Brevet FR2341400A1 — publié le 19770916

L'invention se rapporte à une machine-outil qui possède un système de guidage automatique dudit outil suivant une trajectoire prédéterminée, et concerne plus particulièrement un dispositif de guidage latéral dudit outil par rapport à ladite trajectoire prédéterminée, et notamment dans le cas d'une torche d'une machine de soudage automatique Le déplacement automatique d'un outil le long d'une trajectoire prédéterminée, par exemple une torche lé long d'une ligne de soudure entre deux pièces n'est pas un problème nouveau en soi, et est résolu généralement par l'intermédiaire d'un doigt de guidage en contact continu avec une des deux pièces à souder, doigt qui suit un contour déterminé. Ce contour peut etre soit confondu avec la ligne de soudure elle-même, soit parallèle à celle-ci. Dans les problèmes de soudage, notamment pour un assemblage en continu par joint à recouvrement entre deux tôles, il peut etre nécessaire de tenir compte des éventuelles irrégularités des bords des tôles. Ces irrégularités sont donc détectées, en principe par un organe détecteur maintenu en contact permanent avec le bord d'une des tôles, afin de corriger automatiquement le déplacement de la torche en fonction de ces irrégularités de façon à obtenir un joint parfaitement continu. Le dispositif de guidage latéral conforme à l'invention vise également à résoudre le problème posé par des irrégularités présentes sur le bord des tôles et est remarquable notamment en ce que le guidage latéral de la torche est effectué sans contact mécanique glissant entre un élément du dispositif de soudage et un contour prédéterminé d'une des tôles. L'invention a donc pour objet une machine-outil du type comprend un système de guidage automatique d'un outil tel qu'une torche de machine de soudage automatique en continu d'un joint à recouvrement, ladite machine étant du type à chariot porte-torche mobile, ledit chariot comprenant un support de torche de soudage monté mobile par rapport audit chariot, caractérisée en ce que ledit système de guidage comprend un dispositif de guidage latéral de ladite torche de part et d'autre de la trajectoire de travail de l'outil, dispositif commandé par un système mobile de détection photo-électrique sensible à son positionnement par rapport à une seconde trajectoire parallèle à ladite première trajectoire. Selon une autre caractéristique de l'invention, la seconde trajectoire parallèle à la trajectoire de l'outil ou ligne de soudure, est matérialisée par un trait continu de peinture présentant un fort contraste avec le matériau constituant les tôles. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de détection comprend un seul capteur photo électrique fonctionnant pas à pas. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de guidage latéral dudit outil comprend des glissières sur lesquelles est monté mobile le chariot porte torche, dont le déplacement est commandé par un moteur relié à celui-ci par une vis d'entratnement. L'invention concerne également un procédé pour le guidage latéral dune torche d'une machine de soudage automatique réalisant notamment un joint continu de deux tôles en recouvrement caractérisé en ce qu'il consiste à tracer sur une des tôles une ligne de peinture à fort contraste parallèle à la ligne de soudage, à détecter par voie photo-électrique le positionnement d'un dispositif de détection par rapport à son déplacement par rapport à ladite ligne de peinture, et à commander un organe moteur à deux sens de marche pour ramener ledit dispositif de détection sur ladite ligne D'autres caractéristiquZ avantages et détails apparaitront plus clairement à l'aide de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'illustration et dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective partielle avec arrachement partiel illustrant schématiquement le principe du système de guidage latéral conforme à l'inven- tion, - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de l'ensemble du dispositif de soudage, et - la figure 3 est une vue de côté de l'ensemble du dispositif de soudage représenté sur la figure 2. La machine de soudage automatique représentée sur les différentes figures est du type à soudure par fusion autogène à l'arc, avec régulation automatique de la tension d'arc électrique, sur laquelle est adapté un système de guidage latéral de la torche conforme à l'invention, notamment utilisé pour le soudage de tôles minces en recouvrement nécessaire pour réaliser un joint de soudure continue entre les deux