Brevet FR2490129A1 — publié le 19820319

Procédé et installation de contrôle du contact entre des électrodes de soudaae Par résistance et une pièce à souder, et du serrate desdites électrodes sur la pièce. La présente invention concerne un procédé de contrôle du contact entre des électrodes de soudage par résistance et une pièce à souder, et du serrage desdites électrodes sur la pièce, les électrodes étant reliées mécaniquement à un dispositif moteur apte à les rapprocher ou à les éloigner de la pièce et, lorsqu'elles sont à son contact, à les soumettre à une pression de serrage, ces électrodes étant connectées électriquement au secondaire d'un transformateur de soudage abaisseur de tension dont le primaire est connecté à une source d'alimentation en courant par l'intermédiaire de l'impédance contrôlable d'un bloc de commande, ladite impédance pouvant varier, sous l'action d'un signal d'entrée approprié, entre une valeur élevée ou de coupure interdisant le passage du courant de soudage, et une valeur basse pour laquelle le primaire se trouve pratiquement porté à la tension de ladite source d'alimentation et peut alors transmettre au secondaire la puissance nécessaire au soudage. Avant de commander le passage du courant de soudage dans le transformateur, on doit s'assurer naturellement qu'il y a bien contact entre les électrodes et la pièce à souder, mais encore on doit s'assurer que la pression de serrage qu'elles exercent sur la pièce est optimale. Pour ce faire, on met en oeuvre un contact manométrique, mais ce système n'est pas particulièrement fiable et il est la cause d'une perte de temps. Par ailleurs, il convient bien entendu aussi de s'assurer de la disparition complète du contact entre électrodes et pièce avant d'évacuer celle-ci. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes et, à cet effet, un procédé conforme à l'invention, du type général mentionné au début, est, conformément à l'invention, caractérisé en ce que l'on met à profit l'existence d'une tension en aval dudit bloc de commande, lorsque son impédance est à ladite valeur de coupure, et par consé- quent d'une tension résiduelle sur le primaire du transformateur, pour :mesurer en permanence la tension sur ce primaire , en déduire une information sur la présence ou l'absence d'un contact entre les électrodes et la pièce et sur la valeur de la pression de serrage qu'elles exercent sur elle ; et commander le début de l'opération de soudage proprement dite et l'évacuation de la pièce après soudage. L'invention sera décrite plus en détail par la suite, mais on voit déjà que son principe général consiste à obtenir sous la forme de signaux purement électriques les informations nécessaires sur la présence ou l'absence d'un contact entre les électrodes de soudage par résistance et la pièce à souder, et sur la pression qu'elles exercent sur cette pièce. On évite ainsi d'avoir à utiliser un organe de mesure mécanique, on augmente la fiabilité du contrôle, et l'on diminue les temps morts, puisqu'une mesure effectuée selon l'invention donne un résultat instantané et facilement utilisable. On conçoit par ailleurs que la mesure permanente de la tension résiduelle sur le primaire du transformateur traduit la valeur de l'impédance dans le secondaire du transformateur, puisque ses variations sont ramenées sur le primaire, ce qui modifie la valeur de ladite tension résiduelle : une diminution de celle-ci traduira par suite une diminution de l'impédance dans le secondaire du transformateur, et la mise en contact des électrodes avec la pièce, puis l'augmentation de leur pression de serrage. Une augmentation de ladite tension résiduelle traduira au contraire une diminution de cette pression. On pourra ainsi commodément, par observation de cette tension, obtenir sans erreur une information sur la présence ou l'absence et sur la qualité des contacts entre électrodes et pièce, et commander aux instants adéquats le début de l'opération de soudage proprement dite, et l'évacuation de la pièce après soudage. Bien entendu, on met de préférence en oeuvre, pour ce faire, des moyens automatiques. Un procédé conforme à l'invention pourra donc être encore caractérisé en ce que l'on utilise ladite information dans une boucle de contrôle pour : élaborer ledit signal d'entrée approprié de commande de la valeur de ladite impédance contrôlable ; et commander automatiquement des moyens d'évacuation de la pièce. Selon un mode d'exécution préférentiel, un tel procédé pourra encore être caractérisé en ce que, ledit bloc de commande à impédance contrôlable étant, de façon connue en soi, du type à thyristors ou interrupteurs commandés du même genre, on met à profit, pour faire apparaitre ladite tension résiduelle, l'existence d'un courant de fuite dû à la présence d'un circuit de protection desdits thyristors ou analogues. Il n'y a donc pas de disposition spéciale à prendre, dans ce cas, pour l'obtention de ladite tension résiduelle. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuyre du procédé qui vient d'être défini, et comportant, de façon connue, des électrodes de soudage par résistance, des moyens d'amenée et/ou d'évacuation des pièces à souder entre les électrodes, un transformateur de soudage dont le secondaire est connecté auxdites électrodes et le primaire à une source d'alimentation en courant par l'intermédiaire de l'impédance contrôlable d'un bloc de commande, notamment du typé à thyristors ou analogues, lesdites électrodes étant reliées mécaniquement à un dispositif moteur et de mise en pression. Conformément à l'invention, une telle installation est caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit électronique dont les entrées reçoivent des signaux représentatifs de la tension de ladite source d'alimentation en courant, et de la tension sur ledit primaire du transformateur, et dont les sorties fournissent des signaux aptes à commander des organes propres à déterminer le déroulement des différentes phases classiques d'une opération de soudage , notamment ledit bloc de commande , et lesdits moyens d'amenée et / ou. d'évacuation , en des instants prédéterminés et selon une séquence de fonctionnement prédéterminée, ledit bloc de commande à impédance contrôlable étant conçu de manière telle qu'il soit parcouru par un courant de fuite ou de repos avant et après l'opération de soudage proprement dite. Un mode d'exécution de l'invention va maintenant être décrit à titre d'exemple nullement limitatif, avec référence aux figures du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une représentation schématique d'une installation pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à# l'invention ; et - la figure 2 est un diagramme montrant les différentes phases du fonctionnement d'une telle installation lors d'une opération de soudage. Sur la figure 1, on a référencé en 1 deux électrodes de soudage par résistance, et en 2 une pièce à souder supportée par des moyens d'amenée et d'évacuation schématisés en 3. Ces électrodes sont reliées mécaniquement, par une liaison schématisée en 4, à un dispositif moteur et de mise en pression, pouvant comprendre un vérin 5, relié à une ligne d'alimentation en fluide sous pression 6 pourvue d'une électro-vanne de commande de débit 7. Les deux électrodes 1 sont connectées électriquement au secondaire 8 d'un transformateur de soudage abaisseur de tension 9, dont le primaire 10 est connecté à une source d'alimentation en courant 11, par exemple le secteur, par l'intermédiaire d'un bloc de commande 12 à impédance contrôlable. Il peut s'agir notamment, et de façon connue en soi, d'un circuit à thyristors, dont l'entrée de commande, reliée aux électrodes de déclenchement des thyristors, est référencée en 13. C'est donc l'état des signaux envoyés en 13 qui déterminera la mise du bloc de commande à l'état conducteur (impédance faible) ou à l'état bloqué (haute impédance). Comme indiqué plus haut, l'agencement du bloc de commande est tel qu'un courant de fuite le traverse même lorsqu'il est à l'état bloqué, ce qui fait apparaitre une tension résiduelle maximale UTRO sur le primaire 10 du transformateur de soudage 9 (tension maximale avec secondaire ouvert). L'installation comporte enfin un circuit électronique 14, dont les entrées 15 et 16 reçoivent respectivement un signal représentatif de la tension U du secteur, et un si-gnal représentatif de la tension UTR sur le primaire 10. Le circuit 14 comporte une sortie 17 reliée à l'entrée 13 du bloc de commande 12, et susceptible de lui fournir le signal approprié au déclenchement des thyristors, une sortie 18 reliée à l'électro-vanne 7, et une sortie 19 reliée aux moyens d'amenée et d'évacuation 3 ;bien entendu, le circuit 14 est de même