Brevet FR2268593A1 — publié le 19751121

La présente invention est relative à des perfectionneeents aux machines à souder par résistance au genre de celles permettant de fixer les fils conducteurs usuels aux extrémités d'une ébauche de composant électronique de forme allongée. De telles machines utilisent le principe du soudage par résistance et comportent,généraiement, deux électrodes susceptibles entre appliquées contre l'extrémité de ébauche, avec interposition de l'extrémité du fil à souder, et de façon à ce que cette dernière relie électriquement les deux électrodes dans lesquelles on fait passer une impulsion électrique de forte intensité. Une telle machine est connue notamment par la demande de brevet Français NO 72. 01 994 publiéesous le NO 2.168.220 dans laquelle l'ébauche était maintenue par une pincez écartement variable, dont la fermeture et l'ouverture étaient commandées par un vérin. Le dispositif de serrage, décrit dans cette demande,était conçu en vue de fixer les fils conducteurs selon une direction perpendiculaire à l'axe de l'ébauche et, de ce fait, le positionnement en hauteur de l'axe horizontal de l'ébauche était assuré par la face supérieure d'un boiter, mobile en hauteur, sur lequel la dite ébauche reposait ; une grande précision tétait pas nécessaire dans ce cas. Un tel dispositif ne peut pas setre utilisé lorsque les fils conducteurs doivent etre fixés à l'ébauche selon l'axe de celleci car, dans ce cas, il importe que l'axe de ébauche soit confondu avec I 'intersection du plan vertical médian et du plan horizontal médian des deux paires d'électrodes, ctest-à-dire avec 1 'axe du fil oenducteur à souder. De plus, iloest nécessaire que les extrémités de l'ébauche soient dégagées ce qui n'était pas le cas dans la machine décrite dans la demande de brevet précitée. Il faut signaler aussi que ,dans cette machine, il était possible, sans changer de pince de maintenir des ébauches présentant des diamètres différents. Cependant, il était nécessaire de régler la cote de l'axe de l'ébauche de façon à ce que son plan horizontal médian soit confondu avec celui des électrodes. Le but de la présente# invention est de réaliser un dispositif de serrage de l'ébauche comportant une pince permettant de positionner automatiquement l'ébauche quel que soit son diamètre. L'invention concerne aussi un dispositif permettant de commander la fermeture de la pince sur l'ébauche et de contrôler efficacement la pression de la dite pince sur la dite ébauche de façon à ne pas la comprimer èxagérement, compression qui, dans certains cas, peut avoir des effets destructeurs. Les caractéristiques de l'invention ressortiront mieux par la description qui va suivre faite en se référant aux dessins annexés à titre d'exemple indicatif seulement sur lesquels Les figures 1 et 2, qui se raccordent selon la ligne X montrent selon une vue en coupe verticale, le dispositif de l'invention; La figure 3 est une vue en coupe effectuée selon la ligne 111-111 de la figure 1; La figure 4 est une vue en coupe effectuée selon la ligne IV-IV de la figure 3; La figure 5 est une vue partielle en perspective montrant, notamment, le maintien d'une ébauche dans la pince de l'invention;; La figure 6 est la vue de dessus de l'ensemble,constitué par les figures 1 et 2,#mitéeau dispositif permettant de positionner axialement l'ébauche et de l'éjecter après soudage des fils conducteurs La figure 7 est une vue en coupe effectuée selon la ligne VLI-VII de la figure 1. En se reportant aux dessins on voit que 1 est latable de la machine dont la face supérieure constitue un plan de référence, c'est-à-dire que c'est par rapport à cette table que sont repérées la cote de l'axe de l'ébauche E du composant et celle du plan horizontal médian des deux paires d'électrodes (non représentées), ces deux cotes devant être égales. Sur la figure 1 la trace du plan précité apparat en H-H1 (ce plan sera dénommé ci-après "plan H-H1"). Le premier