Brevet FR2177603A1 — publié le 19731109

La présente invention est relative à des perfectionnements aux machines de soudage. On connais en pratique des machines de soudage à pression variable mais de telles machines utilisent généralement des dispositifs pneumatiques, hydrauliques ou mécaniques complexes pour modifier la pression entre les électrodes de soudage afin de faire varier les caractéristiques de la soudure. On a aussi utilisé d'autres machines rompant l1isole- ment d'un fil à souder mais on a trouvé qu'une pression suffisante pour faire couler à froid de la sorte l'isolement est trop élevée pour permettre un soudage satisfaisant du fil à la partie formant borne. La présente invention prévoit une machine simple, non conteuse, à pression double, utilisant une connexion magnétique entre une paire de chariots mobiles pour la pression élevée initiale, et une connexion à ressort entre les chariots pour appliquer la pression de soudage après que la connexion magnétique a été rompue. La machine de soudage de la présente invention utilise une paire de chariots qui sont mobiles ensemble ou l'un par rapport à l'autre, un premier chariot portant une électrode de soudage , tandis que le second chariot est relié à un dispositif de commande. Les deux chariots sont reliés ensemble par des moyens magnétiques en vue d'un déplacement commun sous forme unitaire en vue d'appliquer une pression initiale, relativement élevée, à partir de l'électrode de soudage, et les chariots sont reliés ensemble par un dispositif à ressort permettant un mouvement relatif entre eux lorsque la connexion magnétique est rompue, afin d'appliquer une pression de soudage moindre à partir de-cette électrode. La connexion magnétique peut être apportée par un aimant permanent monté sur l'un des chariots et par une barre magnétique montée sur l'autre chariot et surmontant les pièces polaires de l'aimant. Le dispositif à ressort reliant les chariots peut être un ressort à force constante, appliquant la même pression à l'électrode quelle que soit la longueur suivant laquelle le ressort peut être étendu, de telle sorte que des pièces de longueurs différentes peuvent être soudées avec une pression constante de soudage sans modifier la machine.Le ressort peut également être un ressort d'extension traditionnel, dont la pression augmente au fur et à mesure que sa longueur s'accroit, de sorte que la pression de soudage peut être modifiée en réglant le déplacement du second chariot par rapport à celui du premier; à cet effet,onprévoit des dispositifs d'arrêt réglables pour limiter le déplacement du second chariot, Un commutateur de commande est disposé de manière à être actionné par le second chariot au voisinage de la fin de son déplacement et le dispositif d'actionnement du commutateur de cpmmande peut être fixe ou réglable. Le commutateur de commande règle l'application de puissance aux électrodes de soudage. Le dispositif d'actionnement pour le second chariot, prévu en vue de la commande du déplacement de celui-ci dans la direction de soudage, peut être un dispositif d'actionnement pneumatique, un dispositif d'actionnement manuel ou n'importe quel autre dispositif approprié. Le second chariot est renvoyé à l'écart de la position de soudage par un ressort de rappel qui rétablit ainsi les connexions magnétiques entre les chariots. Bien que la machine de soudage suivant la présente invention soit d'une application générale, l'agencement des pressions prévu par la connexion magnétique et la connexion à ressort entre les chariots s'avère particulièrement intéressant dans le soudage d'un fil isolé à une borne, ou la pression élevée initiale s'exer çant par l'intermédiaire de la connexion magnétique provoque un écoulement à froid ou une séparation de l'isolement à partir des surfaces intermédiaires existantes entre le fil,:- l'électrode et la borne, pour réaliser ainsi un contact métallique entre eux. La seconde pression ou pression inférieure, issue de la connexion à ressort, est appliquée au fil et à la borne lorsqu'un courant est envoyé