agencé pour qu'aux instants voulus apparaissent sur les sorties 18 et 19 des signaux électriques aptes à commander le fonctionnement de l1électro-vanne 7 et desdits moyens 3. Ceci étant, si ZC désigne 1' impédance, à un moment donné, du bloc de commande 12, et ZTR l'impédance du transformateur de soudage 9, on a la relation ZTR dépend de l'impédance propre du primaire, et aussi de l'impédance s du secondaire 8, ramenée au primaire du transformateur. Cette impédance (P varie entre t , valeur de l'impédance du secondaire en circuit ouvert (absence de con tact entre les électrodes 1 et la pièce à souder 2), et f, valeur de l'impédance du secondaire en circuit fermé, lorsqu'il y a contact et que le serrage des électrodes sur la pièce à souder est optimal. Ainsi, fs représente finalement la pression de serrage des électrodes. Or, comme cela ressort des explications données plus haut, ZC n'est pas infinie, meme lorsque le bloc de commande est à l'état bloqué ou non conducteur. Par suite, on voit que l'observation de la valeur de la tension résiduelle sur le primaire 10 donne une indication quant à l'existence ou à l'absence d'un contact entre pièce et électrodes et quant à la valeur de ladite pression qu'exercent les électrodes sur la pièce. C'est donc à partir de cette observation que l'on élaborera les signaux de commande et/ou de contrôle des différentes phases d'une opération de soudage, comme ceci a été représenté schématiquement sur le diagramme de la figure 2. Sur ce diagramme, le temps t est indiqué en abscisses la courbe 20 représente l'évolution de la pression P e des électrodes de soudage 1 au cours de ladite opération, et la courbe 21 l'évolution correspondante de la tension UTR aux bornes du primaire 10 du transformateur 9. La plage 22 représente l'excitation de l'électro-vanne 7, et les plages 23, 24 et 25 respectivement : la durée de la mise en contact des électrodes et de la pièce à souder, avec mise en pression, avant passage du courant de soudage , la durée du soudage proprement dit , et la durée du maintien en contact et du serrage positif des électrodes sur la pièce, après interruption du passage du courant de soudage (maintien). Entre O et ta, l'électro-vanne 7 n'est pas excitée, il n'y a pas contact entre les électrodes l et la pièce 2 et, le circuit du secondaire 8 du transformateur étant donc ouvert, la tension résiduelle UTR mesurée en 16 est maximale et égale à UTRO En ta, une temporisation adéquate du circuit électronique 14 lui fait produire en 18 un signal de sortie propre à exciter l'électro-vanne 7, le vérin 5 du dispositif moteur et de serrage est alimenté, et les électrodes viennent au contact de la pièce à souder. Entre ta et tb, la pression de serrage croit (rampe 2osa) et la tension résiduelle UTR diminue (rampe 21a), du fait de la diminution progressive de l'impédance fs et par suite de l'impédance ZTR En tb, cette impédance a baissé jusqu'à , et la tension résiduelle sur le primaire du transformateur atteint une valeur très faible UTRf, proche de zéro. Ce signal, représentatif d'une valeur de pression de serrage optimale, envoyé au circuit électronique 14, lui fait produire sur sa sortie 17, au temps tc, un signal de déclenchement des thyristors du bloc de commande 12, ce qui fait commencer l'opération de soudage proprement dite, laquelle dure de tc à td. Pendant ce laps de temps, l'impédance #ZC du bloc de commande est très faible, et la tension UTR aux bornes du primaire du transformateur est pratiquement égale à U, tension du secteur. En td, le circuit 14 commande la coupure du courant de soudage mais maintient l'excitation de l'électro-vanne 7, et donc l'alimentation du vérin 5, jusqu'au temps intermédiaire ti (forgeage) A ce moment, l'électro-vanne est désexcitée et la pression de serrage des électrodes 1 sur la pièce 2 commence à diminuer (rampe 20b), mais c'est seulement en te que la tension résiduelle UTR commence à augmenter (rampe 21b), la tension aux bornes du primaire du transformateur étant redevenue pratiquement nulle de td à te, du fait du maintien du serrage après soudage. En tf, la pression des électrodes est revenue à zéro et lorsque la tension résiduelle aux bornes du primaire du transformateur est revenue à sa valeur maximale UTRO, cela traduit la disparition de tout contact entre les électrodes et la pièce (réouverture du circuit du