Brevet FR2464781A1 — publié le 19810320

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Michel HEBERT, est relative à une pince de soudure asservie. Les pinces de soudure, couramment utilisées sur les robots de soudure dans la construction automobile, fonctionnent grâce à un distributeur à tiroir qui agit par tout ou rient Pour l'instant, il nty a que deux positions possibles pour les mâchoires d'une pince : ou elles sont ouvertes ou elles sont fermées et ce sont deux positions invariables. En pratique, on envoie de l'air comprime dans un surpresseur qui comprime de l'huile qui, à son tour, est envoyée dans le vérin pour le déplacer dans un sens ou dans l'autre et commander soit lsouverture, soit la fermeture de la pince0 Le temps de montée en pression à l'intérieur du vérin de commande est relativement long et comme le système de contrôle de pression est peu précis, on ssst sûr qu'à 20 ou 30 % près que la bonne pression est établie, on #ajoute une temporisation pour laisser la pression s'établir.Une électrovalve ouvre l'air comprimé pour déclencher la montée en pression de lahuile dans le surpresseur et ce nsest que 180 millisecondes après que l'on peut envoyer la soudure. Le contrôle s'effectue par tout ou rien par le fait qu'un relais se colle à partir d'une certaine valeur de pression d'huile et ce capteur de pression actuellement utilisé est peu satisfaisant car d'une pré cision insuffisante. Un bon capteur de pression coûte cher. Si l'on considère qu'une pince effectue jusqu'à quatre-vingts points de soudure par cycle, on voit que le robot, qui est équipé d'une telle pince, fonctionne finalement à un rythme assez lent, rythme ralenti par le temps perdu à llouverture et à la fermeture de la pince ainsi qusà l'établis- sement de la pression0 En outre, une pince de soudure comprend essentiellement comme éléments actifs deux électrodes dont il convient de surveiller le degré dsusure pour savoir quand il devient opportun de les limer ou de les changer. Sinon les électrodes se matent, la surface en contact avec la tole augmente et le travail exécuté est de mauvaise qualité. Dans la recherche d'un gain de temps, l'utilisation dsune pince classique de type oléopneumatique présente les inconvénients dtavoir des temps d'ouverture et de fermeture, des temps de montée en pression et de chute de pression trop importants. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. Suivant un premier aspect, la présente invention concerne une pince de soudure asservie du type comportant un vérin d'entralnement d'un des bras de la pince par rapport à l'autre bras, remarquable en ce qu'elle utilise une servovalve pour la commande du vérin et un capteur de position angulaire pour déterminer à tout moment l'angle fait par les bras de la pince et, par conséquent, l'écartement de ses électrodes. Avantageusement, la pince de soudure asservie suivant la présente invention est associée à un microcalculateur de pilotage. Suivant une caractéristique de réalisation, le microcalculateur comporte une mémoire qui contient la valeur d'écartement des électrodes de la pince et il compare en permanence cette valeur à celle lue et transmise par le capteur de position angulaire, si bien qu'il en déduit une valeur d'erreur et envoie une valeur de courant de correction à un générateur de courant pilotant ladite servovalve. Suivant un second aspect, la présente invention concerne un procédé d'utilisation d'une pince de soudure asservie possédant tout ou partie des caractéristiques décrites ci-dessus, procédé remarquable en ce qutil comporte un calage automatique du zéro d'ouverture des électrodes au début de chaque cycle de soudure. Avantageusement, le microcalculateur envoie l'ordre "demande soudure" à l'équipement électrique annexe ad hoc lorsqu'il constate une déformation des bras de la pince par l'intermédiaire du capteur de position angulaire. Avantageusement encore, le microcalculateur peut être équipé d'une alarme avertissant que l'état d'usure des électrodes nécessite leur changement. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui suit et qui ntest donnée qu'à titre d'exemple. A cet effet, on se reportera au dessin joint, illustrant de façon schématique un mode de réalisation non limitatif du dispositif suivant l'invention. Suivant la représentation de la figure unique ci-jointe, une pince à souder asservie en position comprend par hypothèse un bras mobile 4 et un bras fixe 5. Le bras mobile 4 est entraîné en rotation autour de l'articulation 3 de la pince par la tige 2 d'un vérin hydraulique 1. Une crémaillère qui n'a pas été représentée et qui est solidaire de la tige 2 du vérin hydraulique entralne en rotation un pignon qui est solidaire de l'axe de rotation d'un capteur de position angulaire 7 qui donne en permanence l'angle que font entre eux le bras mobile 4 et le bras fixe 5 de la pince. Suivant l'invention, le vérin hydraulique 1 est piloté dans les deux sens par une servovalve 8 qui reçoit un courant positif ou négatif d'un générateur de courant 10 commandé par un microcalculateur il qui reçoit en permanence les informations fournies par le capteur de position angulaire 7 par un conducteur 13. Le microcalcu lateur Il contient dans sa mémoire RAM 12 la valeur d'écartement des électrodes 9 de la pince à souder. Il compare cette valeur à celle lue et transmise par le capteur de position angulaire 7.Il en déduit une valeur d'erreur qui, multipliée par un gain K, donne la valeur du courant de correction qu'il envoie sur le générateur de courant 10. Le chargement de la valeur d'écartement des électrodes 9 de la pince à souder dans la mémoire RAM 12 peut être effectué en parallèle par les entrées logiques 14 du microcalculateur 11. Il peut être également effectué en utilisant sa liaison série 15. Cette liaison série permet la communication avec un robot, une commande centralisée ou tout autre système disposant lui-meme d'une liaison série. En émettant un ordre "demande soudure", le microcalculateur commande l'ouverture de la servovalve 8, ce qui revient à alimenter le vérin 1 avec le débit maximal dans le sens de la fermeture de la pince. Les électrodes 9 de la pince se ferment pour atteindre une position définie, d'une part, par le contact entre les deux électrodes et, d'autre part, par la pression maximale sur le vérin. Lorsqu'un seuil de position est atteint et détecté par le microcalculateur 11 par l'intermédiaire du capteur de position angulaire 7, le microcalculateur envoie l'ordre de souder à un coffret de soudure. A la fin du cycle de soudure, le coffret répond au microcalculateur qui commande le débit maximal d'ouverture de la servovalve 8. La pince s'ouvre pour atteindre la valeur d'ouverture programmée.Avant d'atteindre cette valeur, la pince passe par un second seuil de position qui est détecté par le microcalculateur. Ce dernier envoie alors un ordre qui peut commander le déplacement du robot ou de la machine sur lequel est installée la pince de soudure pour aller exécuter une autre soudure un peu plus loin et ainsi de suite de place en place. Les électrodes de la pince à souder s'usent. La position zéro correspond au contact sous pression des électrodes au point que dans cette position, les bras 4 et 5 de la pince à souder sont incurvés vers l'intérieur. Au fur et à mesure de l'usure, la position zéro va s'écarter de la position pince fermée. Pour remédier à cet inconvénient, une procédure de recalage automatique de la position zéro est programmée dans le microcalculateur 11. Avec le système illustré au dessin, la distance entre les électrodes 9 peut être réglée à la valeur minimale compatible avec les obstacles à éviter pendant le déplacement de la pince d'un point de soudure au suivant. Cette distance étant réglable à sa valeur minimale, le temps de fermeture de la pince jusçutà ce que ses électrodes soient en contact et son temps d'ouverture peuvent être minimaux. Le vérin 1, actionnant la pince, est piloté par une servovalve 8 qui permet de le stabiliser à l'ouverture demandée. La servovalve apporte un débit élevé, ce qui permet un mouvement rapide de la pince. La servovalve assure une montée rapide en pression et, de cette manière, la pression correcte nécessaire au soudage est rapidement atteinte. De mebme à