initiale. Dans tous les eu il est nécessaire de fixer des fils conducteurs sur la machiné à souder. Pour obtenir des variations de tension substantielles lorsque la résistance de la pièce change, on fixe généralement ces fils sur les électrodes le plus près possible de la pièce. Outre le-fait, que ces fils 50 peuvent gêner l'opérateur pendant l'utilisation normale,de la machine, "le remplacement des électrodes est une opération longue et peu pratique qui nécessite chaque fois de déconnecter et reconnecter les fils. Selon l'invention, un procédé de soudure par résistance du genre dans lequel on élabore un signal final fonction de la tension électrique à 35 travers la pièce à souder et l'on coupe le courant de soudure lorsque la variation dudit signal final dépasse une valeur déterminée, est .caractérisé en ce qu'il consiste à détecter un premier signal S fonction de la tension ara bad orjginal/ 4 69 22909 2 2012479 bornes de la piècei à détecter un deuxième signal sensiblement indépendant des variations d'amplitude 5S dudit premier signal dûes aux variations d'impédance de la pièce; et à élaborer à partir desdits premier et deuxième signaux un troisième signal T dont les variations ÎT/T sont supérieures à 5s/s, ledit 5 signal T servant à l'élaboration dudit signal final. De préférence, l'alimentation en courant donnant le deuxième signal est la meme que celle donnant le premier signal de façon que des variations accidentelles de cette alimentation apparaissent proportionnellement sur les deux signaux- Le dispositif est ainsi insensible aux interférences. 10 Selon une caractéristique secondaire de'l'invention, ledit deuxième signal est fonction du courant qui traverse les électrodes et l'élaboration dudit signal final consiste à former, à partir desdits deuxième et troisième signaux une série de signaux représentatifs de l'impédance de la pièce à soude» Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention 15 est de plus caractérisé en ce qu'il comprend quatre peints de jonction fixés sur les bras ou fils d'amenée du courant de soudure, les premier et deuxième points, entre lesquels est détecté ledit .premier signal, étant fixés de part et d'autre de la pièce à souder -à proximité des électrodes de soudure et lesdlts troisième et quatrième points, entre lesquels est détecté ledit deu- • 4.- 20 xième signal, étant fixés aux deux extrémités de l'un desdits bras ou fils. Selon une caractéristique secondaire de l'invention, les deuxième et troisième points de jonction sont communs et un circuit électrique pour élaborer ledit troisième signal T comprend une première impédance connectée aux premier et quatrième points, une deuxième impédance connectée d'taie part 25 au deuxième ou troisième point et d'autre part à un point intermédiaire 4e ladite première impédance, ledit troisième signal T étant obtenu aux bornes de ladite deuxième impédance. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs mieux de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limi-30 tatif en référence aux dessins annexés dans.lesquels : - la figure 1 est le schéma d'une machine à spuder par résistance du type fixe, modifiée selon l'invention, ;" - la figure 2 est le schéafa. du circuit de détection des signaux électriques utilisés pour commander la durée de soudure, 35 - la figure 3 est le schéma d'une machine a souder du type portatif, modifiée selon l'invention, - et les figures 4 et 5 sont des diagrammes des signaux obtenus* 0AO ORIGINAL 22909 3 2012479 En référence à la figure 1, une machine à souder comprend des électrodes 10 et 11 montées de façon amovible dans des porte-électrodes 12 et 13 fixés à l'extrémité de bras 14 et 15 servant à l'alimentation en courant électrique des électrodes. L'autre extrémité des bras 14 et 15 est reliée au 5 secondaire d'un transformateur de soudure 17- Un dispositif pneumatique (non représenté) est utilisé pour rapprocher les électrodes l'une de l'autre de façon à exercer une pression sur me pièce à souder placée entre les électrodes. Deux points de jonction 20 et 21 sont situés respectivement sur les bras 14 et 15 à proximité des électrodes, un troisième point 22 étant fixé sur 10 1® bras 15 à proximité du transformateur 17« En fonctionnement, une tension fonction de la chute de tension dans la pièce à souder, apparaît entre les points 20 et 21 et une tension Vg, fonction du courant passant dans les électrodes apparaît entre les points .21 et 22. Les