à travers ceux-ci pour réaliser le soudage. Dans cette application particulière, on a trouvé que la pression désirée pour réaliser une soudure efficace est insuffisante pour séparer mécaniquement le revêtement isolant existant sur le fil, tandis qu'une pression qui est suffisante pour séparer cet isolement est trop élevée pour donner des soudures d'une haute qualité.La machine de la présente invention résout ce problème grhcgau fait que la pression élevée initiale, nécessaire à la séparation mécanique de l'isolement,est fournie par la connexion magnétique qui, lors quteile est interrompue, abaisse la pression exercée sur l'électrode à celle appliquée par la connexion à ressort entre les chariots. L'invention sera encore décrite plus complètement ciaprès avec référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue partiellement schématique et partiellement en coupe verticale d'une machine de soudage à pression double suivant la présente invention. La figure 2 est une vue partielle montrant une machine de soudage suivant la présente invention ,comportant un dispositif d'actionnement mécanique. La figure 3 est une vue partielle d'une autre variante de l'invention, dans laquelle on utilise un ressort hélicoïdal traditionnel et qui comporte un arrêt réglable et un dispositif d'actionnement de commutateur réglable également. La machine de soudage suivant la présente invention comprend, dans le cas de la forme de réalisation de# la figure 1, une base fixe Il supportée de façon convenable par des moyens non représentés, et un cylindre pneumatique 12 attaché à cette base en pendant de celle-ci, ce cylindre comportant une tête de piston mobile 13 montée de manière étanche dans ce cylindre et reliée à une tige de piston 14. L'extrémité supérieure de la chambre 12 est alimentée en air sous pression par un conduit 15 et une vanne à deux voies 16 comportant un conduit d'évacuation à l'atmosphère 17. La base 11 présente une ouverture 18 dans laquelle est montée une bague isolante 19 portant un manchon à tête 21 dans lequel s'étend une électrode inférieure 22 qui est reliée par un conducteur 23 à une source d'alimentation de courant de soudage 24. Cette source d'alimentation de puissance comporte un dispositif convenable de contre du courant de soudage, qui est actionné par la fermeture d'un circuit de commande A, B à l'intervention d'un commutateur 25 normalement ouvert, comportant un bras d'actionnement monté à pivotement 26, le commutateur 25 étant monté au voisinage de la surface supérieure de la base 11. Deux montants ou axes 27 et 28 meulés avec précision et réunis au voisinage de leurs sommets par une traverse 29 sJélè- vent depuis la base 11 à ltécart l'un de autre mais en étant parallèles. Sur les axes 27 et 28, un chariot supérieur 31 et un chariot inférieur*32 sont montés en vue d'un déplacement vertical, ces chariots coopérant avec les axes 27 et 28 par l'intermédiaire de roulements à billes 33 à remise en circulation en direction longitudinale. La tige de piston 14 est vissée dans le chariot inférieur 32 en 34 et y est maintenue gracie à un écrou de blocage 35. Autour de la tige 14, on a dans la base ll une bague formant coussinet 36 et, entre une rondelle 37 qui est en contact avec l'écrou 35 et une rondelle 38 qui est en contact avec la bague 36, se trouve un ressort de rappel à compression 39 sollicitant le chariot inférieur 32 en direction ascendante vers la position dans laquelle on ne soude pas. Un bouchon ou console 41 s'étend latéralement au chariot inférieur 32 pour supporter lTaxe rotatif 42 d'un ressort en spirale 43, de force constante, qui nta pas de constante de ressort et applique la même pression quelle que soit la longueur à laquelle il est mis en extension. Des ressorts de ce genre sont connus et sont disponibles sur le marché.Une console en forme de L 61 est montée latéralement sur le chariot supérieur 31 grâce à un boulon 42 auquel est également fixé le conducteur électrique 63 venant de la source de puissance de soudage. LLextrémité libre du ressort de force constante 