Brevet FR2397263A1 — publié le 19790209

La près ente invention se rapporte aux techniques-de soudage électrique par points qui consistent comme on le sait, à faire passer pendant un temps relativement court un courant électrique d'intensite suffisamment élevée entre deux pièces à souder, supposées -conductrices, pour développer un échauffement suffisant et obtenir une soudure par fusion locale des métaux en présence. On utilise couramment à cet effet des soudeuses électriques dont l'essentiel du circuit est composé d'un transformateur dont le primaire reçoit l'énergie électrique du réseau et dont le secondaire, qui travaille à basse tension et à forte intensité, vient pratiquement se fermer en court-circuit sur les deux pièces destinées à être soudées. Pour certaines applications particulières, les soudeuses électriques disponibles sur le marché ne sont pas d'un emploi commode, car elles ont une puissance électrique trop grande ou trop petite, et la gamme comprise entre 30 et 300 Joules effectifs est mal représentée à l'heure actuelle. Or, pour des applications telles que les soudures de thermocouples sur des parois, ou la fixation d'éléments chauffants par soudure de bandes de clinquant en acier inoxydable, il faut précisément travailler dans cette gamme dténergie avec des courants de soudure parfaitement définis. La présente invention a précisément pour objet une soudeuse électrique par points à énergie contrôlée qui répond mieux aux exigences de la pratique dans ce domaine tout en conduisant à un ensemble de faible poids et d'encombrement réduit. Cette soudeuse, du genre de celles qui comportent un circuit alimenté en courant alternatif par un transformateur dont le secondaire se ferme sur les pièces à souder, se caractérise en ce que le circuit primaire dudit transformateur est commandé par un relais statique a photocoupleur conçu pour se fermer automatiquement au zéro de tension et s ouvrir au zéro de courant, le temps de fermeture dudit relais étant déterminé par la réception d'une impulsion d'amorgage emise par une horloge et calibrée de façon réglable en durée. On aperçoit immédiatement à partir des caractéristiques principales énumérées ci-dessus#, les avantages que peut présen- ter une telle soudeuse. En effet, l'emploi d'un relais statique à thyristors à commande par photocouplage et conçu de fabrication pour se fermer automatiquement au zéro de tension et s'ouvrir au zéro de courant, permet d'avoir un courant de soudure comportant un nombre entier de périodes du secteur et d'éviter tous les effets de claquage selfique qui se produisent de temps à autre inévitablement lorsque la fermeture du circuit et coupure du courant ont lieu de façon aléatoire. par ailleurs, l'utilisation, pour commander le temps de fermeture de ce relais statique, d'une impulsion d'amorgage calibrée et délivrée par une horloge permet de regler avec précision la durée du courant de soudure et par con séquent l'énergie dégagée sous forme de chaleur pendant la soudure sur un point déterminé. A ce sujet, il faut garder en mémoire le fait que le secondaire du transformateur de la soudeuse travaillant pratiquement en court-circuit, et a une tension constante qui est imposée par le rapport de transformation du transformateur abaisseur de tension alimenté par le réseau, l'intensité et la tension donc la puissance du circuit secondaire de soudage sont imposées ; il en résulte que le seul facteur sur lequel on puisse jouer pour xegler llenergie de chauffe de la soudeuse lors de chaque point de travail est le temps de passage du courant de soudure, ce qui est parfaitement réalisé ici en contro- lant, a l'aide d'un réglage de l'horloge en soi classique, la largeur, c'est- & dire la dure T de l'impulsion d'amorçage pendant laquelle a lieu la fermeture du relais statique a photocouplage. Un autre avantage important, en ce qui concerne la sécurité de l'opérateur, tient au fait qu'il n'existe pas de liaison électrique entre le réseau d'alimentation du transformateur et le relais statique, l'isolation électrique entre ceuxci étant de l'ordre de 2000 V. Selon une autre caractéristique également intéressante de la présente invention, l'horloge elle-même délivrant les impulsions d'amorçage est commandée par l'intermédiaire d'un dispositif anti-rebond lors de la fermeture d'un contact qui peut être de type manuel (bouton poussoir) ou a pédale. Ceci est très important car lorsque, comme il arrive souvent, le temps de soudure est inférieur au temps pendant lequel l'opérateur maintient fermé le contact du bouton poussoir, l'impulsion de commande résultant de la fermeture dudit contact peut provoquer l'emis- sion involontaire d'une deuxième impulsion d'amorçage au moment où l'opérateur ouvre le circuit de la pédale ou du bouton poussoir, c'est-à-dire au moment qui correspond à l'apparition du front de descente de l'impulsion de commande.Grâce a la pré- sence de ce dispositif anti-rebond d'un type en soi connu, cet inconvénient est totalement écarté et les impulsions d'amorçage ne sont délivrées par l'horloge qu'au moment de l'apparition du front de montée d'une impulsion de commande. La commande du relais statique à photocoupleur et à thyristors peut intervenir de différentes façons en soi classiques ; selon l'invention toutefois, il apparaît judicieux de commander la fermeture et l'ouverture du circuit électrique d'alimentation du dispositif photoémetteur du relais (en général une photodiode? -l'aide d'un relais électromécanique classique qui -reçoit -les impulsions de commande et manoeuvre un interrupteur situé en série dans ce circuit électrique.Compte tenu de l'intensité du courant électrique a couper, le choix d'un relais à thyristors a'impose pratiquement et, pour obtenir un fonctionnement par tout ou rien (circuit ouvert ou circuit fermé), on utilise avantageusement un circuit comprenant deux