problème à résoudre consiste a' maintenir l'ébauche, quel #que soit son diamètre, de façon à ce que son axe soit contenu dans le plan H-H1. De plus,il faut que cet axe soit situé à 1 'in- tersection de ce plan et du plan vertical médian des électrodes, dont la trace apparat en V-V1 sur la figure 1 (ce plan sera dénommé ci-après "plan V-V1,,). es moyens utilisés pour atteindre ce dernier résultat seront explicités plus loin. Pour maintenir l'axe de l'ébauche dans le plan H-H1 précité, on utilise une pince comportant deux mors mobiles 2 et 3 présentant chacun une encoche 4 en forme de Vé couché, chacune des dites encoches étant disposée de façon à ce que son sommet se déplace, lors de la fermeture de la pince, selon une droite du plan H-H1. De cette façon, quel que soit le diamètre de l'ébauche E, son axe sera toujours contenu dans le plan E-E1 en position de serrage. Comme il est montré plus particulièrement sur les figures 3 et 5, le mors 3 présente une fente verticale médiane dans laquelle peut pénétrer le mors 2 qui, en position d'ouverture (figure 1), reste engagé dans la fente de celui 3. De cette façon, la pince, en position ouverte, constitue un berceau sur lequel on#pose l'ébauche, qui se positionne ensuite, automatiquement en hauteur lors de la fermeture de ladite pince. Chaque mors est rendu solidaire d'un coulisseau 5 disposé sous la table I et guidé sur deux arbres parallèles 6 immobilisés dans une noix 7 maintenue sous la dite table. Sur les arbres 6, sont montés des ressorts 8 interposés entre la noix 7 et les coulisseaux 5. On comprend donc que,par une action axiale sur les coulisseaux,il soit possible de fermer la pince. De la façon connue on désire que la fermeture de la pince soit effectuée à l'aide d'un vérin unique. Le problème à résoudre est alors le suivant : commander le déplacement des mors, qui est variable selon le diamètre de l'ébauche, à l'aide d'un vérin dont la course du piston est constante et de façon à ce que la pression exercée par les mors sur l'ébauche soit indépendante du diamètre de cette dernière. Ce résultat est obtenu, selon llinvention,à l'aide du dispositif décrit ciedessous. Sous la table 1, sont articulés deux leviers 9 prenant appui, chacun, par une de ses extrémitéss contre le coulisseau 5 correspondant, tandis que son autre extrémité est engagée dans la gorge 10 d'un manchon Il coulissant verticalement sur une extension inférieure 12 de la noix 7. Le manchon Il est rendu solidaire,#par des colonnes 13, du corps 14 d'un vérin dont la tige de piston 15 peut coulisser dans un alésage de l'extension 12. Sur la figure 1 > les différents organes mobiles ont été#re- présentés dans la position qu'ils occupent naturellement lorsque la pince est ouverte et lorsque la tige 15 du piston est en position rétractée. L'extrémité supérieure de la tige 15 prend normalement appui contre un ressort 16, taré, dont la force est inférieure à celle maximale développée par le vérin mais est supérieure aux forces résistantes dues aux ressorts 8 et aux frottements. Le vérin 14 est suspendu, par l'entremise du manchon 11, aux leviers 9 et la force qui maintient les dits leviers en équilibre est égale à la somme des forces de frottement et de la force des ressorts 8 cette force totale est bien supérieure à celle exercée par le vérin sous l'effet de son poids. En actionnant le vérin 14,on peut créer une force qui soit supérieure aux forces engendrées par les frottements et les ressorts 8. Dans ces conditions, l'extrémité de la tige 15 prend appui contre le ressort 16, le vérin 14 descend et les leviers 9 pivotent, pour fermer la pince en comprimant les ressorts 8. Lorsque la pince est fermée sur l'ébauche E en exerçant sur cette dernière une certaine force de serrage Fs on à l'égalité suivante Fv = Fm + Fs, expression dans laquelle - Fv est la force délivrée par le vérin; - Fm est la somme des forces de frottement et de la force des ressorts 8. Le vérin 14 est donc