Brevet FR2196873A1 — publié le 19740322

La présente invention concerne les machines à souder, plus particulièrement les machines de soudage électrique en bout par étincelage continu. On connait des machines de soudage électrique en bout par étincelage continu, comportant un bâti, un transformateur de soudage pourvu de connexions électriques, d'un enroulement primaire et d'un enroulement secondaire, un organe de serrage fixe et un organe de serrage mobile connectés à l'enroulement secondaire du transformateur de soudage et montés sur le bâti de la machine, un mécanisme de translation de l'organe de serrage mobile, un organe de commande du mécanisme de translation de 11 organe de serrage mobile, un dispositif de réglage automatique de la vitesse de translation de l'organe de serrage mobile pendant l'étincelage, et un mécanisme d'exécution avec une commande du dispositif de réglage automatique de la vitesse de translation de 11 organe de serrage mobile, ledit mécanisme d'exécution agissant sur l'organe de commande du mécanisme de translation de l'organe de serrage mobile pendant l'étincelage. L'inconvénient d'une telle machine de soudage réside dans le fait que la commande de la vitesse d'étincelage s'effectue essentiellement suivant un programme rigide déterminé, sans prendre en considération l'influence des facteurs accidentels perturbant la stabilité et l'efficacité thermique de l'étincelage. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. A cet effet, l'invention vise une machine de soudage électrique en bout par étincelage continu, conçue de manière à permettre de régler pendant l'étincelage le rapport entre la valeur effective de la tension électrique aux pièces à souder et celle de la tension secondaire du transformateur de soudage en marche à vide. Ce problème est résolu du fait que dans une machine de soudage en bout par étincelage continu,du type comportant un bâti,un transformateur de soudage pourvu de connexions électriques,d'urXenroule- ment primaire et d'un enroulement secondaire et monté sur le bâti, un organe mobile et un organe fixe de serrage des pièces à souder, raccordés par des connexions électriques à l'enroulement secondaire du transformateur de soudage,un dispositif de commande automatique de la vitesse de translation de l'organe de serrage mobile pendant l'étincelage, et un mécanisme d'exécution faisant partie du dispositif de commande automatique de la vitesse de translation de l'organe de serrage mobile, ledit mécanisme agissant sur l'organe de commande du mécanisme de translation de l'organe de serrage mobile pendant l'étincelage, selon l'invention le dispositif de commande automatique de la vitesse de translation de l'organe de serrage mobile au cours de l'étincelage comporte deux convertisseurs de tension alternative en tension continue, deux potentiomètres, deux commutateurs synchronisés à deux positions, un amplificateur conçu de façon à constituer en meme temps un organe indicateur de zéro, et un moteur électrique réversible, le premier convertisseur de tension étant branché sur l'enroulement primaire du transformateur de soudage, et le deuxième, en parallèle avec l'enroulement secondaire du transformateur de soudage, le premier potentiomètre étant connecté à la sortie du premier convertisseur de tension, et le deuxième, à la sortie du premier potentiomètre, les commutateurs étant connectés de telle façon que, dans l'une de leur position, l'entrée de l'amplificateur soit en série avec la sortie du deuxième convertisseur de tension et avec la sortie du premier potentiomètre, et que la sortie de l'amplificateur soiiconnectée au moteur électrique réversible, dont l'arbre est cinématiquement lié au curseur du premier potentiomètre, tandis que dans l'autre position des commutateurs l'entrée de l'amplificateur est en série avec la sortie du deuxième convertisseur de tension et celle du deuxième potentiomètre, tandis que la sortie de l'amplificateur est connectée à la commande du mécanisme d'exécution faisant partie du dispositif de réglage automatique de la vitesse de translation de l'organe de serrage mobile pendant l'étincelage. Dans l'exposé qui suit,l'invention