thyristors montés -t#te-b-êche en parallèle. De toute #façon, l'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit d'un exemple de mise en oeuvre de la soudeuse électrique par points a énergie contrôlée, description qui sera faite à titre illustratif et non limitatif en se référant à la figure unique ct-jointe. Sur cette figure, on a représente les circuits primaire et secondaire Za et lb du transformateur abaisseur 1 alimenté en 2 par le secteur alternatif à 220V et 50 périodes. Le rapport de transformation du transformateur 1 est choisi pour obtenir une tension de soudure aux bornes du circuit secondaire lb de l'ordre de 2V. On voit sur la figure le support métallique conducteur 3 sur lequel on veut souder un ruban d'acier inoxydable 4 préalablement découpé sous forme de ruban pour fixer un fil (non represente). Dans le mode de réalisation décrit sur la figure, le support 3 est mis à la masse et le circuit électrique se fermer sur les pièces 3 et 4 respectivement au moyen d'une pince à ressort 22 fixée sur le support 3 et d'une pointe en cuivre 5 appliquée sans pression exagérée sur le ruban 4. Conformément à l'invention, un relais statique 6 qui comprend un photoémetteur -7, un photorécepteur 8 agissant sur le circuit de commande de deux thyristors 9 et 10 montés tête- bêche en parallèle, est monté dans le circuit primaire la du transformateur 1. Le photoémetteur 7 qui est généralement une photodiode est Iui#même situé dans un circuit d alimentation à courant continu -11 comportant en série un interrupteur 12 manoeu vré par un relais électromagnétique 13.Le relais électromagnétique 13 est alimenté à travers la ligne 14 par l'horloge 15 qui délivre sur la ligne 14 des Impulsions d'amorçage telles que 16 dont la durée T est réglable à l'aide d'un système potentiométri- que 17. Dans une réalisation préférée de l'invention, donnée à titre d'exemple, la durée T des impulsions de commande de llhor- loge 15 pouvait avarier de 5/i00ê à 5/1Oe de seconde. L'horloge 15 reçoit par la ligne 19 et un dispositif anti-rebond à circuit intégré 20 des impulsions de commande dont l'une 18 a été représentée sur la figure.Les impulsions 18 sont engendrées par la fermeture d' un contact SI qui peut être par exemple un bouton poussoir manuel ou une simple pédale. Ce dispositif anti-rebond peut être d'un genre quelconque en soi connu, mais on utilise avec satisfaction à cat effet par exemple le dispositif commercialisé par la société SESCOSEM sous la référence ESM 168.Ouant au relais statique 6 qui démarre automatiquement au zéro de tension pour s'arrêter au zéro de courant, il est avantageusement constitué par le relais vendu par la firme IMTERNATIONAL RECTIFIER sous la référence D 2425. Le fonctionnement de l'ensemble du système est alors facile à comprendre et peut se résumer comme suit. Lorsque la fermeture du contact 21 engendre une impulsion de commande 18, le front de montée de cette impulsion 18 déclenche à son tour l'horloge 15 qui émet sur la ligne 14 une impulsion d'amorçage 16 d'une durée T préalablement réglée à l'aide du potentiomètre 17. Cette impulsion T aensibilise le relais 13 qui ferme l'interrupteur 12 du circuit 11 et maintient dans son état d'emet- teur lumineux la photodiode 7.La lumière émise pendant la durée T de l'impulsion 16 par le photoémetteur 7 sensibilise le photorécepteur 8 qui actionne à son tour les thyristors 9 et 10 et ferme le circuit primaire la du transformateur 1 pendant un temps égal à T, à une période près du réseau alternatif En effet, le déclenchement précis du courant dans le circuit primaire la a lieu lors du premier passage au zéro de la tension du secteur 2 qui suit immédiatement le front de montée de l'impulsion 16 ; de façon identique, la coupure du courant dans ledit circuit la a lieu lors du premier passage au zéro du courant qui suit immédiatement le front de descente de l'impulsion 16. De cette façon, le courant de soudure - donc l'énergie de chauffe - est rigoureusement contrôlé et contient un nombre entier de périodes du réseau. On a pu réaliser ainsi avec de très bons résultats des soudures de rubans de clinquant en acier inoxydable sur des supports métalliques eux-mêmes en acier inoxydable tels que des réservoirs ou des tuyauteries, ces soudures étant destinées au montage de fils de thermocouples ou de résistances chauffantes. L'intensité du courant de soudure secondaire atteignait 300 A, ce qui correspond, avec une tension de 2 V, à une puissance de 600 W efficaces REVENDICATIONS 1. Soudeuse électrique par point à énergie contrôlée, du genre de celles qui comportent un circuit alimenté en courant alternatif par un transformateur dont le secondaire se ferme sur les pièces à souder, caractérisé en ce que le circuit primaire dudit transformateur est commandé par un relais statique à photocoupleur conçu pour se fermer automatiquement au zéro de tension et s'ouvrir au zéro de courant, le temps de fermeture dudit relais étant déterminé par la réception d'une impulsion d'amorçage émise par une horloge et calibrée de façon réglable en durée. 2. Soudeuse électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'horloge est déclenchée, lors de chaque point de soudure, par une impulsion de commande transmise par l'intermédiaire d'un dispositif anti-rebond. -3, Soudeuse électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'impulsion d'amorçage maintient fermé pendant toute sa durée, par -l'intermédiaire d'un relais électromécanique, le circuit a' alimentation de la source lumineuse du photocoupleur du relais strttgue, 4. Soudeuse électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le relais statique à photocoupleur est un relais à deux thyristors montes teete-beche en parallèle. -5. Soudeuse électrique selon la revendication 1, caractérisée en ce que la durée des impulsions d'amorçage est réglable de 5/100è à 5/10è de seconde.