immobile, mais la tige de piston continuant à sortir,comprime le ressort 16 puisque la force résistante Fr de ce dernier est inférieure à Fv. Des lors, on comprend que, par un réglage judicieux de la pression dans le vérin, il soit possible de régler très facilement la force de serrage Fs sur l'ébauche ainsi que la vitesse de fermeture de la pince pour que cette vitesse soit relativement lente afin de ne pas produire sur l'ébauche d'impacts susceptibles d'engendrer une action destructrice. Le réglage de la force produite par le vérin est une opération pouvant etre obtenue à l'aide d'appareils du commerce et relève donc de la technique courante. Lorsque la pince est fermée, il-faut alors commander le déplacement des électrodes de soudage. Â priori, cette opération est délicate car l'écartement des mors, en position de fermeture, ainsi que le temps nécessaire pour accomplir cette opération sont variables. Selon l'invention, l'ordre pour déclencher le déplacement des électrodes est donné lorsque la tige de piston. 15 a terminé sa course, cette opération étant matérialisée par la rencontre d'une butée 17, réglable, et d'un doigt de commande 18 d'un micro-contact 19. Selon un mode de réalisation,la butée 17 est rendue solidaire de la tige de piston 15 tandis que le microcontact est porté par le vérin 14. Cette dernière caractéristique, explique en partie, les raisons pour lesquelles il est nécessaire que la course de la tige 15 soit constante. Lorsque les fils conducteurs C sont soudés à l'ébauche E (figure 5) il faut évacuer l'ensemble pour dégager la pince ; cette opération est délicate car l'ébauche repose sur le fond du berceau constitué par les deux mors. Pour dégager la pince il faut donc soulever l'ébauche. Selon l'invention cette opération est obtenue par une fourche pivotante contre les extrémités de laquelle les électrodes o prennent appui (figure 5). En se reportant aux figures 1, 2, 5 et 6 on voit que cette fourche est constituée par deux bras 20 comportant chacun à une extrémité une plaquette 27 et à l'autre un manchon 22 coulissant sur un arbre 23 rendu solidaire, par une noix 24, de la tige d'un vérin 25. Chaque bras est pourvu en un point de sa longueur d'un second manchon 26 comportant un écrou 27 engagé sur une tige filetée 28 immobllisée axialement entre deux paliers 29 rendus sohdaires,par exemple,,de la table 1. La tige 28 présente deux filetages à pas contraires. De cette façon, on comprend que, par la manoeuvre du bouton 30, claveté sur la tige filetée 28, il est possible de faire varier l'écartement des plaquettes 21 et que, par une action sur le vérin 25, on peut faire basculer les deux bras 20. Lorsque les bras sont en position haute (figure 1) les plaquettes 21 sont disposées de part et d'autre de l'ébauche E,et par un réglage judicieux de leur écartement, elles permettent de positionner, sommairement la dite ébauche par rapport à la pince et de la maintenir axialement durant la fermeture de cette dernière. Pour souder les fils conducteurs, on abaisse les plaquettes, cette manoeuvre pouvant setre ordonnée à laide d'un dispositif analogue à celui 17, 18, 19 décrit ci-dessus. Lorsque les fils conducteurs sont soudés, ceux-ci s'étendent au dessus du champ supérieur des plaquettes 21 et pour dégager la pince, il suffit alors d'élever les plaquettes en faisant pivoter les bras 20, l'évacuation de l'ébauche étant obtenue par une soufflerie 31 chassant la dite ébauche vers une goulotte 32. Jusqu'à présent on a supposé qu'il était techniquement facile de maintenir l'axe de l'ébauche à ltintersection des deux plans V-V1 et H-H1. En fait, compte tenu des tolérances d'usinage qui doivent titre relativement larges, cette opération est délicate et des réglages doivent ètre prévus. Les mors 2 et 3 doivent wetre symétriques par rapport au plan V-V1. A cet effet, chaque levier 9 prend appui contre le coulisseau 5 correspondant par l'entremise d'une butée de réglage constituée par