l'ouverture, la chute de pression est rapide. Le contrôle de pression est amélioré tout au long de l'opération dans la position fermée, les électrodes de la pince sont en contact et la pression est maximale sur le vérin i. Les bras 4 et 5 fléchissent sous l'effort. Au fur et à mesure que la pression dans le vérin 1 diminue et avant que les électrodes ne s'écartent effectivement, le capteur 7 enregistre un déplacement angulaire qui correspond à la détente des bras 4 et 5. On a ainsi la possibilité d'associer l'évolution de la position angulaire à celle de la pression. Sur la pince actuelle, la montée en pression est divisée en 17 incréments de position. Le microcalculateur il pilote la servovalve 8. Il contrôle le capteur de position angulaire 7. Il reçoit les ordres de ltopérateur par ses entrées 14 ou 15 ou bien il émet des informations : soit sous forme de "contacts secs", soit par sa liaison série 15. Le microcalculateur effectue une analyse permanente de ltensemble du dispositif et peut en signaler les défauts. Il permet un rattrapage d'usure automatique des électrodes à chaque cycle robot, machine et signale quand les électrodes 9 doivent être changées. Les avantages du système décrit ressortent clairement de ce qui précède et se traduisent par un gain de temps considérable. Avec une pince classique utilisant un surpresseur, il faut compter 180 millisecondes à partir du début du cycle avant de transmettre l'ordre "demande soudure" à l'équipement électrique annexe, alors qu'avec la pince suivant l'invention ce temps est réduit à 20 secondes. On peut dire qu'avec la pince suivant la présente invention le temps de montée en pression du vérin est réduit dans le rapport de 5 à 1. On gagne du temps en limitant l'ouverture des électrodes à une valeur judicieuse. La servovalve bénéficie d'un temps de réponse très court entre le moment où l'on demande un débit et le moment où il s'établit. La servovalve établit un équilibre permanent autour du vérin grâce à la lecture permanente de position angulaire des bras de la pince à l'aide du capteur 7. C'est en cela que consiste l'asservissement qui réduit les temps de réponse. On tire avantage de la déformation des bras 4 et 5 de la pince de soudure pour éviter l'utilisation d'un capteur de pression, instrument peu précis dans la mesure où il est bon marché. REVENDICATIONS 1 - Pince de soudure asservie du type comportant un vérin d'entralnement d'un des bras de la pince par rapport à l'autre bras, caractériséeen ce qu'elle utilise une servovalve (8) pour la commande du vérin (1) et un capteur de position angulaire (7) pour déterminer à tout moment l'angle fait par les bras de la pince (4, 5) et, par conséquent, l'écartement de ses électrodes (9). 2 - Pince de soudure suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est associée à un microcalculateur (11, 12) de pilotage. 3 - Pince de soudure suivant la revendication 2, dans laquelle une mémoire est associée au microcalculateur, caractérisée en ce que la mémoire (12) contient la valeur d'écartement des électrodes (9) de la pince et en ce que le microcalculateur compare en permanence cette valeur à celle lue et transmise par ledit capteur de position angulaire (7), si bien qu'il en déduit une valeur d'erreur et envoie une valeur de courant de correction à un générateur de courant (10) pilotant ladite servovalve. 4 - Procédé d'utilisation d'une pince de soudure asservie suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on procède à un calage automatique du zéro d'ouverture des électrodes (9) au début de chaque cycle de soudure. 5 - Procédé d'utilisation d'une pince de soudure asservie suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le microcalculateur (11) envoie l'ordre "demande soudure" à l'équipement électrique annexe lorsqu'il constate une déformation des bras de la pince par l'intermédiaire du capteur de position angulaire (7). 6 - Procédé d'utilisation d'une pince de soudure asservie suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le microcalculateur (11) est équipé d'une alarme avertissant que l'état d'usure des électrodes (9) nécessite leur changement.