tôles. En se référant aux différentes figures, la machine de soudage 1 comprend un b ti inférieur 2 et un bati supérieur 3 assemblés l'un à l'autre, le bati inférieur 2 ést mobile sur un support fixe 6, le bàti supérieur 3 supporte un ensemble 10 assurant la transmission des différents mouvements de torche 9 en fonction des différents paramètres de soudage, et le dispositif 30 de guidage latéral > eit- incorporé à un chariot porte-torche 27. Le bâti inférieur 2 est déplaçable sur un rail tel qu'une cremaillère 5 solidaire du bâti fixe 6, par l'inter- médiaire d'un pignon 7 solidaire du bâti inférieur 2 et commandé par un moteur 8 ou moteur d'entratnement de l'ensemble du dispositif de soudage. L'ensemble 10 assure la transmission des différents mouvements à la torche 9, et est associé au système de guidage latéral 30 de ladite torche 9 par rapport à une ligne de soudure 11 formée par deux tôles 12, 13 en recouvrement. Le bâti supérieur 3 comprend des colonnes de guidage 15 pour assurer le déplacement vertical de l'ensemble 10 et de la torche 9 par rapport au plan défini par les deux tôles à souder 12 et 13. Ce mouvement vertical est assuré par un moteur 16 monté sur le bâti supérieur 3, moteur qui entraîne une vis 17 associée à une plaque 18 montée coulissante sur les colonnes de guidage 15. Pour assurer le positionnement angulaire de la torche 9 en fonction par exemple de l'ondulation des tôles, on prévoit une crémaillère 19 en forme de secteur circulaire maintenue par une plaque 21 solidaire en déplacement de la plaque 18 sous l'action du moteur 16. Cette crémaillère 19 est mobile par rapport à la plaque 21 par l'intermédaire d'un pignon (non représenté) entraîné par un moteur 22 et guidé par desialets de roulement. Cette crémaillère 19 est en fait une crémaillère double, à deux parties dentées séparées par des chemins de roulement, la première partie dentée 20a servant à la rotation de la crémaillère 19 par rapport à la plaque 21, la seconde partie dentée 20b servant comme on va le voir par la suite à la rotation de la torche 9 par rapport à la crémaillère 19. En effet, pour assurer les variations angulaires de la torche 9, celle-ci est mobile par rapport à la crémaillère 19, par l'intermédiaire d'une plaque 23 associée à un pignon 24 entraîné par un moteur 25, le pignon 24 se déplaçant sur la seconde partie dentée 20b de la crémaillère 19. Sur cette plaque 23 est monté un moteur 26 qui permet le mouvement du chariot 27 porte-torche le long d'une glissière 28, de façon à maintenir une distance constante entre l'extrémité de la torche et la ligne de soudage. Le chariot 27 de forme sensiblement parallèlipipédique supporte la torche 9, et comprend un dispositif de guidage latéral 30 conforme à l'invention. Le dispositif de guidage latéral 30 comprend un moteur d'entrainement fixe 31 entraînant une vis 32 pénétrant dans un trou taraudé 33 d'une paroi 33a du chariot porte-torche 27.Ce moteur 31 est monté à une extrémité de colonnes de guidage 34 solidaires par leur autre extrémité dalla glissière 28, colonnes: qui supporterrt; le porte-chariot 27, et permettent son déplacement latéral de part et d'autre de la ligne de soudage 11. La torche 9 est montée perpendiculairement aux colonnes de guidage 34,et vient au droit de la ligne de soudage 11. Le dispo sitif de guidage latéral comprend également un dispositif de détection 35, qui se termine par une fibre optique 36 dont une extrémité est sensiblement au droit d'un marquage réalisé sous lafarred#eligne de peinture 37 effectuée sur la tôle 12, ligne de peinture parallèle à la ligne de soudage 11. Dans un mode préférentiel de réalisation, l'extrémité libre de la fibre optique 36 est positionnée en regarid'une OeAdex bes de contraste déterminées par la ligne de peinture et la tôle 12. Plus précisément, la surface frontale de l'extrémité libre de la fibre optique 36 en projection sur la tôle 12 fait que ladite ligne de contraste sépare ladite surface en deux parties égales. Ce positionnement correspond à une position correcte de la torche 9 par rapport à la ligne de soudage 11. Le dispositif de détection 35 est essentiellement constitué par un capteur-photo électrique (non représenté) connu en soi ai- socié à un circuit électrique de commande du moteur d'entrainement 31 du chariot porte-torche 27. On va décrire maintenant le fonctionnement de la machine de soudage automatique 1, et plus particulièrement de dispositif de guidage latéral 30 de la torche 9 , étant donné que les mouvements propres de la torche 9 associés aux différents