4#st fixée à la console 61 par un rivet 64. Un aimant permanent 44 est monté, par exemple grâce à un goujon 45 ,sur la surface supérieure du chariot inférieur 32, au voisinage du centre de celui-ci. En dessous du chariot supérieur 31, est montée une barre magnétique 46 qui est espacée de ce chariot par une bague d'espacement 47 et que traverse - une vis à tête plate 48 qui traverse également le chariot et est maintenue par un écrou 49. La traverse 29 présente une ouverture 51 recevant l'écrou 49 de sorte que le chariot supérieur 31 s'arrête , lors de -son mouvement ascendant, par un contact direct avec cette traverse. Le ressort 39 est logé dans une cavité de la base 11, de sorte que le chariot inférieur 32 s'appuie directement contre la surface supérieure-de cette base. La barre magnétique 46 est disposée de telle sorte qu'elle entre en contact avec les deux pièces polaires de l'aimant permanent 44 pour relier magnétiquement ensemble les chariots 31 et 32, en assurant ainsi la pression élevée initiale qui provoque un écoulement à froid ou une séparation mécanique de l'isolement à partir des surfaces de contact du fil. Un bras 52 est monté dans une ouverture latérale du chariot supérieur 31 de manière à y être maintenu de façon réglable grace à un goujon de blocage 53. Le bras 52 supporte une électrode mobile 54 qui est creuse pour permettre l'alimentation du fil isolé 55 à souder à travers cette électrode, ce fil formant une boucle au-delà de la surface de soudage inférieure 56 de cette électrode. Une bronche formant borne 57 montée dans un panneau à borne isolant,de manière que sa tête 59 se dispose contre ce panneau, est prévue entre l'électrode inférieure 22 et l'électrode supérieure 54, de manière que le fil 55 soit pressé contre cette tête 59 d e la broche formant borne par la surface de soudage 56. ~Après que l'isolement a été enlevé par la pression élevée initiale, un contact métallique direct existe entre la surface 56, la surface du fil métallique et la tête de la broche formant borne. A titre d'exemple seulement, le fil 55 peut être en nickel avec un enrobage isolant formé d'une résine fluorocarbonée, par exemple en Téflon La borne 57 peut être en nickel ou en acier inoxydable. Une caractéristique facultative de la construction de la figure 1 réside dans l'utilisation d'un système amortisseur double, illustré par les amortisseurs 65 et 66 dont les pistons sont tous deux reliés au chariot inférieur 32, l'amortisseur 65 étant relié par satige 67 à une oreille latérale 68 de ce chariot, tandis que l'amortisseur 66 est relié par sa tige 69 à l'axe de ressort 42. Les amortisseurs 65 et 66 servent à amortir les efforts mécaniques transitoires quelconques qui peuvent se produire lorsque l'aimant 44 se sépare de la barre magnétique 46 ou entre en contact avec celle-ci, ces amortisseurs 65 et 66 pouvant avoir un effet de retard dans les deux sens en vue d'assurer un effet maximum. Le fonctionnement de la machine de soudage de la figure 1 est décrit ci-après. Les pièces dans la position supérieure sans soudage sont disposées de manière que le chariot supérieur 31 s'appuie contre la traverse 29 sous l'effet du ressort de rappel 39 et de manière que l'aimant 44 soit en contact avec la barre 46. Sur la figure 1, le chariot 41 est représenté dans une position se situant légèrement en dessous de la barre traversale, c'est-à-dire avant d'atteindre celle-ci et d'être pressé contre elle. Le fil enrobé 55 est alimenté à travers l'électrode 54 et une broche formant borne 57 est placée ,dans le panneau à borne, entre les électrodes 22 et 54, de manière à souder le fil 55 à sa tête 59. Une pression est admise dans le haut du cylindre 12 par l'intermédiaire de la vanne 16 et le chariot inférieur 32 est déplacé vers le bas avec la tête de piston 13 du fait de sa connexion à celle-ci par la tige de piston 14, en comprimant ainsi le ressort de rappel 39.Dans ce déplacement initial, le chariot supérieur 31 est relié au chariot inférieur 32 de manière à se déplacer avec lui de façon unitaire, et ce