Brevet FR2229524A1 — publié le 19741213

L'invention concerne un dispo- sitif de régulation automatique de l'accord des machines à souder par haute fréquence, notamment pour souder des matières plastiques, ainsi que toute soudeuse équiee d'un te. dispositif. On connaît des soudeuses par haute fréquence composées d'un générateur à haute fréquence qui alimente les deux électrodes enserrant les pièces à souder. Le soudage est obtenu par l'effet de perte par hystérésis diélectrique produit par le champ haute fréquence appliqué sur les pièces que l'on désire souder. Cependant, le rendement maximal de ces machines n'est obtenu que lorsque le maximum d'énergie haute fréquence développé par le générateur est utilisé sous forme calorifique dans le matériau à souder. L'obtention de ce résultat n'est possible que lorsque le circuit de soudage présente une fréquence de résonance très peu différente de la fréquence apparente de sortie du générateur haute fréquence, et une impédance apparente du circuit de soudage très peu différente de l'impédance caractéristique de la ligne de transmission reliant le générateur aux électrodes de soudage De plus, l'impédance de sortie du générateur haute fréquence doit être adaptée à l'impédance caractéristique de la ligne de transmission. Or, la capacité du matériau à souder augmente au cours-du soudage à cause du ramollissement du matériau et du serrage produit par les électrodes; cette augmentation de capacité entraîne une diminution de la fréquence de résonance, donc un désaccord préjudiciable au rendement de la soudeuse. En raison de ce désaccord et du fait que la machine à souder doit permettre le soudage de matériaux de différentes natures et épaisseurs, il est connu d'insérer, dans la ligne de transmission reliant la machine aux électrodes, un condensateur variable destiné au réta- blissement de l'accord et devant etre manoeuvré aussi bien pendant une opération de soudage qu'entre deux de ces opérations. Afin de remédier à cet inconvénient, l'inventíon concerne un dispositif de régulation automatique de l'accord des machines à souder par haute fréquence, équipées d'un générateur haute fréquence relié aux électrodes de soudage enserrant le matériau à souder par l'intermédiaire d'une ligne de transmission et d'un condensateur variable, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de commande de la capacité du condensateur variable et un circuit de régulation délivrant un signal de réglage de ce moyen de commande, en fonction du courant débité par le générateur haute fréquence, Suivant une caractéristique de l'invention, le moyen de commande de la capacité du condensateur variable est un moto-réducteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de régulation est constitué d'une résistance de mesure prélevant une tension qui est fonction du courant débité par le générateur haute fréquence, d'un intégrateur dont l'entrée est reliée à cette résistance de mesure, d'un générateur programmable de tension de référence, d'un comparateur comparant les tensions issues d'une part de l'intégrateur et d'autre part du générateur de tension de référence, enfin d'un bloc logique relié au comparateur et délivrant le signal de réglage du moto-réducteur en fonction de la tension de sortie du comparateur. Un tel dispositif permet d'obtenir un bon rendement malgré les variations de la capacité des pièces à souder et, éventuellement, d'atteindre le fonctionnement à pleine puissance en un temps plus ou moins long afin d'éviter les amorçages superficiels, et d'adapter la puissance à chaque cas de soudure ainsi que d'utiliser des électrodes différentes lors de soudures successives, Un dispositif suivant l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints, dans lesquels :: - La figure 1 est un graphique montrant la variation du courant de soudage en fonction du temps au cours d'une opération réalisée à l'aide d'une soudeuse qui n'est pas pourvue d'un dispositif de régulation.de l'accord; - La figure 2 est un graphique montrant la variation du courant de soudage en fonction du temps au cours d'une opération réalisée à l'aide d'une soudeuse munie d'un dispositif suivant l'invention;; - La figure 3 est un schéma synoptique d'une soudeuse munie d'un dispositif suivant l'inventiong La courbe, représentée sur la figure 1, montre que le courant de soudage la a une valeur Io au début de ltopération et une valeur lac lorsque le condensateur variable 1 disposé dans la ligne de transmission 2 de la soudeuse est réglé de manière que la fréquence de résonance soit sensiblement égale à la fréquence apparente de sortie du générateur haute fréquence 3 On constate effectivement que toute variation de la fréquence de résonance en dehors de cet accord entrasse une diminution du courant de soudage, puis un palier Io sur la courbe du courant, correspondant à une impossibilité de soudage;; c'est ce qui se produit en l'absence d'un réglage permanent de la capacité du condensateur variable 1. Par contre, la soudeuse suivant l'invention permet d'obtenir une courbe comme celle représentée sur la figure 2 en raison du réglage permanent de la capacité du condensateur variable 1. Sur cette courbe de la figure I, on observe, pendant la durée de l'opération de soudage, de l'instant -t0 à l'instant tl, d'abord une augmentation de la de la valeur Io à la valeur lac selon une loi programmée, puis un palier de la courbe jusqu'à la fin de l'opération0 La figure 3 montre que, dans le dispositif suivant l'invention, la capacité de l'ensemble du circuit est maintenue constante, malgré l'augmentation au cours du soudage de la capacité du condensateur constitué par les électrodes 4-5 enserrant le matériau 6 à souder, par la variation de la capacité du condensateur variable 1, obtenue par un moto-réducteur 7 commandé par le circuit de régulation0 