Brevet FR2255989A1 — publié le 19750725

La présente invention se rapporte b; un ensemble de soudage, en particulier pour des soudeuses à résistance à plusieurs points, comprenant une structure de support fixe, susceptible d'etre installée sur le chassis de la soudeuse, un transformateur de tension comportant un noyau et des enroulements primaire et secondaire, ainsi qu'un chariot ou coulisseau qui peut se déplacer sur la structure de support au moyen d'organes d'entraînement å va-et-vient et qui porte au moins une électrode reliée à une pince de l'enroulement secondaire du transformateur. On connait divers types d'ensembles de soudage, dont le plus courant se compose d'un transformateur fixé au chassis de la machine à souder et de pinces de soudage qui se trouvent à proximité de la zone de travail. Les pinces qui portent les électrodes sont munies d'un dispositif d'entratnement pneumatique ou hydraulique et sont reliées au transformateur au moyen de fils conducteurs souples à plusieurs torons. De plus, les pinces sont reliées à la machine au moyen de conduites souples qui transportent le fluide de refroidissement des électrodes. Si l'on utilise les soudeuses de façon intensive, les pinces effectuent de façon continue des déplacements cycliques qui soumettent les fils conducteurs à d'importantes sollicitations de flexion et/ou de torsion, lesquelles, au bout drun certain temps, provoquent la rupture de leurs torons. En plus du fait qu'elle rend nécessaire le remplacement fréquent de ces torons, ce qui est coûteux, la rupture progressive des torons a encore pour effet d'augmenter progressivement la résistance électrique, et il faut donc augmenter en conséquence la tension aux bornes du secondaire du transformateur afin de maintenir l'intensité du courant de soudage.Ceci a pour conséquence une diminution du rendement, due à 1?augmentation des pertes par effet Joule dans les fils, dans lesquels la densité de courant augmente proportionnellement en raison de la diminution du nombre des torons qui sont en mesure de laisser passer le courant. Enfin, les installations de soudage utilisées pour les fabrications en grande série sont en général composées de plusieurs postes, dont chacun comprend un grand nombre de pinces et d1électrodes servant à exécuter, sur la même pièce et en meme temps, plusieurs opérations différentes. Un grand nombre de ces opérations sont compliquees, de sorte que le parcours des fils conducteurs du courant de soudage est compliqué lui aussi et que .l'ensemble est très encombrant. Le problème qui se trouve à la base de l'invention est celui de réaliser un ensemble de soudage de structure très compacte et bien équilibrée, occupant peu de place et susceptible d'etre utilisé pour n'importe quel type de soudure, meme avec un déplacement vertical de l'élec- trode ou des électrodes, le tout avec le plus faible nombre possible de conducteurs souples ou de fils de liaison entre le secondaire du transformateur et les électrodes. Ce problème est résolu par l'invention, grâce au fait que le noyau magnétique et les enroulements primaire et secondaire du transfbrmateur constituent un ensemble monobloc qui fait partie du chariot ou coulisseau. De cette façon, on supprime complètement la nécessité de relier, au moyen d'un fil souple, l'électrode ou les électrodes portées par cette glissière à une borne du secondaire du tranformateur. La contreélectrode ou les contre-électrodes correspondantes sont toujours reliées à l'autre borne du secondaire au moyen d'un fil souple, mais celui-ci est beaucoup moins long, du fait que le transformateur se trouve beaucoup plus près. Selon une forme préférée de mise en oeuvre de l'invention, l'ensemble de soudage est caractérisé par le fait que cet ensemble du transformateur est peu encombrant > qu'ila pratiquement la forme d'un paral lélépipède allongé, et qu'il coulisse suivant son grand axe, grace à des organes de guidage, sur une partie en forme de boite allongée de la structure de support,et etpar le fait que cet ensemble est serré entre des blocs d'extrémité dont l'un porte l'électrode et dont l'autre est associé mécaniquement -à ces organes d'entraînement à va-et-vient. Gracie à un tel montage, on peut obtenir un ensemble de soudage très peu encombrant. Dans le cas d'un ensemble de soudage dont la glissière effectue un mouvement de va-et-vient vertical ou incliné, l'ensemble est avantageusement muni de moyens servant à équilibrer, complètement ou en partie, le poids du coulisseau. Ces organes d'équilibrage se composent de préférence d'un ou plusieurs ressorts à boudin montés sur de petites colonnes parallèles au sens de déplacement du coulisseau, qui partent du bloc associé à ces moyens dtentraînement, ce ou ces ressorts agissant entre un élément de butée solidaire de la structure de support et un organe de butée opposé, de type réglable permettant de faire varier la force d'équilibrage du ressort correspondant. Cette disposition permet de réaliser un ensemble de soudage bien équilibré, dont les moyens d'entrarnement, constitués de préférence par un vérin hydraulique ou pneumatique, n'ont pas besoin d'avoir une très grande puissance. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation. Sur ces dessins, - la figure 1 est, en partie, une vue avant et, en partie, une coupe longitudinale d'un ensemble de soudage du type à déplacement vertical, conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue latérale avec des arrachements; et - la figure 3 est une coupe horizontale faite suivant la ligne III-III de la figure i L'ensemble de soudage,tel que représenté, est à déplacement vertical (mais pourrait avoir toute autre orientation), et comprend un transformateur monophasé de forme allongée et peu encombrant, qui se compose essentiellement d'un noyau magnétique du type blindé 10 et d'enroulements primaire 11 et secondaire 12 qui constituent un ensemble monobloc par impré- gnation d'une résine isolante époxy.L'enroulement secondaire 12 est constitué par un tube de cuivre de section rectangulaire, recourbé en U, et formant une spire unique. Les bornes de l'enroulement primaire Il ne sont pas représentées, mais elles sont tout à fait classiques et sont reliées à une source d'énergie au moyen d'un câble souple approprié. A l'extrémité des branches de l';U > constitué par le tube 12, sont soudés respectivement de petits blocs de cuivre en forme de parallélé pinèdes 13 et 14, dans chacun desquels est ménagée une conduite qui communique avec l'intérieur du tube 12 et qui débouche respectivement dans les trous taraudés 15 et 16. Les blocs 13 et 14 servent de bornes électriques pour le branchement sur le circuit secondaire extérieur au transformateur, ainsi que, grâce aux trous 15 et 16, d'orifices d'entrée et de sortie pour l'eau de refroidissement que l'on fait circuler dans le tube 12. Les parties actives du transformateur, à savoir le groupe constitué par le noyau 10 et par les enroulements Il et 12, sont enserrées entre un bloc supérieur fermé 17, en forme de calotte, et un bloc inférieur ouvert 18, au moyen de quatre tirants ou tiges 19, et d'écrous correspondants 20 et 21. Tout l'ensemble du transformateur que l'on vient de décrire constitue ainsi un groupe ou bloc compact, en forme de parallélépipède allongé. Sur les deux faces latérales opposées de ce parallélépipède se trouvent deux lames de guidage 22 et 23, parallèles entre elles et à l'axe longitudinal de l'ensemble, qui sont fixées, d'une part, au bloc supérieur 17 et, d'autre part, au bloc inférieur 18 au moyen de vis 24 et 25 et de clavettes 26 et 27. L'ensemble du transformateur avec ses lames de guidage 22 et 23 est monté coulissant dans une structure de support 28, constituée, dans le cas représenté, par une #pièce coulée de forme allongée qui présente, sur la majeure partie de sa longueur, une forme identique à celle d'un profilé en C. Dans les faces internes des ailes latérales opposées 29 et 30 de la structure 28 sont pratiquées des rainures 31 et 32, dans lesquelles peuvent coulisser, sans aucun jeu, les lames de guidage 22 et 23. La structure 28, dans le cas représenté, est destinée à être fixée de façon rigide dans le chassies de la machine à souder, avec son axe orienté vertícalement, de sorte que l'ensemble du transformateur peut coulisser verticalement d'un mouvement de va-et-vient, en constituant, gracie à sa structure, un coulisseau robuste. Le siège délimité entre les ailes 29 et 30 pour le coulissement de l'ensemble du transformateur est fermé de préférence par un couvercle en tôle 33, de forme allongée, fixé au moyen de vis 34, de sorte que la structure 28 a la forme d'une botte De cette façon, la majeure partie de l'ensemble mobile du transformateur ou coulisseau se trouve protégée et est inaccessible, ce qui constitue un facteur de sécurité contre les accidents. La partie supérieure 35 de la structure 28, dans laquelle ne s'étendent ni les ailes 29 et 30, ni le couvercle 34, présente une vaste zone en retrait 36, dont on expliquera le rôle plus loin. Dans cette partie 35 sont pratiqués des trous 37 servant à fixer la structure 28 sur le châssis de la machine à souder. Dans la partie en retrait 36 est logé un vérin pneumatique 38 d'axe