gracie à la connexion réalisée entre l'aimant 44 et la barre 46. Tandis que les chariots continuent à se déplacer vers le bas, le fil 55 est comprimé contre la tête 59 par la surface de soudage 56 de l'électrode 54. La pression ainsi exercée sur l'isolement du fil, qui n'est par exemple que de l'ordre de 0,63 à 1,05 kg/cm2, est suffisante pour provoquer l'écoulement à froid de l'isolement, en séparant ainsi celui-ci mécaniquement aux surfaces intermédiaires du fil avec à la fois la surface d'électrode 56 et la surface de la tête 59 de la broche formant borne, pour réaliser une liaison métal sur métal par l'intermédiaire de l'électrode du fil et de la broche formant borne. A la pression maximum, l'aimant 44 se libère de la barre magnétique 46 et la traction exercée sur le chariot 31 et sur l'électrode 54 diminue immédiatement jusqu'à devenir la force qui est exercée par le ressort 43 de force constante qui, à titre d'exemple seulement, peut être de l'ordre de 0,175 kg/cm2. Au bas de sa course, juste avant son:- entrée en contact avec le sommet de la base 11, le chariot inférieur 32 entre en contact avec le bras 26 et commande le commutateur 25 pour actionner le circuit d'alimentation de puissance de soudage. Celui-ci alimente les électrodes 22 et 54 par l'intermédiaire des conducteurs 23 et 63, en faisant ainsi passer un courant de soudage à travers le fil 55 et la tête 59 de la broche formant borne, pour les souder ensemble. L'amplitude et la durée du courant de soudage sont, d'une façon connue, sous le contrôle de l'alimentation de puissance. Lorsque la soudure est terminée, la vanne 16 est actionnée pour libérer l'air se trouvant dans le haut de la chambre 12, et ce par le conduit d'évacuation 17, de sorte que le ressort de rappel 39 ramène le chariot inférieur 32 vers le haut pour per mettre la mise en contact de l'aimant 44 avec la barre magnétique 46 et pour déplacer les deux chariots ensemble vers le haut jus qu'à ce que le chariot supérieur 31 soit arrêté par la traverse 29 étant ainsi prêt à l'amorçage d'une nouvelle opération de soudage. Si on utilise les amortisseurs facultatifs 65 et 66, ceux-ci arrêteront les déplacements mécaniques transitoires quelconques qui pourraient se produire lorsque l'aimant 44 se sépare de la barre 46 ou entre en contact avec celle-ci, de manière à uniformiser le déplacement des chariots. Lorsqu'on utilise ainsi un ressort 43 de force constante entre les chariots 31 et 32, les broches formant bornes 57 -peuvent avoir des tiges longues ou courtes sans qu'un réglage quelconque du mécanisme ne soit nécessaire, pour autant qu'une telle tige permette la mise en place de la broche formant borne entre les électrodes. Lorsqu'on emploie le ressort 43 de force constante, la longueur de déplacement du chariot supérieur 31 et de l'électrode 54 est sans importance puisque ,que ce déplacement soit court ou long, le ressort de force constante 43 exercera la même pression de soudage entre le fil et la tête de la broche formant borne, sans qu'un réglage quelconque doive être réalisé sur le mécanisme de la machine de soudage. La figure 2 montre une partie seulement du même mécanisme que celui de la figure 1, mais avec une modification dans le dispositif d'actionnement prévu pour le déplacement du chariot inférieur 32, c'est-à-dire le remplacement du cylindre pneumatique 12 de la figure 1 par une commande à câble suivant la figure 2. Toutes les autres pièces restant les mêmes, une tige 71 remplace la tige de piston 14 et est reliée au chariot inférieur 32 de la même manière que celle-ci, en étant à nouveau entourée par le ressort de rappel 39. On utilise un câble flexible 72 qui peut être sous la forme d'un cible de tachymètre, c'est-à-dire dans lequel un fil est enfermé dans une gaine flexible 73. Cette gaine est soudée ou connectée d'une autre manière dans une gorge d'entrée 74 d'une enceinte 75 pendant de la base 11. Dans l'enceinte 75, l'extrémité du cible 72 est pourvue d'un raccord à languette 76 qui s'attache dans une manille 77 prévue à l'extrémité de la tige 