Brevet FR2041205A1 — publié le 19710129

1. 2041205 La présente invention se rapporte à un ensemble de source d'énergie pour soudure à l'arc et plus particulièrement à un assemblage physique amélioré pour le montage des différents composants de commande et d'énergie à l'intérieur d'une structure de 5 bâti. Des sources d'énergie de courant continu pour établir et maintenir un arc tel qu'un arc pour soudure entre une paire d'électrodes peuvent être de construction moteur-générateur ou transformateur-redresseur. Les unités transformateur-redresseur ont ré-10 cemment été développées en utilisant des éléments à l'état solide à déclenciiemënt tels que des redresseurs contrôlés au silicium. Une source d'énergie pour soudure à l'arc inhabituellement satisfaisante de ce caractère est exposée dans le brevet américain n° 5.337.769 et plus particulièrement dans la demande de brevet amé-15 ricain déposée le , sous le numéro au nom de pour "Direct Current Arc Power Supply with Stabilized Feedback Control", et exposés plus complètement dans cette demande. L'amorçage des redresseurs contrôlés comprend un amplificateur de signal 20 de réaction de courant, réglable pour commander la caractéristique de pente et connecté en tant qu'une entrée à un amplificateur de signal de réaction de tension séparé pour maintenir une sortie de tension constante désirée. De plus» le système comprend une commande d'inductance de réactanœ saturable avec l'enroulement de charge 25 connecté dans un conducteur de sortie. Le circuit et le système de réglage d'amorçage ont été trouvés pour fournir une caractéristique de sortie exceptionnellement stable pour des applications différentes comprenant le procédé de transfert du type à arc court ou à décharge. 30 Dans les commandes pour le soudage, il arrive sbuvent que la surface de travail soit éloignée de l'emplacement de l*ensemble de soudure à l'arc. Généralement, une commande de tension éloignée peut être prévue ou analogue, mais là ou une pluralité de commandes différentes doivent être changées, l'opérateur devait retourner à l'ensemble de source de puissance principale, réajuster le 35 système, et ensuite retourner à la surface de travail. £ar exemple, l'ensemble transformateur-redresseur de puissance pour soudure à l'arc, ou la source utilisant les caractéristiques variées de réglage représentées dans la demande de brevet américain mentionnée 40 ci-dessus nécessite un circuit de commande correspondant» Tel que 70 15066 2. 2041205 noté ici, le circuit de commande peut être divisé en une pluralité de modules individuels. Selon la présente invention, chacun des modules de circuit de commande est prévu en tant qu'élément de circuit séparé tel 5 qu'une carte imprimée. Les cartes de circuit sont montées de façon relâchée dans un support approprié à l'intérieur dè l'ensemble. Une carte imprimée principale ou plaque imprimée est prévue et interconnectée à toutes les cartes de circuit par les réceptacles du . type â fiches pour recevoir chacune des cartes individuelles. Si 10 la machine ne fonctionne pas bien dans un aspect particulier, par exemple, dans la commande de pente, l'opérateur enlève simplement la carte de pente et insère une nouvelle carte» La machine peut a-lors continuer son fonctionnement. L'opérateur peut facilement retrouver depuis la caractéristique d'arc et le fonctionnement, la 15 partie du circuit qui ne fonctionne pas bien dans un sens ou l'autre. La condition notée spécifiera laquelle des cartes doit être réglée, remplacée ou autre opération analogue. La carte de circuit imprimée principale est prévue pour permettre une interconnexion aisée et appropriée en vue du grand nombre sensible d'interconne-20 xions qui seront nécessitées entre les cartes individuelles en l'absence de celles-ci. De plus, cette construction permet l'utilisation d'un système de commande à"distance approprié particulier. Un bâti identique à une boîte est fixé comme partie du panneau frontal de l'ensemble 25 de bâti et constitue une unité de boîte portative» Le bâti identique à une boîte