Dans ce circuit de régulation, le générateur haute fréquence 3 comporte par exemple un étage de sortie muni d'une triode 31 dans le circuit anodique de laquelle est insérée une résistance 32 aux#bornes de laquelle apparait une tension haute fréquence proportionnelle au courant anodique de la triode 31. L'intégrateur 8 transforme alors la tension haute fréquence en un signal contInu I égal à la valeur de crête de cette tension haute fréquence. Le signal de sortie de cet intégrateur 8 est amené à l'entrée d'un comparateur 9 recevant aussi une tension de référence issue du générateur 10, programmé, de tension de référence0 Le générateur 10 comporte une mémoire 101 reliée à la sortie de l'intégrateur 8 et mise en fonctionnement au début du soudage par un étage 12, afin de mémoriser le signal Io du début du soudage Ce signal Io étant la valeur de départ de la tension de référence, l'asservissement ne recherche aucun courant inférieur à lo. Le générateur 10 programmé comporte aussi deux moyens de réglage externe fixant respecti vement la loi de variation de la tension de référence et sa valeur maximale. Le premier moyen de réglage permet, en fixant la vitesse d'obtention de l'accord, d'éviter la production d'un amorçage superficiel connu sous le nom de t'flash de surface", la vitesse critique d'obtention de l'accord dépendant de l'état de surface et de la composition du matériau 6 à souder, de la forme des électrodes 4, 5, de l'humidité, etc... Le second moyen de réglage permet, en fixant la valeur limite du courant de soudage, d'ajuster la puissance de la machine à chaque cas de soudure, car, pour chaque type de matériau, il existe une tension maximale au-delà de laquelle des phénomènes d'amorçage apparaissent, ce qui limite la puissance de la machine à une valeur bien déterminée. Un combinateur peut permettre de changer de programme à chaque soudure, ctest-à-dire d'effectuer des soudures successives avec la même machine, mais avec des électrodes différentes (dans le cas des machines-transfert par exemple). Le comparateur 9 fournit un signal au bloc logique ll qui commande le moto-réducteur 70 Celui-ci actionne le condensateur variable 1 jusqu'à ce que les deux tensions comparées soient égales à un écart\ lac près, A tac étant la fourchette dans laquelle on maintient la différence existant entre la valeur à réguler et la valeur de consigne, ceci afin d'éviter le pendulage. Cet appareil permet de travail ler aussi bien en commençan ltopération avec une capacité du condensateur variable telle que la fréquence de la ligne soit rop faible, ce qui conduit à lqaugmenter pendant toute la lurée de la soudure, quren commençant l'opération avec une capacité telle que la fréquence de la ligne soit trop grande, ce ui conduit d'abord à la diminuer jusqu'à lrobtention du courant lac, puis à raugmenter afill dvéviter que le courant devienne plus grand que lac + t lac. Un avantage supplémentaire est que la pente de la courbe représentative du courant la en fonction de l'angle de rotation du condensateur variable 1 n'est, en général, pas idenuiaue des deux cités de son sommet, de sorte qu'il est parfois nécessaire de travailler avec une pente bien déterminée. A la fin du cycle de soudage, un relais non représenté commande automatiquement la remise à l'état initial du condensateur variable 1. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10) Dispositif de régulation automatique de l'accord des machines à souder par haute fréquence équipées dtun générateur haute fréquence (3) relié aux électrodes (4, 5) de soudage enserrant le matériau à souder (6) par l'intermédiaire d'une ligne de transmission (2) et d'un condensateur (1) variable, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (7) de commande de la capacité du condensateur (1) variable, et un circuit de régulation délivrant un signal de réglage de ce moyen de commande, en fonction du courant débité par le générateur haute fréquence 20) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (7) de commande de la capacité du condensateur (1) est un moto réducteur. 30) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit de régulation est constitué d'une résistance (32) de mesure prélevant une tension qui est fonction du courant débité par le générateur haute fréquence (3), d'un intégrateur (8) dont l'entrée est reliée à cette résistance (32) de mesure, d'un générateur (10) programmable de tension de référence, d'un comparateur (9) comparant les tensions issues d'une part de l'intégrateur (8) et d'autre part du générateur (10) de tension de référence, enfin d'un bloc logique (ll) relié au comparateur (9) et délivrant le signal de réglage du motoréducteur (7) en fonction de la tension de sortie du comparat-eur (9) 40) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le générateur (10) programmable de tension de référence comporte une mémoire (101) mise en fonctionnement par un étage de commande, et destinée à mémoriser la valeur du courant Io du début de l'opération#de soudage, 50) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en-ce que le générateur (10) programmable de tension de référence comporte un moyen de réglage fixant la loi d'évolution de la tension de référence, 60) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le générateur (10) programmable de tension de référence comporte un moyen de réglage fixant la valeur maximale de la tension de réglage 70) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le générateur (10) programmable de tension de référence comporte un combinateur de changement de programme0 80) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un relais de commande de la remise à l'état initial du condensateur variable (1). 90) Soudeuse comportant un dispositif de régulation automatique de l'accord selon l'une quelconque des revendications 1 à 8o