bras 14 et 15 et les porté-électrodes 12 et 13 sont refroidis 15 par de l'eau provenant des tuyaux 18 et 19- Sur la figure 2 un circuit pour la détection des tensions et Vg est formé d'un potentiomètre 24 dont les extrémités sont connectées aux points 20 et 22 par des fils 28 et 29. Le primaire 25 d'un transformateur 26 est relié d'une part au curseur 24a du potentiomètre 24 et d'autre part au point 21 par 20 iin fil 30. Les fils 28 "et 30 sont placés le long des tuyaux d'arrivée d'eau 18 et 19* Lorsqu'on place une pièce à souder entre les électrodes, on introduit entre les points 20 et 21 une impédance représentée schéraatiqaement par la résistance et l'inductance L^. De même une inductance Lg et une résistance 25 Rg situées entre les bornes 21 et 22 représentent l'impédance du bras 15 entre les points 21 et 22. On choisira par exemple conte potentiel de référence la tension au point 20. La tension aux bornes du potentiomètre 24 est la sorane vectorielle des tensions et Vg. Le curseur 24a donne une fraction K de cette tension. 30 En fonctionnement, lorsque du courant traverse la pièce, la tension T aux bornes du primaire 25 du transformateur est donnée par : T = V1 - K(VX + V2) Si la résistance R de la pièce change, la tension aux bornes de celle-ci devient (V^ - S V^) et la tension aux bornes du primaire 25 devient : 35 T - l T = V1 - - K(VX - ÏV + V2) BADOWGrtNAL è9 22?09 4 2012479 La variation relative de la tension aux bornes du primaire est donc : - SV1 (1 - K) T V± - K(V1 + Va) A titre d'exemple, dans un tel circuit on a noté que si la variation de résistance &R/R de la pièce était dë 5%, la variation ST/T de la tension 5 aux bornes du primaire 25 était comprise entre 9 et 33/6# pour des valeurs de K allant de 0,36 à 0,48; ; " Grâce au circuit de la figure 2 on obtient donc un signal dont la variation relative est beaucoup plus importante que celle qui se produit aux bornes de la pièce. De plus, cette Variation est déteetée en des points éloi-10 gnés des électrodes. la variation de tension aux bornes du primaire du transformteur 26 peut être utilisée pour eoissander la durée de soudure suivant la technique décrite dans la deœande de brevet mentionnée ci-dessus. Un deuxième trsnafojv œateur 32 est alors nécessaire dont le primaire 33» connecté entre les points 15 21 et 22 détecte une tension fonction du courant passant dans la pièce. Les transformateurs 26 et 32 sont alors équivalents aux transforfia» teurs 18 et 21 représentés sur la figure 1 de la dessaMe de brevet ci~das8U». Les tensions apparaissant aux bornes des secondaires 27 et 3^ sont échantillonnées pour chaque deisi-période du courant alternatif. On élabore ensuite des 20 signaux fonction du rapport de ces deux tensions et l'on cecpa^e 1 'E®plitude de chaque signal avec celle du signal précédent. Quand la différence entre deux signaux successifs dépasse un seuil déters&né, un signal d© coeaande coupe le courant de soudure. La présence des inductances L^ et (figure 2) © pour effet d'aug-25 isenter la sensibilité aux variations de résistance coassé décrit dans la demnde déjà citée. L'explication en est la suivante s• - Pour un courant Initial i^ l'expression complète de et Vg ®®'b donnée .par : vi " ' " 30 V2 = ^(Rg + j6)L2) . • ■>. - i.. X i, -2*i. Par conséquent : T - i^ -, j fâLx) - Kix + R2) + j(0(Lx + L2)J k €opv •«a ♦ î2909 5 2012479 Lorsque la résistance R^ décroit, la résistance totale du circuit ne varie que faiblement et le nouveau courant i^ reste pratiquement égal à i^, Vg reste donc sensiblement constant tandis que T prend la valeur = T - §T donnée par l'expression ; 5 V- igCR,- 5R1 + jUl^) - Kl2 ^ + R2 - 5R1) + jOXl^ + L2)j Ces deux équations de t et peuvent être représentées par les diagrammes vectoriels de la figure 4 sur laquelle on. peut voir non seulement que est inférieur à T en valeur absolue, mis aussi que le déphasage ^ ^ de est différent du déphasage p de t. 10 Dans l'appareil décrit dans la demande de brevet mentionnée ci-dessus, T est échantillonné pour chaque alternance. Comme la phase de l'intervalle d'échantillonnage ne change pas, l'échantillonnage de s'effectuera sur me partie différente de celle du signal T. Cette différence apparaît plus clairement sur la figure 5- La figure 5 (a) représente les tensions et T données 15 par \in courant i^ traversant les électrodes avant la diminution de résistance de la pièce à souder. La figure 5(b) représente les tensions et après cette diminution de résistance. Ces signaux V^.,T et ont été représentés avec des amplitudes égales sans tenir compte de leurs valeurs- respectives réelles de façon à bien montrer l'influence du déphasage.. . . 