Brevet FR2454868A1 — publié le 19801121

L'invention concerne une machine à souder en bout par étincelage ou par résistance. L'objet de l'invention se rattache au secteur technique des machines de soudure en général et notamment des machines à souder les lames de couteau à leur manche. Les machines traditionnelles à souder en bout comprennent en général comme on l'a illustré schématiquement aux figures 2 et 3, un bâti A très rigide et de bonne stabilité dimensionnelle, une table B boulonnée sur le bâti et isolée électriquement de celuici, une table mobile C coulissant sur des glissières D isolées électriquement du bâti et de la table fixe B, des porte-électrodes E - F généralement règlabloe en hauteur par rapport aux deux tables, et à l'arrière des électrodes, chaque table porte un bras articulé G par lequel est donné l'effort de serrage (vérin H) de la contre électrode solidaire de ce bras, sur ltélectrode règlable en hauteur, solidaire de la table. De nombreux inconvénients sont présentés par ce type de machine - La position des pièces à souder pour des raisons d'accessibilité, se trouve au-dessus du plan des glissières et à l'avant des axes d'articulation des bras de serrage. Il se crée ainsi, lors du refoulement, un couple de renversement important, s'appliquant aux glissières (figures 2 et 3) Couplé Il, dans un plan vertical, Couple 12 dans un plan horizontal Y-Y; le couple I2 ayant aussi un effet néfaste sur les axes d'articulation des bras de serrage - D'où usure rapide des piè- ces en mouvement et donc mauvais positionnement des pièces à souder. - Pour souder des pièces ayant un axe de symétrie longitudinal et des variations d'épaisseur, la conception de ces machines ne facilite pas la mise en place de dispositifs d1auto-centrage. - L'étincelage de la soudure s'opérant dans le plan de la section, les axes d'articulation des bras de serrage sont constamment soumis à des projections d'étincelles. Il en résulte un encrassement rapide par le dépôt des particules métalliques véhiculées, ainsi qu'une usure rapide de ces articulations. - Pour la soudure en automatiquew l'alimentation et l'évacuation des pièces doivent s'opérer à l'ayant de la machine, ce qui complique les dispositifs de transfert. La machine selon l'invention ne présente pas ces inconvénients et apporte de notables avantages, en ce sens qu'elle est de construction et d'utilisation simplifiées, qu'elle supprime tous efforts anormaux générateurs de couples et d'usure, ce qui améliore la fiabilité et la rentabilité de la machine et la qualité du produit, qu'elle permet d'une manière rationnelle, l'alimentation à l'avant de la machine et l'évacuation à l'arrière, qu'elle facilite les opérations ultérieures par la constance dimensionnelle. La machine est remarquable en ce qu'elle est constituée par un bâti allégé et que tous les éléments, glissières, chariot fixe, chariot mobile, organe de serrage, commande d'avance et pièces à souder, sont situés, dans un même plan vertical. De plus, tous les éléments sont répartis symétriquement, par rapport à l'axe de l'effort de refoulement. Cette construction contribue à l'annulation de tous les couples de renversement. Les organes de la machine ne sont soumis qu'à des forces (extension ou compression). Ces caractéristiques et d'autres ressortiront de la description qui suit. Pour fixer l'objet de l'invention sans toutefois le limiter dans les dessins annexés La figure 1 est un schéma de principe d'une machine à souder en bout par étincelage. Les figures 2 et 3 sont des vues schématiques illustrant une machine à souder en bout de type classique. La figure 4 est une vue schématique illustrant le principe de la machine à souder en bout selon l'invention, avec le montage des colonnes et la répartition des efforts sur le bâti. La figure 5 est une vue en coupe considérée suivant la ligne 5-5 de la figure 4. Les figures 6 et 7 sont des vues en coupe longitudinale illustrant la machine selon l'invention et notamment le montage des chariots sur les glissières et le serrage des pièces par les électrodes (figure 7) ou le desserrage des pièces (figure 6). Les figures 8 et 9 sont des vues d'ensemble illustrant la machine à souder et notamment l'avancement du chariot mobile, soit: position de départ ou de recul maximum du chariot mobile (figure 8) et position de fin d'étincelage (figure 9). La figure 10 est une vue en coupe considérée suivant la ligne brisée 10-10 de la figure 8 illustrant notamment le moyen de commande d'avance du chariot mobile. La figure il est une vue en coupe considérée suivant la ligne 11-11 de la figure 6, montrant le montage des organes de commande des électrodes ou mors de serrage. Les figures 12 et 13 illustrent schématiquement le positionnement d'une lame et d'un manche de couteau qui doivent être assemblés par soudure en bout. La figure f2 représentant les éléments avant