paramètres de commande de soudage sont régis automatiquement par programme et donnent par l'intermédiaire de l'ensemble 10 les mouvements désirés de la torche par rapport à la ligne de soudage 11 d'une façon connue en soi. Ainsi ie Ton veut effectuer par exemple le soudage de deux tôles 12 et 13 en recouvrement, qui définissent une ligne de soudure 11, on effectue préalablement sur une des tôles, à savoir la tôle supérieure 12, un marquage sous la forme par exemple d'une ligne de peinture strictement parallèle à la ligne de soudage 11. Dans l'exemple décrit, les deux tôles 12 et 13 présentent au moins une onde 40, et la ligne de soudure 11 est sensiblement rectiligne. LB positionnemens de la torche 9 et de la fibre optique 36 du détecteur 35 sur le porte-torche 27, sont tels que la torche 9 se trouve en regard de la ligne de soudure 11, et la fibre optique 36 en regard d'une des lignes de contraste déterminéespar la ligne de peinture 37 et la tôle 12. Le positionnement exact de la fibre optique 16 par rapport à ladite ligne de contraste peut être effectué d'une façon très précise, par exemple au moyen d'une vis micrométrique. l'extrémité libre de la fibre optique 36 est maintenue pendant le soudage à une distance constante audessus dela tôle 12, par l'intermédiaire du dispositif de régulation d'arc composé par le moteur 26 et la glissière 28. Lorsque le bâti inférieur 2 se déplace par l'intermédiaire du pignon 7 sur la crémaillère 5 du bâti fixe 6 à une vitesse déterminée, la torche 9 se déplace le long de la ligne de soudure il , et la fibre optique 36 le long du trait de peinture 37. Dès que l'extrémité libre de la fibre optique 36 s'écarte de la ligne de contraste déterminée par la ligne de peinture 37 et la tôle 12, le dispositif de détection 35 sensible au positionnement de la fibre optique 36 va réagir et commander le moteur 31 pour déplacer par l'intermédiaire de la vis d'entraînement 32 le porte-torche 27 sur les glissières 34, de façon à ramener l'extrémité libre de la fibre optique 36 sur ladite ligne de contraste entre la ligne de peinture 36 et la tôle 12. Pour cela, un rayon lumineux est produit par le dispositif de détection 35 et transmis à la fibre optique 36 , rayon lumineux qui va se réfléchir à la fois sur la tôle 12 et sur le trait de peinture 37, rayon réfléchi qui retourne par la fibre optique 36 jusqu a par exemple une cellule photo-électrique (non représente'.e) incorporée au dispositif de détection 35. Si l'extrémité libre 36 de la fibre optique ne se trouve plus calée sur la ligne de contraste, le rayon incident sera plus ou moins réfléchi suivant que la fibre optique 36 s'#digne dans un sens ou dans un autre par rapport à ladite ligne de contraste. De cette façon, le sens de rotation du moteur 31 est facilement déterminé. Se dispositif de détection 35 ne possède qu'un seul capteur photo-électrique, qui émet en continu un rayon lumineux, mais qui ne commande par l'intermédiaire d'un circuit électrique à relais le moteur d'entraînement 31 que de façon intermittente, pendant une durée qui correpond si nécessaire au recentrage de l'extrémité libre de la fibre optique 36 sur la ligne de contraste. Un tel fonctionnement pas à pas du moteur 31 permet de n'utiliser qu'un seul capteur, ce qui évite les problèmes d'instabilité dus au: tionnement du moteur 31 s'il était commandé de façon continue. En outre, un tel fonctionnement pas à pas permet de pallier d'éventuels défauts du trait de peinture 37. Il est évident, que le marquage effectué sur laot81e 12 peut être soit réalisé par un trait de peinture soit par un ruban adhésif , qui éventuellement peut# awrt suivant le type de tôle utilisé. Un tel procédé de soudage permet donc de tenir compte des éventuelles irrégularités du bord de la tôle 12 sans avoir aucun contact mécanique glissant. Cela est très important, et apporte un perfectionnement considérable surtout dans le cas où les tôles à souder sont minces. Dans le cas de la soudure de l'onde 40 des deux plaques 12 et 13, il peut s'avérer que la courbure aux pieds de l'onde soit trop importante, et que le rayon réfléchi par la tôle ne puisse pas être capté par la cellule photo-électrique du dispositif de détection 35, il suffit alors de prévoir un paramètre programmable qui supprime le fonctionnement du système de guidage latéral, c'est-à-dire du moteur 31 dans les zones à fortes courbures. Ainsi, avec un tel système de guidage latéral, la soudure se présente sous la forme d'un joint continu qui tient compte des irrégularités du bord de la tôle 