20 L'intervalle d'échantillonnage de durée t est le œâms dans tous les cas et s'étend de 90° à l80° pour le signal V^. Par contre cet échantillonnage s'effectue d'environ 20° à' 110° pour le signal T et de. -20° (+J40°) à 70° pour le signal T^- Les signaux T et subissant une intégration, il faut' considérer la surface hachurée comprise entre l'axe des abscisses et la courbe, 25 et l'on voit immédiatement que cette surface est plus petite pour que pour T même pour des amplitudes maximales égales. En résumé, la diminution de T est accentuée par l!effet de déphasage et la sensibilité est donc augmentée. -, En référence à la figure 3> un ensemble de soudure, portatif comprend 50 un transformateur fixe J6 relié à un pistolet de soudure 37 par un câble bifilaire 38. En fonctionnement, les fils 28 et 30 sont connectés aux conducteurs du câble 38 en des points 20 et 21 situés à-'proximité du pistolet. Le fil 29 est relié à l'un des conducteurs du câble en un point 22 situé à proximité du transformateur 36. copy 69 22909 6 2012479 Bien que le dispositif de détection ait été décrit associé à une commande de durée de soudure selon la technique décrite dans le brevet mentionné oi-dessus, on peut aussi utiliser ce dispositif avec tout autre ensemble de soudure par résistance nécessitant la détection de la variation de tension 5 dans la pièce à souder. 69 22909 Êtres 7 2012479 REVENDICATIONS !• Précédé de soudure par résistance du genre dans lequel on élabore un signal final fonction de la tension aux bornes de la pièce à souder, et l'on coupe - le courant de soudure lorsque la variation dudit signal final dépasse une valeur déterminée, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter un premier 5 signal S fonction de la tension aux bornes de la piècei à détecter un deuxième signal approximativement indépendant des variations 5 S dudit premier signal dûes à des variations d'impédance de ladite pièce; et à élaborer, à partir desdits premier et deuxième signaux, un troisième signal T tel que les variations St/I soient supérieures aux variations S S/S, 10 ledit troisième signal T étant utilisé pour former ledit signal final. 2. Procédé de soudure selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit - deuxième signal est fourni par la même alimentation en courant que ledit premier signal. 3* Procédé de soudure selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit 15 deuxième signal est représentatif du courant qui traverse les électrodes de soudure. 4. Procédé de soudure selon la revendication 3, caractérisé en ee qu'il consiste à échantillonner lesdits deuxième et troisième signaux pendant des intervalles de temps périodiques pour obtenir respectivement une quatrième et une 20 cinquième séries de signaux, à élaborer, à partir desdibss quatrième et cinquième séries de signaux, une sixième série de signaux représentatifs de 11impédance de la pièce pendant lesdits intervalles d'échantillonnage; à détecter la différence entre deux signaux successifs de ladite sixième série; et à couper le courant de soudure lorsque ladite différence dépasse me 25 valeur déterminée. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, du genre comprenant une machine à souder par résistance dont les électrodes sont alimentées en courant par des conducteurs, caractérisé en ee que quatre points de jonction sont fixés sur lesdits conducteurs, les premier 30 et deuxième points, entre lesquels est détecté ledit premier signal, étant jAD original 69 22909 8 2012479 situés sur chacun desdits conducteurs à proximité desdites électrodes et les troisième et quatrième points, entre lesquels est détecté ledit deuxième signal, étant situés aux extrémités de l'un desdits conducteurs. 6» Dispositif selon la revendication 5* caractérisé en ce que, lesdits deuxième 5 et troisième points étant confondus, ledit troisième signal est obtenu par un circuit formé par une première impédance connectée entre lesdits premier et quatrième points et par une seconde impédance dont les extrémités sont reliées d'une part audit deuxième ou troisième point et d'autre part à un point intermédiaire de ladite première impédance, ledit troisième signal 10 étant pris aux bornes de ladite seconde impédance. bad original