vertical, dont le corps est fixé à la structure 28 au moyen d'une pièce de liaison 39, à l'aide de vis 40. L'extrémité qui fait saillie à la base de la tige du piston 41 du vérin 38-est filetée et, sur cette extrémité, est vissée une bague taraudée 42, présentant un épaulement extérieur. Cette bague 42 est associée à une rainure 43 à section en forme de T, pratiquée dans la partie supérieure du couîisseau. A la partie inférieure de ce coulisseau est fixé, sur l'extrémité filetée des tiges 19, au moyen d'écrous 14 et avec des bagues isolantes 45 intercalées, un gros bloc de cuivre 46 qui, de plus est fixé mécaniquement et relié électriquement au bloc terminal 14 du secondaire du transformateur, au moyen de vis, dont une est visible en 47. Le bloc 46 présente, sur sa face inférieure, diverses rainures 48, à section en forme de T, qui, au moyen de bagues filetées 49 ayant un épaulement correspondant, et à l'aide de vis 50, servent à fixer, avec le meilleur alignement possible, un porte-électrode, désigné dans son ensemble par la référence 51, à l'extrémité inférieure duquel est montée une électrode de soudage 52.Sur la figure 1, le porte-électrode est représenté en coupe pour que l'on puisse voir l'ensemble des conduits intérieurs (sans référence) servant, de façon connue, à la circulation de l'eau, de refroisissement, et dont les orifices taraudés de raccordement sont désignés par les références 53 et 54 A l'autre bloc terminal 13 du secondaire du transformateur est reliée, au moyen de vis 55, une extrémité d'un conducteur souple 56, dont l'autre extrémité est reliée directement à une contre-électrode (non représentée), ou encore à un petit bloc terminal, semblable au bloc 13, du secondaire d'un autre transformateur,semblable à celui qui est décrit, et dont l'autre petit bloc terminal, semblable au bloc 14, est relié à une contre-électrode.Il est bien évident que, comme dans les installations de type connu, on met l'électrode 52 en regard de la contre-électrode correspondante et que l'on intercale entre elles des morceaux de tôle ou pièces analogues qu'il s'agit de souder par points Avec l'ensemble tel que décrit, pour effectuer un point de soudage, on met sous pression le coté supérieur du vérin 38, de sorte que la tige 41 descend et fait descendre tout l'ensemble du coulisseau constitué par le groupe du transformateur avec l'électrode correspondante 52 qui, de la sorte, vient presser la contre-électrode par l'intermédiaire des pièces à souder. Une fois effectué le point de soudage, on met sous pression le côté inférieur du vérin 38, de sorte-que la tige 41 remonte et que celle-ci, grâce à l'accouplement constitué par la bague 42 et la rainure- 43, fait remonter tout l'ensemble du coulisseau. Etant donné le poids important de ce coulisseau, surtout en raison de la présence du noyau magnétique 10, il faudrait, dans la position verticale représentée, utiliser un vérin pneumatique 38 très grand ou bien employer une pression très élevée pour faire remonter le coulisseau. On résout ce problème en compensant, completement ou en partie, le poids du coulisseau au moyen d'un système d'équilibrage maintenant décrit. Dans la partie supérieure 17 du coulisseau sont vissées de petites colonnes parallèle8 57 dirigées vers le haut et qui traversent la pièce de liaison 39. Autour de chacune de ces petites colonnes 57 est disposé un ressort å boudin 58 qui travaille en compression entre le fond d'un siège 59 prévu è cet effet, ménagé dans la pièce de liaison 39, et un organe supérieur de butée constitué par une rondelle 60, par un écrou 61 et un contre-écrou 62 vissés sur supérieure filetée de chaque petite colonne 57.Bien entendu, ou utilise des ressorts 58 ayant des caractéristiques qui leur permettent d'équilibrer pratiquement le poids de toute la glissière~et on peut régler cet équilibrage en agissant sur les écrous 61 et 62. Bien que le dispositif que l'on vient de décrire soit représenté tel que son axe de déplacement soit vertical, il est entendu qu'on pourrait l'utiliser suivant toute autre disposition. Suivant une disposition à axe horizontal, on pourrait se passer des ressorts 58, tandis#que, suivant une disposition à axe incliné, on pourrait adapter la force des ressorts dans chaque cas particulier, à la composante verticale du poids à équilibrer. Le groupe du transformateur que l'on vient de décrire, gracie au fait qu'il est très ramassé, se prote avantageusement à l'utilisation non seulement comme coulisseau mobile, dans un ensemble de soudage selon l'invention, mais également dans un montage fixe. Suivant une disposition de ce genre, on