exemple par une vis 33 immobilisée par un écrou 34. Par ailleurs, les sommets des encoches 4 des mors doivent betre contenus dans le plan E-E1 et tout ltensemble de commande doit pouvoir autre réglé en hauteur. Â cet effet, la noix 7 est mottée sur deux colonnes 35, parallèles, s'étendant sous la table 1, l'ensemble étant rappelé vers la dite table au moyen de ressorts 36 interposés entre la dite noix et la tette 37 de chaque colonne, une vis 38, vissée dans la table 1 et prenant appui sur la dite noix, permettant de déplacer le dit ensemble à l'encontre de l'action des dits ressorts 36. REV#E#D#C#IONS 1 - Perfectionnements aux machines à souder par résistance du genre de celles permettant de fixer des fils conducteurs aux extrémités d'un composant électronique de forme allongée,et comportant une pince actionnée par un vérin permettant de maintenir l'ébauche du dit composant et deux paires d'électrodes susceptibles d'#tre appliquées contre les extrémités de la dite ébauche, caractérisés en ce que la pince est constituée par deux mors présentant chacun une encoche en forme de Vé couché dont le sommet est situé et peut autre déplacé dans le plan horizontal contenant 1' axe du fil conducteur à souder à l'ébauche. 2 - Perfectionnements aux machines à souder par résistance selon la revendication 1, caractérisés en ce que l'un des mors présente une fente verticale médiane dans laquelle l'autre est engagé, m & e en position d'ouverture de la pince ainsi constituée 3 - Perfectionnements aux machines à souder par résistance selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisés en ce que chaque mors est rendu solidaire d'un coulisseau guidé sur deux arbres parallèles sur lesquels sont montés des ressorts (8) contribuant,entre autres, à maintenir la pince ouverte. 4 - Perfectionnements aux machines à souder par résistance selon la revendication 3, caractérisés en ce que les arbres (6) de guidage sont portés par une noix (7) réglable en hauteur sous la table 1. 5 - Perfectionnements aux machines à souder par résistance selon la revendication 4, caractérisés en ce que la noix (7) peut coulisser sur deux colonnes (35) rendues solidaires de la table (1) et est rappelée vers la dite table par l'entremise de ressorts, le déplacement de la dite noix étant réalisé par une vis (38) vissée dans la dite table et prenant appui contre la dite noix. 6 - Perfectionnements aux machines à souder par résistance selon chacune des revendications 3 à 5, caractérisés en ce que chaque coulisseau (5) est soumis à l'action d'une extrémité d'un levier pivotant dont l'autre extrémité est engagée dans la gorge d'un manchon (11) coulissant sur une extensioniuférieure de la noix (7). 7 - Perfectionnements aux machines à souder par résistance selon la revendication 6, caractérisés en ce que chaque levier prend appui contre le coulisseau correspondant par 11 entremise d'une butée réglable. 8 - Perfectionnements aux machines à souder par résistance selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisés en ce que le corps du vérin (14) d'actionnement des mors est rendu solidaire du manchon (11) tandis que la tige du dit vérin prend appui contre un ressort (16), taré, logé dans la noix. 9 - Perfectionnements aux machines à souder par résistance selon la revendieation 8, caractérisés en ce que la constatation de la fermeture de la pince est matérialisée par la rencontre d'une butée réglable rendue solidaire de la tige du piston et d'un micro-contact porté par le corps du vérin, l'impulsion électrique ainsi créée permettant, notamment, de commander le déplacement des électrodes de sondage. 10 - Perfectionnements aux machines à souder par résistance selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisés en ce que deux plaquettes (21) à écartement réglable sont disposées de part et d'autre de l'ébauche, les dites plaquettes étant disposées chacune à l'extrémité correspondante des branches d'une fourche pivotante.