est expliquée par la description d'exemples de réalisation non limitatifs illustrés par le dessin unique annexé, sur lequel: -La figure 1 représente le schéma fonctionnel de la machine de soudage en bout par étincelage continu, conforme à l'invention; -La figure 2 le schéma électrique de principe du dispositif de réglage automatique de la vitesse de translationde l'organe de serrage mobile pendant l'étincelage, conformément à l'invtion. La machine de soudage par étincelage continu comporte un bâti 1 (figure 1), un transformateur 2, un organe mobile 3 et un organe fixe 4 de serrage des pièces à souder 5 montées sur le bâti 1. Les organes de serrage mobile 3 et fixe 4 sont raccordés au transformateur 2 par des connexions électriques 6. L'organe de serrage mobile 3 se déplace le long du bâti 1 sous l'action d'un mécanisme 7, constitué par exemple par un vérin hydraulique. le mécanisme 7 est commandé par un organe 8 se présentant par exemple sous forme d'un tiroir d'asservissement à trois positions muni d'une tige. Un dispositif 9 de réglage automatique de la vitesse de translation de l'organe de serrage mobile 3 pendant l'étincelage a ses entrées raccordées aux enroulement du transformateur 2. La sortie du dispositif 9 est connectée à l'entrée d'un mécanisme d'exécution 10 agissant sur l'organe 8 pendant ltétincelage. Le mécanisme d'exécution 10 peut être conçu sous forme d'un couple vis-écrou dont la vis agit sur la tige de l'organe 8, tandis que l'écrou est mis en rotation par un moteur réversible commandé monté dans le mécanisme d'exécution 10. te schéma électrique de principe du dispositif 9 de réglage automatique de la vitesse de translation de l'organe de serrage mobile 3 et sa connexion au transformateur de soudage 2, aux pièces à souder 5 et au mécanisme d'exécution 10, sont représentés sur la figure 2. Dans le cas considéré, le dispositif 9 est constitué par un bloc dans la composition duquel sont prévus deux convertisseurs 11 et 12 de tension alternatif en tension continue. L'entrée du convertisseur 11 est branchée à l'enroulement primaire 13 du transformateur 2, tandis que l'entrée du convertisseur 12 est connectée aux pièces à souder 5 en parallèle avec l'enroulement secondaire 14 du transformateur 2. Dans le dispositif 9 il y a en outre un potentiomètre 15 connecté à la sortie du convertisseur 11 et un potentiomètre 16 connecté à la sortie du potentiomètre 15. te commutateur 17 du dispositif 9 est raccordé au circuit d'entrée d'un amplificateur 18, tandis que l'autre commutateur 19 du dispositif 9 est connecté au circuit de sortie de l'amplificateur 18 faisant partie du dispositif 9.Dans la position I des commutateurs 17 et 19 l'entrée de l'amplificateur 18 est en série avec la sortie du convertisseur 12 e. celle du potentiomètre 15, tandis que la sortie de l'amplificateur 18 est connectée à un moteur électrique réversible 20 dont l'arbre est cinematiquernent lié au curseur du potentiomètre 15. Dans la position II des commutateur 17 et 19, l'entrée de l'amplificateur 18 et en szç avec la sortie du convertisseur 12 et celle du potentiomètre 16, tandis que la sortie de l'amplificateur 18 est connectée au moteur électrique réversible commandé 21 du mécanisme d'exécution 10. tes convertisseurs 11 et 12 de tension alternative en tension continue peuvent être exécutés par exemple sous forme de redresseur ou de détecteurs quadratiques. Pour le soudage sur la machine proposée il est indispensable de procéder à une série d'opérations préliminaires, à savoir réglage à la tension secondaire E2xx en marche à vide du transformateur 2, serrage des pièces à souder 5 dans les organes de serrage mobile 3 et fixe 4, réglage à la vitesse initiale V o de translation de l'organe de serrage mobile 3 pendant l'étincelage réglage à la vitesse de refoulement Vd, réglage du moment t du s début du refoulement ainsi que de sa valaur 1 , mise en mémoire de la valeur de la tension secondaire du transformateur en marche à vide, réglage (consigne) du rapport entre la tension secondaire E2 du tranformateur au cours de l'étincelage et sa tension secondaire E2xx en marche à vide. Le réglage à la tension secondaire E2xx