71.L'extrémité opposée du câble 72 est reliée à pivotement à un bras 78 rigidement fixé à une pédale 79 montée à pivotenenl; ett r1 U e - que de i3se 82.. Lorsque la pédale 79 est enfoncée, elle tirera sur le cabale 72 pour provoquer la descente du chariot inférieur 32 de la même manière que le faisait le dispositif d'actionnement pneumatique de la figure 1. Lorsque la pédale 79 est libérée, elle se déplacera vers le haut sous l'action du câble 72 au fur et à mesure que le chariot 32 s'élève sous l'action du ressort de rappel 39. Dans la variante de la figure 3, le ressort 43 de force constante est remplacé par un ressort d'extension hélicoïdal classique 85 relié entre la console 61 et un bras 86 formé d'une pièce avec le chariot inférieur 32, cette connexion se faisant gracie à une paire d'oeillets à vis 87. Le ressort 85 a une constante de sorte que la force qu'il exerce dépend de la quantité de son extension par séparation des chariots 31 et 32. Une vis 88 à réglage long est vissée dans le bras 86 et son extrémité est en contact avec un bras 89 s'étendant de la base 11 pour régler la position inférieure du chariot 32, en limitant ainsi son déplacement.Une seconde vis de réglage 91 est vissée dans le bras 86 et est réglée pour entrer en contact avec le dispositif d'actionnement du commutateur 92, de manière que celui-ci soit-commandé juste avant lten- trée en contact de la vis de réglage 88 avec le bras 89. La pression de rupture d'isolement ,dans la variante de la figure 3, est obtenue de la même manière que dans le cas de la figure 1, c'est-à-dire grâce à la force de retenue de l'aimant 44, cette force étant réglable par remplacement de l'aimant par un aimant plus fort ou plus faible. Dans la variante de la figure 3, la longueur de la tige de la broche formant borne ne peut pas être modifiée sans changer la pression de soudage puisque la lon gueur de la f diermine la séparation entre les chariots 31 et 32, la somme d'extension du ressort 85 etla pression de soudage. Cependant, la variante de la figure 3 permet la variation de la pression de soudage à volonté par contrôle de la somme d'extension du ressort 85, et ce par réglage de la vis 88 qui limite le mouvement descendant du chariot 32.Lorsqu'on règle la vis 88, la vis de réglage 91 devrait également etre réglée de manière correspondante. Bien que l'on ait décrit et illustré certaines formes de réalisation préférées de l'invention, il sera bien évident que celle-ci n'est pas limitée à ces cas particuliers, car de nombreuses variantes seront évidentes aux spécialiste en ce domaine. A titre d'exemple, alors que la machine de soudage a été décrite et illustrée en supposant les électrodes 54 et 22 en alignement en se situant de part et d'autre de la broche formant borne 57, il sera évident que les deux électrodes pourraient aussi être situées du même cté du panneau 58 en étant espacées et isolées l'une de l'autre, en particulier pour des applications dans lesquelles la broche formant borren'est facilement accessible que depuis un cté de ce panneau. Dans un tel cas, le panneau en question peut être supporté par une base convenable et le conducteur négatif 23 est relié électriquement à la partie supérieure de la -broche 57 à: l'intervention d'une électrode négative modifiée 22. L'électrode mobile 54 est abaissée contre la broche et un soudage à double pression est réalisé de la façon décrite#précédemment. r REVENDICATIONS 1. Machine de soudage à pression double, caractérisée en ce qu'elle comprend: une première et une seconde électrode; une paire d'éléments mobiles, la première électrode étant montée sur le premier de ces éléments mobiles en vue de se déplacer avec lui; un dispositif pour provoquer le déplacement de l'autre élément mobile; des moyens pour réaliser une connexion magnétique entre ces éléments mobiles afin de les relier en vue de leur déplacement sous forme d'un tout; un ressort reliant ces éléments mobiles en leur permettant de se déplacer l'un par support à l'autre après que la connexion magnétique a été rompue, le déplacement