comporte les éléments de commande d'inductance de pente et de tension aussi bien que les ampèremètres et voltmètres nécessaires interconnectés de façon appropriée aux cartes de circuit montées séparément par un moyen de câble libérable. La boîte -30 de bâti amovible ou prise allongée est montée de façon convenable immédiatement sur l'avant de l'ensemble de panneau de circuit pour exposer celui-ci sur enlèvement de la boîte de commande à distance dans des buts d'accès convenables à l'ensemble. L'ensemble de rec-tificateur et de transformateur principal est monté sur la struc-35 ture de base de l'ensemble de bâti. Selon un aspect important de ce système d'empaquetage particulier, la commande d'inductance est construite de préférence selon les données de la demande de brevet américain n° , déposée le , au nom de pour "Direct- Current Power Sup-40 ply with Adjastable Inductance Control". Comme on le décrira plus 70 15066 3. 2041205 en détails ci-dessous, les éléments de commande d'inductance, prévus à l'intérieur de la boîte de commande à distance forment une commande du type potentiomètre à bas wattage. Ceci fournit un é-chauffement minimal à l'intérieur de l'imité et évite des dommages 5 des composant;? en tant que résultat d'une température élevée contraire... . . La présente invention sera maintenant décrite en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 est une .vue en élévation de face d'un appareil 10 pour soudure à ,1'arc construit selon la présente invention» La figure 2 est une vue en élévation de côté avec des parties éclatées et représentant l'agencement principal des différents composants. La figure 3 est une vue en plan prise généralement le long 15 de la ligne 3-3 de la figure 2. La,, figure. 3a est une vue en coupe prise le long de la ligne 3a-3a de la.figure 3. . - La figure. 4 est une.vue en élévation agrandie prise généralement le long pie la ligne 3-3 de la figure 2, montrant plus clai-20 rement l'agencement de montage de circuit préféré selon la présente invention. La figure 5 est une vue en élévation de côté fragmentaire de la figure 3, et La.figure 6 est un diagramme du câblage schématique de la 25 boîte de commande éloignée représentant généralement des composants qui y sont portés et interconnectés de façon relâchée à l'ensemble de panneau de circuit de la figure 4. En se référant aux dessins et plus particulièrement aux figures 1 et 2, l'exemple de réalisation représenté de la présente 30 invention comprend généralement un ensemble de bâti rectangulaire extérieur ou enceinte 1, ayant une paire de pattes de support 2, s'étendant le long de son dessous. Deux bornes de sortie 3 sont prévues dans un panneau frontal amovible 4 pour l'interconnexion de conducteurs d'électrodes appropriés (non représentés ). Les 35 bornes 3 sont connectées à un transformateur-redresseur comprenant un transformateur 5 pour soudure polyphasé principal! monté de façon appropriée sur la paroi de fond du bâti 1 à l'intermédiaire de la profondeur du bâti, tel que mieux représenté et plus clairement dans la figure 2. L'ensemble de transformateur représenté 5 40 comprend trois enroulements 6 à phase séparée enroulés sur un en 70 15066 4. 2041205 semble de noyau 7 qui est fixé au-dessous du bâti 1 et se projette vers le haut à partir de celui-ci approximativement à mi-distance du bâti. Un transformateur de commande 8 et un inducteur variable 9 sont fixés à la base du bâti immédiatement derrière le transfor-5 mateur principal 7• Immédiatement au-dessus du transformateur 8 et de l'inducteur 9, une résistance 10 de commande de pente est connectée par un support de montage 10a en forme de U fixé en recouvrement d'une ouverture dans la paroi arrière du bâti». Un ensemble de ventilateur 11 est fixé à l'intérieur de l'ouverture en aligne-10 ment avec la résistance de commande 10 pour faire passer de l'air froid au travers de l'ensemble et sur les composants de commande et de fonctionnement variés, et en particulier, sur la résistance 10, pour empêcher une production excessive de chaleur. Selon