en marche à vide du transformateur 2 est réalisé par l'intermédiaire d'un commutateur (non représenté sur la figure 2) dans l'enroulement primaire 13 du transformateur de soudage 2. te réglage à la vitesse initiale d'étincelage VO s'opère à la main, par l'intermédBire de l'organe de commande 8. te réglage du moment t5 d'amorçage du refoul-oment et celui de sa valeurl sont réalisés à l'aide de dispositifs de consigne non représentés sur les figures. La vitesse de refoulement Vd est réglée au moyen d'un clapet de détente monté dans un système hydraulique alimentant le dispositif 7. La consigne du rapport E2 E2xx entre la tension secondaire du transformateur au cours de l'étincelage et la tension secondaire en marche à vide est réalisée en mettant le curseur du potentiomètre 16 dans la position à laquelle le rapport entre la tension de sortie de ce potentiomètre et sa tension d'alimentation est égal au rapport à consigner E2 E2xx entre les tensions secondaires du transformateur. Après la réalisation des opérations préliminaires décrites, on branche le transformateur de soudage 2 et on procède à l'opération de mise en mémoire de la tension secondaire du transformateur en marche à vide; à cet effet, on met les commutateurs 17 et 19 en position I pendant un court laps de temps, puis on les ramène à la position Il. Quand les commutateurs 17 et 19 sont en position I, le circuit d'entrée de l'amplificateur 18 se trouve branché en opposition et en série sur la tension de sortie U2 du convertisseur 12, qui est proportionnelle à la tension secondaire E2xx du transformateur, ainsi que sur la tension de sortie U1 du potentiomètre 15, qui est proportionnelle à la tension E1 d'alimentation du transformateur. La différence des tensions. U = U1-U2 est amplifiée par l'amplificateur 18, et le signal amplifié de l'amplificateur 18 met en rotation le moteur électrique réversible 20 lié cinématiquement au curseur du potentiomètre 15. te sens de rotation du moteur électrique 20 est choisi de façon que le curseur du potentiomètre 15 se déplace dans un sens et pendant un temps tels, que la différence des tensions 6 U devienne nulle avec une précision déterminée par le seuil de sensibilité de l'amplificateur 18.Il est évident qu'en position d'équilibre du moteur 20 a U = o, ctest-à-dire Ul=U2 Etant donné qu'au cours de l'opération de mise en mémoire le transformateur n'est pratiquement pas chargé, la tension de son circuit secondaire est à sa valeur en marche à vide E2xx et par conséquent les tensions U1 et U2 sont proportionnelles à E2xx U1 U2 = K2E2xg ' où K2 est le coefficient de conversion du convertisseur 12. Quand le moteur réversible 20 atteint sa position d'équilibre, les commutateurs 17 et 19 passent de la position I à la position Il. L'enroulement 22 de commande du moteur 20 n'étant plus alimenté, le curseur du potentiomètre 15 est fixé en position et en conséquence la valeur de la tension de sortie U1 de ce potentiomètre, proportionnelle à la tension secondaire E2 du transformateur en marche à vide, est mise en mémoire. Simultanément, les commutateurs 17 et 19 étant en position Il, la tension de sortie U1 = K2 E2xx du potentiomètre 15 est remplacée, dans le circuit d'entrée de l'amplificateur 18, par la tension de sortie U3 du potentiomètre 16, en opposition et en série avec la tension de sortie U2 du convertisseur 12,la tension U3 représentant une partie de la tension de sortie U1 du potentiomètre 15: U3 =O 3 1' où étant un coefficient égal au rapport entre la résistance de sortie R du potentiomètre 16 et son impédance R .La différence o des tensions a U = U2-U3 appliquée au circuit d'entrée de l'amplificateur 18 est amplifiée par l'amplificateur et met en rotation la commande 21 du mécanisme d'exécution 10 qui agit, par l'intermédîàire de l'organe de commande 8, sur le mécanisme de translation 7 en modifiant la vitesse de déplacement de organe de serrage mobile 3 et de la pièce 5 correspondante vers l'organe de serrage fixe 4. Au moment où les pièces à souder 5 entrent en contactbun courant est engendré dans le circuit secondaire du transformateur 2 et l'étincelage des pièces s amorce. L'intensité du courant