secondaire). Par suite, le circuit électronique 14, recevant cette information par la liaison 16, peut commander par la sortie 19 les moyens d'évacuation 3 de la pièce 2 soudée et un nouveau cycle de soudage peut recommencer de la même manière. On voit qu'une telle installation permet de détecter automatiquement, et par la génération d'un signal électrique correspondant, l'instant auquel la pression de serrage des électrodes est arrivée à une valeur optimale et à partir duquel, par suite, le soudage proprement dit peut commencer, et de même de détecter automatiquement l'instant auquel, après suppression de la mise en serrage des électrodes, leur contact avec la pièce a effectivement disparu, et à partir duquel, par suite, celle-ci peut être évacuée, et le cycle se poursuivre. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVEND ICATtO#S 1. Procédé de contrôle du contact entre des électrodes de soudage par résistance et une pièce à souder, et du serrage desdites électrodes sur la pièce, les électrodes étant reliées mécaniquement à un dispositif moteur apte à les rapprocher ou à les éloigner de la pièce et, lorsqu'elles sont à son contact, à les soumettre à une pression de serrage, ces électrodes étant connectées électriquement au secondaire d'un transformateur de soudage abaisseur de tension dont le primaire est connecté à une source d'alimentation en courant par l'intermédiaire de l'impédance contrôlable d'un bloc de commande, ladite impédance pouvant varier, sous l'action d'un signal d'entrée approprié, entre une valeur élevée ou de coupure interdisant le passage du courant de soudage, et une valeur basse pour laquelle le primaire se trouve pratiquement porté à la tension de ladite source d'alimentation et peut alors transmettre au secondaire la puissance nécessaire au soudage, procédé caractérisé en ce que l'on met à profit l'existence d'un courant de fuite dans ledit bloc de commande, lorsque son impédance est à ladite valeur de coupure, et par conséquent d'une tension résiduelle sur le primaire du transformateur, pour : mesurer en permanence la tension sur ce primaire ; en déduire une information sur la présence ou l'absence d'un contact entre les électrodes et la pièce et sur la valeur de la pression de serrage qu'elles exercent sur elle , et commander le début de l'opération de soudage proprement dite et l'évacuation de la pièce après soudage. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise ladite information dans une boucle de contrôle pour : élaborer ledit signal d'entrée approprié de commande de la valeur de ladite impédance contrôlable ; et commander automatiquement des moyens d'évacuation de la pièce. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, ledit bloc de commande à impédance contrôlable étant, de façon connue en soi, du type à thyristorsou interrupteurs comandés du même genre, on met à profit, pour faire apparaitre ladite tension résiduelle, l'existence d'un courant de fuite dû à la présence d'un circuit de protection desdits thyristors ou analogues. 4. Installation pour la mise en oeuvre d'un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant des électrodes de soudage par résistance, des moyens d'amenée et/ou d'évacuation des pièces à souder entre les électrodes,-un transformateur de soudage dont le secondaire est connecté auxdites électrodes et le primaire à une source d'alimentation en courant par l'intermédiaire de l'impédance contrôlable d'un bloc de commande, notamment du type à thyristors ou analogues, lesdites électrodes étant reliées mécaniquement à un dispositif moteur et de mise en pression, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit électronique dont les entrées reçoivent des signaux représentatifs de la tension de ladite source d'alimentation en courant, et de la tension sur ledit primaire du transformateur, et dont les sorties fournissent des signaux aptes à commander des organes propres à déterminer le déroulement des différentes phases classiques d'une opération de soudage, notamment ledit bloc de commande, et lesdits moyens d'amenée et / ou d'évacuation , en des instants prédéterminés et selon une séquence de fonctionnement prédéterminée, ledit bloc de commande à impédance contrôlable étant conçu de manière telle qu'il soit parcouru par un courant de fuite ou de repos avant et après l'opération de soudage proprement dite.