la présente invention, une pluralité de redresseurs contrôlés 12 sont 15 connectés à des enroulements 6 de transformateur pour fournir une sortie redressée à onde pleine aux bornes 3 en courant continu. Les redresseurs 12 sont montés en tant qu'ensemble 13 sur la paroi de fond du bâti immédiatement en face de l'ensemble de transformateur principal et à proximité du panneau avant 4. L'ensemble de 20 redresseurs 13 comprend une paire d'éléments 14 en fers cornières espacés interconnectés sur la paroi de dessous par des boulons de montage appropriés 15 ayant des entretoises tubulaires 16 pour situer l'ensemble 13 §• distance de la base. Les redresseurs 12 sont connectés à la base des ailettes de refroidissement 17 en forme de 25 U qui augmentent la distance entre les deux éléments 14 en fers cornières et sont fixées à ceux-ci de toute façon appropriée. La demanderesse a trouvé que des résultats exceptionnellement satisfaisants sont obtenus en utilisant une extrusion d'aluminium en forme de U relativement épaisse pour les éléments d'abaissement de 30 chaleur. Ainsi par exemple, une extrusion d'aluminium d'environ 17,5 cm par 17,5 cm, de 0,95 cm d'épaisseur a été trouvée pour fonctionner de façon satisfaisante à une sortie continue de 600 ampères tout en maintenant les redresseurs contrôlés 12 bien à l'intérieur de leur capacité de courant nominal. Un abaisseur en 35 cuivre de forme similaire, d'épaisseur d'environ 0,95 cm a été trouvé comme étant inefficace dans des conditions de fonctionnement comparables. Le montage de l'ensemble de redresseurs 13 immédiatement voisin du panneau avant permet également un service très convenable 40 de cet ensemble 13. Ainsi, le panneau avant tout entier 4 du bâti 70 15066 5. 2041205 est fixé de façon amovible sur la paroi de côté et au sommet du bâti 1 par une pluralité de boulons 18 de raccordement. Ceci permet un service très convenable d'un tel ensemble dans l'éventualité de défaillance des redresseurs contrôlés. De plus, le refroi-5 dissement désiré des redresseurs est maintenu en prévoyant des ouvertures de panneau 19 dans le panneau avant en alignement avec l'ensemble 13, tel qu'un flux d'air maximum sur l'ensemble de redresseurs 13 soit établi et maintenu. Le circuit de commande pour commander l'amorçage des redres-10 seurs 12 contrôlés et le réglage de la caractéristique de la machine est divisé en une pluralité de modules de circuit individuel^ tel que décrit dans les demandes de brevet américain mentionnées ci-dessus. Selon une caractéristique particulièrement importante de la présente invention, les modules sont séparés physiquement et 15 montés en tant qu'ensemble 20 de panneau de circuit, lequel est monté sur la paroi centrale de sommet du bâti immédiatement au-dessus de l'ensemble de transformateur principal 5. L'ensemble 20 est connecté à une boîte de commande 21 séparément amovible qui est montée et forme une partie du panneau avant 4. 20 70 15066 6. 2041205 représentés connectés aux trois réceptacles montés sur le côté gauche du panneau de circuit principal. Un panneau 29 de circuit inducteur est prévu au centre de l'ensemble et est interconnecté à l'ensemble de bornes pour introduire la commande d'inductance 5 pour l'inducteur 9 de réactance saturable qui commande le courant aux enroulements de commande prévus sur la commande.de réactance saturable ou dTinductance. La carte 30 représentée immédiatement à la droite du panneau d'inducteur fournit un signal de réaction de tension..De façon similaire, la carte suivante 31 peut fournir un 10 signal de réaction de courant, avec la carte finale 32 représentée au bord à l'extrême droite de l'ensemble, fournissant la commande de temps désiré. L'ensemble tout entier est prévu avec un couvercle protecteur 33 fixé au panneau de circuit principal 22 par un ou plusieurs boulons de verrouillage amovibles 34. L'ensemble de 15 panneau de circuit 20 est fixé à l'intérieur du bâti immédiatement derrière la boîte de commande amovible 21 qui, comme on l'a précédemment noté, constitue et forme une