Brevet FR2327019A1 — publié le 19770506

L'invention concerne les installations de soudage et, plus particulièrement, les installations destinées au soudage à refusion de fils sur un support à l'aide d'un outil manuel. On sait que, dans le soudage à refusion, la face à souder de l'une des pièces à réunir est préalablement revêtue d'une couche mince (20 à 30 microns en général) d'alliage fusible, tel au'un alliage e'.tain-plomb électrolytique. L'installation comporte un outil muni d'une électrode de soudage. Pour souder les deux pièces à réunir, on envoie dans l'électrode une impulsion électrique de chauffage d'énergie suffisante pour fondre localement la couche.Une application importante, bien que non exclusive, du soudage à refusion de fils sur un support, consiste en la réalisation de circuits électroniques par le procédé dcrit et revendiqué dans le brevet français n0 72 23377 de la société demanderesse. L'obtention d'une liaison soudée satisfaisante entre un fil mince An à quelques dixièmes de millimètre) et un support plan présente des difficultés. Le fil doit être maintenu correctement au cours du soudage. L'électrode doit être appliquée bien à plat contre le support pour éviter un soudage irrégulier. La quantité de chaleur fournie à l'électrode doit être satisfaisante, mais ne pas provoquer un chauffement des zones du support proches de celles où s'effectue le soudage. L'invention vise à fournir une installation de soudage du type ci-dessus défini répondant mieux que celles antérieurement connues aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'elle permet d'obtenir une liaison soudée robuste en un point déterminé avec précision. Dans ce but, l'invention propose une installation comprenant un outil manuel à électrode chauffante terminale réfractaire reliant deux organes conducteurs et munie d'une rainure de centrage de fil, un coffret d'alimentation de l'outil en impulsions de courant électrique de chauffage et une pédale de commande fermant un interrupteur d'alimentation de l'outil lorsqu'elle est soumise à une force déterminée, ladite pédale étant également couplée à un interrupteur d'alimentation d'une brosse de nettoyage de l'outil, portée par le coffret, pour alimenter ladite brosse lorsqu'aucune force de mise en action n'est exercée sur la pédale. Suivant un autre aspect de l'invention, l'outil est muni d'une électrode chauffante terminale en métal réfractaire, dans laquelle est pratiquée une rainure de centrage de fil, reliant deux organes conducteurs constituant un porte-électrode qui est emboitable dans un tube de préhension équipé à sa partie supérieure d'un niveau à bulle, une loupe d'observation de la zone à souder étant montée de façon réglable sur les organes conducteurs. L'interrupteur d'alimentation de l'outil est avantaqeusement muni d'un premier ressort de rappel, tendant à l'ouvrir, tandis que l'interrupteur d'alimentation de la brosse est muni d'un second ressort de rappel, exerçant une force plus faible que celle du premier ressort, tendant à le fermer, la pédale étant associée aux interrupteurs de façon que l'interrupteur d'alimentation de la brosse se ferme lorsque la pédale est libérée et que cet interrupteur s'ouvre sans que l'interrupteur d'alimentation de l'outil se ferme lorsque la pédale supporte le pied au repos. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'une installation qui en constitue un mode particulier de mise en oeuvre, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe montrant les différents composants de l'installation tels qu'ils sont disposes lors de la mise en oeuvre, - la figure 2 est un schéma de principe des circuits électriques du coffret d'alimentation, - la figure 3 est une vue en perspective, avec parties arrachées, montrant la constitution de l'outil. L'installation représentée en figure 1 comporte un outil 10 tenu à la main par l'opérateur, un coffret d'alimentation électrique 11 et un bloc pédale de commande 12. Le coffret est avantageusement disposé sur la table 13 constituant plan de travail, à un endroit tel que l'opérateur puisse y appuyer son avant-bras 14. Le coffret Il est muni de connecteurs de raccordement de câbles 15 et 16 de liaison avec l'outil 10 et le bloc pédale 12. Enfin, l'installation montrée en figure 1 comporte une lampe 17 d'éclairage du plan de travail. Le coffret d'alimentation électrique Il contient notamment le circuit montré schématiquement en figure 2, où les mises à la masse ne sont pas représentées pour plus de simplicité. Le circuit comporte, à partir de plots 18 de raccordement avec le secteur d'alimentation à 110 ou 220 volts alternatif, un interrupteur de coupure générale 19 à commande manuelle, un fusible de sécurité 20 et une lampe témoin 21. La tension d'entrée est appliquée sur l'enroulement 22 d'un auto-transformateur réglable, lorsque l'interrupteur 19 est fermé. L'une des extrémités de l'enroulement 22 est reliée en permanence aux contacts mobiles d'un premier interrupteur 23 (interrupteur d'alimentation de