pourrait par exemple fixer fermement au ch ssis de la machine le bloc 18 et monter sur celui-ci un vérin pneumatique d'entraînement d'une demi-pince mobile ou de deux demi-pinces mobiles, portant une électrode de soudage. Même dans ce cas, les électrodes sont reliées à de petits blocs comme les blocs 13 et 14.Le même ensemble peut etre utilisé comme élément modulaire pour la composition d'ensembles de soudage multiples en association avec un ou plusieurs éléments identiques, soit suivant la disposition à coulisseau mobile selon l'invention, soit suivant la disposition fixe signa lée plus haut Bien entendu, tout en restant dans le cadre de-l'invention, on pourrait apporter quelques modifications de détail. C'est ainsi, par exemple, que le système de guidage du coulisseau, constitué par l'ensemble du transformateur,peut etre différent du système à lames 22 et 23 et à rainures 31 et 32. De meme, le vérin pneumatique 38. pourrait etre remplacé par un vérin hydraulique ou par tout autre dispositif d'entraînement, de type mécanique ou électromagnétique. Enfin, les électrodes représentées pourraient etre remplacées par des électrodes de type différent, par exemple à pinces. R E VEND IC AT IONS 1 - Ensemble de soudage, en particulier pour des soudeuses à résistance à plusieurs points, comprenant une structure de support fixe, susceptible d'etre installée sur le chassie de la soudeuse, un transformateur de tension comportant un noyau et des enroulements primaire et secondaire, ainsi qu'un chariot ou coulisseau qui peut se déplacer sur la structure de support au moyen d'organes d'entraînement à va-et-vient et qui porte au moins une électrode reliée à une pince de ltenroulement secondaire du transformateur, caractérisé par le fait que le noyau magnétique et les enroulements primaire et secondaire du transformateur constituent un ensemble monobloc qui fait partie du chariot ou coulisseau. 2 - Ensemble de soudage selon la revendication I, caractérisé par le fait que cet ensemble du transformateur est peu encombrant, qu'il a pratiquement la forme d'un parallélépipède allongé, et qu'il coulisse suivant son grand axe, grâce à des organes de guidage, sur une partie en forme de boîte allongée de la structure de support, et par le fait que cet ensemble est serré entre des blocs d'extrémlté, dont ltun porte l'électrode et dont l'autre est associé mécaniquement à ces organes d'entraînement à va-et-vient. 3 - Ensemble de soudage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les organes de guidage sont constitués par deux lames de guidage parallèles solidaires de ces blocs et situées sur les faces longitudinales opposées de cet ensemble de transformateur, ces lames étant montées coulissantes dans deux rainures de forme correspondante pratiquées à l'intE- rieur des parois opposées de cette partie en forme de botte de la structure de support. 4 - Ensemble de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu#e les organes d'entraînement à va-et-vient sont constitués par un vérin à fluide monté sur la structure de support et dont le piston a une tige mobile suivant la direction de déplacement de l'ensemble du transformateur. 5 - Ensemble de soudage selon l'une quelconque-des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'enroulement secondaire forme une unique# spire constituée par un conducteur tubulaire capable de permettre la circulation d'un fluide de refroidissement. 6 - Ensemble de soudage selon l'une quelconque des revendications I à 4, particulierement du type suivant lequel le coulisseau effectue un mouvement de- va-et-vient vertical ou incliné, caractérisé par le fait qu'il comporte des éléments capables d'équilibrer, complètement ou en partie, le poids de ce coulisseau. 7 - Ensemble de soudage selon l'une quelconque des revendications 2 et 6, caractérisé par le fait que les éléments d'équilibrage du poids du coulisseau sont constitués par un ou plusieurs ressorts à boudin montés sur de petites colonnes correspondantes parallèles à la direction de déplacement du coulisseau, qui partent du bloc d'extrémité associé aux organes d'entratnement, ce ou ces ressorts agissant entre un élément de butée solidaire de la structure de support et un élément de butée opposé monté sur la petite colonne corespondante, dans un sens tel qu'il a tendance à faire revenir le coulisseau vers ses organes d'entrainement 8 - Ensemble de soudage selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'organe de butée est constitué par un système réglable à écrou et à contre-écrou permettant de faire varier la force d'équilibrage du ressort correspondant.