partie du panneau avant 4. Généralement, la boîte amovible 21 comprend un panneau avant 35 auquel une extension identique à une boîte est connectée. Le 20 panneau avant 35 est quelque peu plus grand que le bord avant de la boîte 21 et recouvre une ouverture 26 dans le panneau avant 4, la boîte se projetant à l'intérieur dans le bâti 1 pour définir une seconde enceinte dans ce bâti. Le panneau 35 est attaché de façon libérable au panneau avant 4 par quatre raccords 36a à dé-25 clenchement rapide aux quatre coins du panneau 35, pour permettre un enlèvement rapide et approprié ainsi qu'un remplacement dans le bâti 1. Dans l'exemple de réalisation représenté de la présente invention un système à double commande est prévu dans le circuit i-30 dentique à celui décrit dans la demande de brevet mentionnée ci-dessus. Chacune des commandes comporte un bouton de commande séparé 37, 38 et 39 sur le panneau 35 de la boîte amovible 21 pour commander l'inductance, la pente et la tension, respectivement.De plus, un ampèremètre 40 en courant continu commun et un voltmètre 35 41 en courant continu commun sont fournis pour prévoir une indication continue de la tension de sortie et du courant, à tout moment donné. Un réceptacle de tension 42 éloigné peut être prévu aussi bien que des réceptacles de commande auxiliaires tels qu'une évacuation de tension auxiliaire, une évacuation de contacteur, et 40 analogues. 70 15066 7. 2041205 Les différents éléments peuvent être interconnectés dans un circuit de câblage ou de montage par exemple, tel que représenté schématiquement dans la figure 4 avec les éléments interconnectés aux différentes bornes d'un raccord 43 déclenchable à bornes mul-5 tiples monté sur la paroi de fond de la boîte 21. Un réceptacle 44 relatif correspondant s'adapte de façon libérable avec le raccord 43 et est connecté par un câble 45 à l'ensemble de bornes 23 sur le panneau de circuit principal 23 et prévoit une connexion propre des différents éléments dans le circuit, par exemple, tel que re-10 présenté dans la demande de brevet mentionnée ci-dessus. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 70 15066 8. 2041205 REVENDICATIONS 1 - Source d'énergie pour soudure à l'arc, caractérisée en ce qu'elle comporte un transformateur-redresseur utilisant un moyen de redresseur de commande à déclenchement et un circuit de com-5 mande pour capter les caractéristiques de tension et de courant de l'arc et commander l'amorçage des moyens redresseurs de commande a-vec celles-ci, un bâti extérieur, un moyen supportant le transformateur-redresseur dans le bâti, un ensemble de commande séparée monté à l'intérieur du bâti et comprenant le circuit de commande, 10 un bâti de commande séparé fixé de manière libérable sur uni panneau extérieur du bâti extérieur et ayant des éléments de commande montés dans ce bâti de commande séparé et interconnectés à l'ensemble de commande pour permettre le réglage du courant et de la tension appliqués à l'arc. 15 2 - Source d'énergie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bâti comprend un panneau avant amovible, l'ensemble transformateur-redresseur étant monté à l'intérieur du bâti immédiatement voisin du panneau avant amovible, et le bâti de commande séparé est fixé de façon libérable à ce panneau avant. 20 3 - Source d'énergie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bâti de commande comprend un élément de panneau avant fixé de façon libérable au bâti et ayant une projection d'enceinte identique à une boîte dans ce bâti, et un câble connecté de façon amovible à cette enceinte et au circuit de commande. 25 4 - Source d'énergie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bâti de commande comprend une paire d'ensemble de commandesdoubles 5 - Source d'énergie selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen redresseur comprend une pluralité de redresseurs 30 contrôlés, et en ce que l'ensemble de commande comprend des panneaux de circuit d'amorçage individuels pour chaque phase pour l'amorçage des redresseurs relatifs et une pluralité de panneaux de circuit de commande individuels pour commander les caractéristiques différentes de sortie, un panneau de circuit principal étant 35 monté dans le bâti et ayant des pluralités de réceptacles à fiches pour supporter les panneaux de circuit individuels et pour les connecter à ce circuit de commande. 