l'outil) et d'un second interrupteur 24. L'autre extrémité de l'enroulement 22 est reliée, par l'intermédiaire d'un interrupteur à commande manuelle 26 et d'un moteur électrique 27, au contact fixe 28 de l'interrupteur 24. Le moteur 27 entraine une brosse rotative 29 de nettoyage de l'outil.Cette brosse, qui peut être en fil de laiton et avoir un diamètre de un à quelques centimètres, est portée par la face avant du coffret 11, dans une position telle que l'opérateur puisse facilement la mettre en contact avec l'extrémité de l'outil, comme on le verra plus loin. Le curseur 25 de l'auto-transformateur, commandé -par un volant 30 placé sur la face avant du coffret 11, est relié au contact fixe 31 du second interrupteur 23 par l'intermédiaire du primaire 32 d'un transformateur-abaisseur 33. Le secondaire 34 du transformateur 33, dont le point milieu est à la masse, est relié à la prise de raccordement du câble 15. Ce dernier est évidemment choisi assez souple pour ne pas gêner la manipulation de l'outil 10 par l'opérateur. Les interrupteurs 23 et 24 sont placés dans le bloc pédale 12 et se raccordent au coffret en 35 par les conducteurs du câble 16. La pédale 36 est reliée auxcontacts mobiles des interrupteurs 23 et 24 par une tringlerie illustrée schématiquement en figure 2. Comme indiqué plus haut, la pédale doit permettre soit de n'alimenter ni l'outil 10, ni lemoteur27,soit d'alimenter l'outil 10 sans alimenter le moteur 27 (à condition que l'interrupteur 19 soit fermé), soit d'alimenter le moteur 27 (a condition que les interrupteurs 19 et 26 soient fermés) sans alimenter l'outil. Ce résultat peut notamment être. atteint en munissant l'interrupteur 24 d'un ressort 37 de rappel en position de fermeture n'exerçant qu'une force faible et l'interrupteur 23 d'un ressort 38 de rappel en position d'ouverture beaucoup plus énergique. Le ressort 37 est taré de façon que, lorsque la pédale 36 est abandonnée, il ferme l'interrunteur 24 en maintenant ouvert l'interrupteur 23 qui lui est couplé et qu'au contraire, lorsque le pied de l'opérateur repose sur la pédale 36, cette action soit#suffisante pour ouvrir l'interrupteur 24. Le ressort 38 est de son côté taré pour que, dans ces conditions, l'interrupteur 23 reste ouvert. Ainsi, il est nécessaire que l'opérateur exerce une pression supérieure à tne valeur détermi- née sur la pédale 36 pour fermer l'interrupteur 23. Dans le mode de réalisation décrit, l'outil est alimenté aussi longtemps que l'interrupteur 23 est fermé. Il est évidemment possible de monter l'interrupteur 23 dans un circuit de temporisation, de façon que chaque fermeture provoque l'émission vers l'outil d'une impulsion de courant d'intensité et de durée bien déterminées. L'outil 10 représenté schématiquement en figure 3 comporte un tube externe de préhension 39 formant boitier. Ce tube, en général métallique, peut être moleté dans sa partie terminale pour donner davantage de prise à l'opérateur. Le câble 15 pénètre dans le tube vers l'arrière tie l'outil. Les conducteurs qu'il contient se raccordent à des broches 40 portées par une pièce isolante 41 montée dans le tube à un emplacement tel que les broches ne fassent pas saillie hors de l'extrémité avant du tube. L'intérieur du tube est occupé par une résine de moulage qui immobilise les broches. Sur les broches 40 est enfiché un porte-électrode 42 constitué par deux conducteurs rigides de section rectangulaire, en laiton par exemple, isolés l'un de l'autre, par exemple par un film d'isolant synthétique. Dans la masse de résine occupant le tube 39 est ménagé un couloir de passage du porteélectrode, dans lequel sont prévus des trous borgnes de réception des broches 40. Les têtes des conducteurs constituant porteélectrode 42 sont reliées par une électrode 43 en matériau résistant réfractaire (par exemple en alliage à 70% de nickel, 15% de chrome et 8X de fer). Tout autre alliage non mouillable par le matériau de soudage et s'oxydant peu jusqu'à des températures de l'ordre de 9000C conviendrait. Dans l'électrode 43 est ménagé un sillon ou rainure 44 occupant le plan médian de l'outil, destiné à retenir le fil à souder. On peut avantageusement donner à se sillon une forme semi-cylindrique, de profondeur égale ou légèrement inférieure au rayon du fil à souder. L'outil 10 est également muni d'un niveau à bulle sphériaue 45 permettant à l'opérateur de vérifier au'il est pose verticalement. De plus, pour permettre une mise en place précise de l'électrode 43 sur le support, le porte-électrode est muni d'une loupe d'observation 46. Dans le mode de réalisation illustré en figure 3, cette loupe est constituée par une lentille plan-convexe obtenue. en même temps que le support qui coulisse à frottement sur le porte--électrode pour permettre la mise au point. Cet ensemble peut notamment être constitué en résine eooxy transparente. On peut également utiliser tout autre matériau isolant nour constituer le support proprement dit, en le munissant d'une lentille distincte en matériau