12 par l'intermédiaire d'un marquage préalablement effectué sur ladite tôle. Ce dispositif de guidage latéral peut évidemment être incorporé à des machines-outils autres que des machines à soudure automatique, dès l'instant où la machine considérée porte un outil devant se déplacer suivant une trajectoire prédéterminée, sans nécessiter au niveau de la réalisation du système de guidage latéral des éléments importants de nature complexe et coûteuse. Un tel procédé de soudage peut être notamment appliqué pour le soudage de tôles minces formant membrane pour des cuves ou réservoirs destockage et/ou de transport de gaz liquéfiésfroidi Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit qui n'a été donné qu'à titre d'exemple, mais comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits si ceux-ci sont réalisés et mis en oeuvre dans le cadre des revèndications qui suivent. REVEND ICAT IONS 1. Machine-outil du type comprenant un système de guidage automatique en continu du type à chariot porte-torche mobile, caractérisée en ce que ledit système de guidage comprend un dispositif de guidage latéral de ladite torche de part et d'autre de la trajectoire de travail de outil, dispositif commandé par un système mobile de détection photo-électrique sensible à son propre positionnement par rapport à une seconde trajectoire parallèle à ladite trajectoire de travail de l'outil. 2. Machine outil selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de guidage latéral précité comprend un organe moteur à deux sens de fonctionnement, et des colonnes de guidage sur lesquelles le chariot porte-torche précité est mobile. 3. Machine-outil selon l'5ne des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système de détection précité comprend un capteur photo-électrique d'un type connu en soi prolongé par une fibre optique. 4. Machine-outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la seconde trajectoire précitée est constituée par un marquage tel que par exemple un trait de peinture à fort contraste par rapport aux pièces à souder. 5. Machine-outil selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que la seconde trajectoire précitée est constituée par un marquage au moyen par exemple d'un ruban adhésif à fort contraste par rapport aux pièces à souder. 6. Machine outil selon l'une des revendication 1 à 3, caractérisée en ce que la seconde trajectoire précitée est constituée par un marquage au moyen d'un ruban adhésif présentant lui-même une ligne à fort contraste. 7. Machine-outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le système de détection photo-électrique précité fonctionne pas à pas. 8. Machine-outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la fibre optique précitée du système de détection est maintenue à distance constante de la seconde trajectoire précitée. 9. Machine-outil selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la fibre optique précitée du système de détection est centrée sur une des deux lignes définissant les deux bords longitudinaux du marquage précité. 10. Procédé pour le guidage latéral d'un outil d'une machineoutil tel qu'une torche d'une machine de soudage automatique en continu par rapport à une ligne de soudure déterminée par deux tôles, caractérisé en ce qutil consiste à effectuer préalablement un marquage sur une des deux tôles parallèle à la ligne de soudure, à détecter par voie photoélectrique le positionnement d'un détecteur par rapport à ce marquage, et à commander un organe moteur à deux sens de marche pour ramener ledit détecteur sur ledit marquage. 11. Procédé selon à revendication 10, caractérisé en ce que le marquage précité consiste à tracer un trait de peinture à fort contraste par rapport aux tôles précitées. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le marquage précité est réalisé par un ruban adhésif présentant un fort contraste par rapport aux tôles précitées. 13. Procédé selon la reverWication 10, caractérisé en ce que le marquage précité est réalisé au moyen d'un ruban adhésif présentant lui-même une ligne à fort contraste. 14. Procédé selon l'une des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le détecteur précité est solidaire en mouvement d'un chariot portant la torche précitée. 15. Procédé pour le soudage de tôles minces, pouvant ou non comporter des ondes, formant membrane pour des cuves ou réservoirs de stockage et/ou de transport de gaz liquifiés froids caractérisé en ce que le soudage desdites tôles est effectué selon le procédé décrit suivant l'une des revendications 10 à 14.