6 - Source d'énergie selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'ensemble de commande comprend un panneau de circuit 40 imprimé principal monté à l'intérieur du bâti derrière le bâti de 70 15066 9- 2041205 commande et ayant une pluralité de réceptacles à fiches s'ouvrant vers le bâti de commande, des cartes de commande séparées pour commander une pluralité de caractéristiques d'arc, des cartes de commande d'amorçage séparées pour le moyen de redresseur, ces cartes 5 de commande étant insérées de façon amovible dans des réceptacles choisis du panneau de circuit pour établir la connexion avec un circuit de commande et se projetant en avant vers le bâti de commande, et un moyen de câble interconnectant de façon libérable le panneau de circuit principal et les éléments de commande dans le 10 bâti de commande pour permettre un réglage local et à distance du circuit de commande. 7 - Source d'énergie selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une commande d'inductance de réactance saturable dams la sortie du moyen de redresseur, et en ce que le bâ- 15 ti de commande comprend une paire de moyens d'entrée de commande en double, chacun ayant un moyen de commande d'inductance de pente et de tension individuel, et un moyen de câble connectant le moyen d'entrée de commande à l'ensemble de commande. 8 - Source d'énergie selon la revendication 1, caractérisée 20 en ce que le circuit de sortie du moyen redresseur comprend un moyen de commande d'inductance de réactance saturable, l'ensemble transformateur-redresseur comporte un transformateur triphasé et une pluralité de redresseurs de commande à déclenchement relatifs à la phase, l'ensemble de commande comprenant des panneaux de cir-25 cuit d'amorçage individuels pour chaque phase afin d'amorcer les redresseurs relatifs et les panneaux de circuit individuels pour commander le moyen de commande de l'inductance, de pente et de tension. 9 - Source d'énergie selon la revendication 1, caractérisée 30 en ce que la source d'énergie comprend un moyen de commande d'inductance de réactance saturable dans le circuit de sortie de l'ensemble transformateur-redresseur, l'ensemble de commande comprenant un élément de commande de saturation de courant continu pour le moyen de commande d'inductance, l'ensemble de commande compre- 35 nant un panneau de circuit de commande comprenant un panneau de circuit imprimé principal monté dans le bâti derrière le bâti de commande et ayant une pluralité de réceptacles à fiches s'ouvrant vers le bâti de commande, des cartes de commande séparées pour commander la pente, la tension et l'inductance de la sortie, des car-40 tes de commande d'amorçage séparées pour les moyens redresseurs, 70 15066 10. 2041205 ces cartes de commande étant insérées de façon amovible dans les réceptacles choisis du panneau de circuit principal pour établir la connexion dans le circuit de commande et se projetant en avant vers le bâti de commande, et des moyens de câble interconnectant de 5 façon libérable le panneau de circuit principal et les éléments de commande dans le bâti de commande pour permettre un réglage localet à distance du circuit de commande. 10 - Source d'énergie selon la revendication 9, caractérisée en ce que le bâti extérieur comprend un panneau avant ayant une 10 ouverture dans la partie supérieure légèrement plus grande que le bâti de commande, le bâti de commande comprenant une paroi de montage avant recouvrant le panneaù avant à cette ouverture et se projetant vers l'intérieur de celle-ci, des moyens connectant de façon libérable la paroi de montage au panneau avant de recouvre-15 ment, et un moyen de raccord libérable pour le moyen de câble monté à la partie intérieure du bâti de commande.