transparent. L'installation suivant l'invention est mise en oeuvre de la façon suivante. Lorsque l'opérateur veut souder un fil 47 sur un support, il pose le fil à l'endroit convenable et applique l'outil à l'endroit à souder en coiffant le fil à l'aide du sillon. La verticalité de l'outil peut alors être vérifiée au moyen du niveau à bulle 45. Jusque là, l'opérateur a laissé son pied en position de repos, en léger appui sur la pédale 36. Pour souder, l'opérateur appuie à fond sur la pédale 36, alimentant outil par l'intermédiaire du transformateur 33, prévu pour fournir une tension de quelques volts. Dès que l'opérateur voit un ménisque de soudure se former entre le fil et le support (en général une à deux secondes après le début de l'alimentation), il relève le pied. Il reprend ensuite le même processus. Toutes les cinq à dix soudures environ, il relève complètement le pied de la pédale 36 pour actionner la brosse 29, sur laquelle il donne un lèqer mouvement de va et vient à la pointe de l'électrode pour enlever les résidus d'émail brûlé, retenus en particulier par le sillon. Cette opération s'effectue très simnlement, l'avant-bras de l'opérateur étant alors dans la position montrée en tirets sur la figure 1. L'invention est évidemment susceptible de nombreuses variantes de réalisation. De plus, le coffret peut assurer des alimentations supplémentaires, par exemple d'un fer à souder (prise indiquée en 48 sur la figure 2), d'une pince à dénuder thermique, d'une électrode chauffante pour détruire localement les résines de moulage et les vernis, etc. Ainsi, l'installation suivant l'invention permet non seulement d'interconnecter par soudage des composants électroniques à l'aide de fils émaillés de circuits imprimés, mais d'autres travaux, tels que le soudage à plat à refusion de bottier électronique du genre couramment désigné par la dénomination "Flatpack", la réparation de circuits imprimés classiques par bandes de nickel étamé, etc. Il va sans dire que la portée du présent brevet s'étend à de telles variantes, ainsi plus généralement qu'à toutes celles restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Installation de soudage à refusion de fils sur un support, caractérisée en ce qu'elle comprend, en combinaison, un outil manuel à électrode chauffante terminale réfractaire reliant deux organes conducteurs, un coffret d'alimentation de l'outil en impulsions de courant électrique de chauffage et un bloc de commande muni d'une pédale fermant un interrupteur d'alimentation de l'outil lorsqu'elle est soumise à une force dépassant un seuil déterminé, ladite pédale étant également couplée à un interrupteur d'alimentation d'une brosse de nettoya~ qe de l'outil, portée par le coffret, pour alimenter ladite brosse lorsqu'aucune force de mise en action n'est exercée sur la pédale, 2.Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'interrupteur d'alimentation de l'outil est muni d'un premier ressort de rappel, tendant à l'ouvrir, tandis que linter- rupteur d'alimentation de la brosse est muni d'un second ressort de rappel, exerçant une force plus faible que celle du premier ressort, tendant à la fermer, la pédale étant associée aux interrupteurs de façon que 1'interruDteur d'alimentation de la brosse se ferme lorsque la pédale est libérée et que cet interrupteur s'ouvre sans que l'interrupteur d'alimentation de l'outil se ferme lorsque la pédale supporte le poids du pied au repos. 3. Installation suivant la revendication 1 ou 2, carac prise en ce que les orqanes conducteurs et l'électrode, munie d'une rainure de centrage de fil, constituent un ensemble amovible, les organes conducteurs étant munis de moyens d'enfichage sur des broches placées à l'intérieur d'un tube de préhension constituant boîtier de l'outil. 4. Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée par une loupe d'observation de la zone à souder, en matériau isolant, montée à frottement sur les organes conducteurs. 5. Installation de soudage à refusion de fils sur un support, caractérisée en ce qu'elle comprend, en combinaison, un outil manuel muni d'une électrode chauffante terminale en métal réfractaire dans laquelle est pratiquée une rainure de centrage de fil, reliant deux organes conducteurs constituant porteélectrode emboitable dans un tube de préhension constituant bottier de l'outil, une loupe d'observation de la zone à souder montée de façon réglable sur les organes conducteurs, ainsi qu'un coffret d'alimentation de l'outil en impulsions de courant électrique de chauffage et un bloc pédale de commande de l'alimentation de l'outil. 6. Installation suivant la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que le tube de l'outil porte 3 sa partie supérieure un niveau à bulle permettant de vérifier la verticalité de l'outil. 7. Installation suivant la revendication 4, 5 ou 6, caractérisée en ce que la loupe est constituée par une pièce moulée en matière plastique transparente constituant à la fois lentille et support sur les organes conducteurs.