du second élément mobile provoquant au départ le déplacement des deux éléments mobiles sous forme d'un tout jusqu a ce que la première électrode entre en contact avec une paire d'éléments à souder, la pression entre cette électrode et ces éléments s'établissant ainsi à une valeur à laquelle la connexion magnétique est rompue, la force s'exerçant sur le premier élément mobile et la première électrode étant ensuite déterminée par la connexion à ressort existant entre les éléments mobiles, indépendamment de la connexion magnétique qui est alors ouverte; et un dispositif pour alimenter les électrodes afin de réaliser la soudure sous la pression exercée par la connexion à ressort existant entre les éléments mobiles. 2. Machine de soudage suivant la revendication l,caracté rssE par un dispositif destiné à supporter un fil isolé en vue de son soudage, ce dispositif de support comprenant un passage à tra- vers l'une des électrodes,passage par lequel le fil est alimenté pour former une boucle au-delà de la surface de soudage de l'électrode en cause. 3.Machine de soudage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le ressort reliant les éléments mobiles est un ressort d'extension présentant une constante, de sorte que la force ainsi exercée dépend de sa longueur d'extension, cette machine comprenant des moyens pour limiter de façon réglable la position du second élément mobile, de manière à limiter l'extension du ressort et la pression de soudage ainsi développée. 4, Machine de soudage suivant la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens réglables pour déterminer le point du parcours du second élément mobile ,o# les électrodes sont alimentées pour faire passer un courant à travers la soudure. 5. Machine de soudage suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif d'actionnement pneumatique relié au second élément mobile pour réaliser le déplacement de celui-ci dans un sens, ainsi qu'un ressort de rappel pour réaliser le déplacement de ce même élément dans le sens opposé 6. Machine de soudage suivant la revendication l,caractérisée en ce qu'elle comprend une base, une paire de montants prévus sur cette base en étant parallèles et espacés, et des bagues prévues sur les éléments mobiles et destinées à recevoir les montants en vue d'une adaptation à glissement des éléments mobiles sur ceux-ci afin de permettre un déplacement des éléments mobiles parallèlement aux axes de symétrie des montants. 7, Machine de soudage suivant la revendication l,caractérisée en ce qu'elle comprend des dispositifs amortisseurs reliés aux éléments mobiles pour amortir les mouvements mécaniques transitoires qui pourraient se produire lorsque la connexion magnétique est rompue ou est réalisée. 8, Machine de soudage suivant la revendication l,caractérisée en ce gutile comprend un commutateur de commande, monté de manière fixe ,pour l'alimentation de puissance aux électrodes,et un dispositif d'actionnement prévu pour ce commutateur et destiné à recevoir le contact du second élément mobile en vue de la commande du commutateur juste avant la limite de déplacement de ce second élément mobile dans le sens du soudage. 9. Machine de soudage suivant la revendication 2,caractérisée en ce qu'elle comprend un élément formant borne auquel le fil doit être soudé, la pression initiale appliquée par la connexion magnétique étant suffisante pour séparer mécaniquement l'isolement aux interfaces existant entre le fil, la surface de la première électrode et l'élément formant borne, pour assurer à cet endroit un contact métal sur métal, et la connexion à ressort entre les éléments mobiles appliquant une pression plus faible désirée entre le fil et l'élément formant borne en vue de l'opération de soudage. 10. Machine de soudage suivant la revendication 9, caractériséeen ce qu'elle comprend un dispositif pour supporter l'élément formant borne en alignement avec la première électrode, les deux électrodes étant situées d'un même côté de ce dispositif en étant espacées l'une de l'autre et isolées l'une par rapport à l'autre.