dans le circuit secondaire du transformateur 2 dépend de la vitesse de rapprochement des pièces à souder 5 : plus cette vitesse est élevée, plus l'intensité du courant est élevée. L'apparition du courant dans le circuit secondaire du transformateur 2 s'accompagne d'une réduction de la tension secondaire E2 appliquée à l'entrée du convertisseur 12, grâce à la chute de tension engendrée par la résistance interne du transformateur 2. C'est pourquoi, lorsque la vitesse de rapprochement des pièces à souder 5 augmente, la tension secondaire E2 du transformateur 2 diminue. Il est évident que la vitesse de rapprochement des pièces à souder 5 se modifie jus'au moment où la tension secondaire E2 du transformateur 2 atteint la valeur à laquelle la tension de sortie U2 du convertisseur 12 devient égale à la tension de sortie U3 du potentiomètre 16: U -U 2 3 ou bien d'où De cette façon, le dispositif de commande automatique de la vitesse de translation de l'organe de serrage mobile pendant l'étincelage assure, dans la machine proposée, la stabilisation du rapport entre la tension E2 du circuit secondaire du transformateur 2 pendant l'étincelage et la tension E2xxde ce circuit en marche à vide. te rapport E2 E2xx des tensions est relié d'une façon univoque au rapport entre d'une part, la puissance développée aux pièces à souder 5 pendant l'étincelage et, d'autre part, la puissance maximale que peut assurer le transformateur 2. Etant donné que la condition essentielle assurant la stabilité de l'étincelage est la limitation de la puissance prélevée au transformateur à une valeur ne dépassant pas la puissance développée par le trnasformateur, il est évident que la machine proposée assure une plus grande stabilité de l'étincelage et rend cette opération plus efficace. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S Machine de soudage de pièces en bout par étincelage, du type comportant un transformateur de soudage pourvu e connexions électriques, d'un enroulement primaire et d'un enroulement secondaire e monté sur le bâti de la machine, un organe mobile et - organe fixe de serrage des pièces à souder, connectés à l'enroulement secondaire du transformateur de soudage, un disposffitif de commande automatique de la vitesse de translation de l'organe de serrage mobile pendant l'étincelage, et un mécanisme d'exécu+ior faisant partie du dispositif de commande automatique de la vitesse de translation de l'organe de serrage mobile, ledit mécanisme agissant sur l'organe de commande dun mécanisme de translation te l'organe de serrage mobile pendant l'étincelage, caractérisée en ce que le dispositif de commande automatique de la vitesse de translation de l'organe de serrage mobile pendant l'étincelage comporte deux convertisseurs de tension alternative en tension continue deux potentiomètres, deux commutateurs synchronisés à deux positions, un amplificateur conçu de façon à constituer en même temps un organe indicateur de zéro, et un moteur électrique, et et ce que le premier convertisseur de tension est connecté à l'enroulement primaire du transformateur de soudage, le deuxième convertisseur de tension est connecté en parallèle à l'enroulement secondaire du transformateur de soudage, le premier potentiomètre est connecté à la sortie du premier convertisseur de tension, le deuxième potentiomètre est connecté à la sortie du premier potentiomètre, les commutateurs étant branchés de telle façon, que dans l'une de leurs positions l'entrée de l'amplificateur soi:: en série aVec la sortie du deuxième convertisseur de tension et avec la sortie du premier potentiomètre, et que la sortie de l'amplificateur soit connectée au moteur électrique réversible, dont l'arbre est lié conematiquement au curseur du premier potentiomètre, tandis que dans l'autre position des commutateurs T' entrée de l'amtTificateur est en série cc la sortie du deuxième convertisseur de cnet-on et avec la sortIe du deuxième potentiomètre tangos que la sortie de l'ampliflcateur est connecté à la ande du mécanisme d'exécution faisant partie du dispositif de commande automatique de lasJ- vitesse de translation de l'organe de serrage mobile pendant I ''tincelage.