étincelage et la figure 13 illustrant la position après étincelage et forgeage. Afin de rendre pls concret l'objet de l'invention, on le dé crit maintenant sous une forme non limitative de réalisation illustrée aux figures des dessins. On voit B la figure 1, le schéma de principe d'une machine à souder en bout par résistance ou par étincelage qui comprend es sentiellement un bâti a sur lequel est fixée une des pièces à souder b serrée entre deux mors c d'amenée du courant. Un chariot d coulissant sur le bâti, port. l'autre pièce à souder e serrée entre detx autres mors f d'amenée du courant, et un mécaniste de avance q assure les déplacements du chariot mobile.Un transformateur h est interposé entre secteur et lesiors de serrage pour permettre l'étncelage ou soudure des extrémités des pièces par rapprochement, et l'assemblage ou forgeage par pression sup pl#m.ntaire après mise en température des extrémités par le courant de forte intensité. La Machine à souder en bout selon l'invention dont le principe est illustré aux figures 4 et 5, est conçue de manière & éviter i inconvénients des machines classiques, notamment la création de couples de renversement au refoulement. Pour cela (figures 4 et 5), les glissières 5 et 6 , les chariots fixe et mobile 1 et 2 ainsi que les électrodes de serrages 3 et 4 sont situés qiétriquement par rapport à l'effort de refoulement et sur le même plan vertical défini par les deux glissières. Le déplacement du chariot mobile est commandé par un bras 8 dont une extrémité constitue le point d1 articulation 9 solidaire du bâti 7. La partie médiane est reliée en 10 au chariot mobile et ltextré- mité opposée coopère avec un dispositif d'avance Ail solidaire du bâti et situé dans le même plan vertical. On décrit maintenant une réalisation concrète de la machine en se référent aux figures 6 8 12 il des dessins. Le bâti 7 est constitué d'un cadre en profilé traversé par deux colonnes cylindriques 5 et 6 isolées électriquement par rapport au bâti et protégées de$ > rojections d'étincelles par des soufflets et tubes acier. A une extrémité du bâti est boulonné le chariot fixe 1 isolé électriquement par rapport au bâti et aux colonnes. Cette fixation est assuré par le blocage des colonnes, qui, de plus, place le bâti en précontrainte (figure 4). Le chariot mobile 2 coulisse sur les colonnes pa#'intermédiaire de guides i billes 12. Sur chaque chariot est monté un système de pince q auto-centrage (principe d'articulation à genouillère) qui reçoit les électrodes de serrages 3 et 4. Lorsque le serrage des pièces à souder P1 et P2 est réalisé, il faut opérer la soudure par étincelage puis forgeage (figure 5). Pour celå, l'avance du chariot mobile est commandée, par un double levier 8 longeant le chariot mobile de part et d'autre. Ce levier est articulé en 9, b la partie supérieure du bâti d'une manière réglable longitudinalement. Dans sa partie médiane, il entraîne le chariot mobile par l'intermédiaire de l'axe 10 (appartenant au chariot mobile) et de la lumière Sa (appartenant au levier). A sa partie inférieure, le levier comporte un galet 28 destiné prendre un appui constant par un organe élastique ou un vérin 29 contre une came 30 entraînée de préférence, mais non limitF1- ment par un vérin rotatif31 (figure 10). Le profil de la came correspond k une approche rapide (secteur 30a), i une période d' étincelage (section 30b donnant un mouvement rectiligne uniformément accéléré au chariot mobile, à une période de forgeage et de maintien (secteur 30c). Cet ensemble bâti, colonnes, chariots, levier, système de commande d'avance, est posé sur un "support de bâti" 7a dont le rôle est de surélever l'ensemble et d'abriter les éléments, tels que le transformateur, le matériel pneumatique... Comme on le voit à la figure 9, la came est entraînée en rotation selon flèche f2, ce qui conduit le bras 8 i pivoter selon flèche f3 (Pivotement inférieur & 2 degrés pour la soudure d'un couteau). On voit d la figure 4, la répartition des efforts, à savoir les forces Ml, M2 sur le bits par l'intermédiaire des colonnes 5 et 6, dont la résultante M sur le chariot 1 représente l'effort de refoulement, et les réactions R1 - R2 qui sont égales å M. Dans l'exemple illustré, les pièces à souder en bout sont constitubes par une lame de couteau et son manche. Leurs formes et leurs actions conduisent à les positionner dans des électrodes 24 - 25 présentant des empreintes 24a - 25a aux extrémités. D' autrepart, on peut aisément prévoir une alimentation auto matique en avant de la machine (goulottes, magasins...), ainsi qu'une évacuation automatique i l'arrière (mécanique ou par éjec- tion à air comprimé) ou, inversement, une alimentation à ltarriè re et une évacuation à l'avant. On n'a pas décrit les éléments de production, de conversion et de conduction de courant, étant entendu qu'ils sont bien classiques et connus de l'homme de l'art. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne - La simplification des éléments de la machine, notamment le bâti, les mécanismes de commande et de serrage autorisant un gain de poids et d'encombrement, donc un fiv de revient intéressant. - La fiabilité de la machine par l'alignement des divers organes sur un même plan et l'application de l'effort dans l'axe des pièces p souder qui évitent les couples de renversement néfastes à la tenue des pièces. - La facilité de prévoir un dispositif d'auto-centrage des pièces axant un axe de symétrie longitudinal. - Le dégagement libre des étincelles qui ne viennent pas se coller sur des organes en mouvements. - La facilité d'adaptation d'une alimentation et d'une évacuation automatique, du fait que les électrodes de serrage sont accessibles aussi bien å l'avant qu'à l'arrière de la machine. - La meilleure qualité des produits soudés (alignement automatique des pièces), facilitant les opérations ultérieures sur les produits (affûtage, polissage..). L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiquées ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS -1- Machine i souder en bout par étincelage ou résistance, caractérisée en ce qu'elle est constituée par un bâti allégé, deux glissières cylindriques supportées par le bâti, un chariot fixé au bâti et portant des électrodes, des moyens de serrage des pièces à souder, constitués de préférence au moins pour partie par les dites électrodes, un chariot mobile coulissant sur les glissières et portant des électrodes ou mors de serrage des pièces à souder, un dispositif de commande d'avance du chariot mobile vers le chariot fixe, assurant l'étincelage et le forgeage ou refoulement des extrémités des pièces des moyens d'amenée du courant aux électrodes, et les moyens de positonnement des pièces à souder les glissières, les chariots, les électrodes et leur moyen de commande de serrage étant dans un même plan vertical du bâti. -2- Machine suivant la revendication 1 caractérisée en ce que les électrodes ou mors de serrage des pièces & souder sont portées en bout de leviers inférieur et supérieur articulés dans leur partie médiane sur un axe solidaire des chariots fixe et mobile et dont les extrémités arrières sont reliées à articulation libre h des biellettes elles-mêmes articulées sur un manchon dont la partie arrière est reliée & un organe de commande tel que la tige de piston d'un vérin double effet, tandis que la partie avant est reliée q une tige coulissant dans un palier fixe des chariots fixe et mobile ;; les axes d'articulation des leviers ainsi que le manchon et ses tiges de liaison étant situés sensiblement dans l'axe de symétrie longitudinal des pièces d souder pour assurer un serrage symétrique en #to-centrage. -3- Machine suivant la revendication 12 caractérisée en ce que le chariot mobile coulisse sur les glissières supérieure et inférieure par l'intermédiaire de douilles & billes ou organes similaires ; des soufflets de protection étant interposés entre le bâti et le chariot mobile. -4- Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le chariot mobile est commandé en translation par au moins un bras vertical articulé & la partie supérieure sur le bâti, coopérant avec le chant mobile par au oins un axe traversant une ouver- ture ovalisée du bras, et dont l'extrémité inférieure est reliée au moyen d'avance du chariot mobile vers le chariot fixe. -5- Machine suivant les revendications 1 et 4 ensemble, caractérisée en ce que le moyen d'avance du chariot mobile vers le chariot fixe est constitué par une came entraînée en rdation par un vérin rotatif de préférence ; un galet ou organe similaire porté par le bras vertical, étant en appui constant par moyen élastique ou vérin, contre le profil de la came. -6- Machine suivant les revendications 1, 4 et 5 ensemble, carac térisée en ce que la came a un profil comprenant une cavité de logement du galet d'appui au départ suivie d'un grand secteur en excentration progressive correspondant à l'avance du chariot mobile vers le chariot fixe et à la phase d'étincelage ou de soudure et d'un petit secteur en saillie correspondant à la phase de for geage ou refoulement des extrémités des pièces. -7- Machine suivant la revendication 4, caractérisée en ce que 1' articulation du ou des bras verticaux sur le bâti est réglable longitudinalement par un système à vis ou similaire e #- Machine suivit la revendication 1, appliquée à la soudure en bout d'une lame de couteau avec son manche, caractérisée en ce qu des matrices à cavités et/ou portées d'appui des lames et des man cnes, sont fixées sur les électrodes des leviers inférieurs des chariots fixe et mobile, pour positionner les lames et les man cnes qui sont amenés manuellement ou de manière automatique à 1' avant de la machine et évacuées de même à l'arrière ou interse- ment.