Brevet FR2504043A1 — publié le 19821022

Dispositif électronique de securité notamment pour machines souder La presente invention est relative à un dispositif electronique de securite et concerne plus particulierement un tel dispositif pour machines à souder. Les installations de soudage comportent généralement des moyens de contrôle de la séquence de soudage et, notamment, du temps de serrage et du temps de soudage. Toutefois, les moyens de contrôle utilisés actuellement ne permettent pas toujours de détecter ou d'integrer tous les défauts susceptibles d'influer sur les paramètres précités et surtout pas suffisamment vite pour éviter une soudure défectueuse. Sur une chaîne d'assemblage de caisses de véhicules, de tels défauts, t#ouchant notamment d la duree de soudure, peuvent se traduire par la dEtSrioration de la caisse et des électrodes de soudure, en particulier lorsque la caisse vient å être entraînée avant ltécartement de ces dernieres. L'invention a essentiellement pour but de remédier aux inconvenients précités, en proposant un dispositif électronique de sécurité disposé entre un circuit basse tension et un circuit de puissance alimentant la machine en tension alternative de période T à travers des commutateurs de puissance tels des ignitrons, des thyristors ou des triacs, caractérisé en ce qu'il comporte deux coupleurs opto-electroniques dont les parties diodes sont branchées respectivement aux bornes du circuit de puissance et aux bornes des commutateurs et dont les parties transistors sont insérées dans le circuit basse tension qui comporte un premier circuit logique délivrant un premier signal dont l'état reste inchangé pendant toute la durée de l'opération de soudure, et un second circuit logique dont le signal de sortie change d'état à chaque fraction de période et, notamment, à chaque demi-période de soudure, lesdits signaux étant appliqués à un circuit d'affichage et de décomptage qui commande, en cas de dépassement de la durée affichée de 1 'opé- ration de soudure, des moyens de coupure du circuit de puissance. Selon une première caractéristique de l'invention, le premier circuit précité comporte une bascule du type JK dont l'entrée J est connectée à la sortie d'un premier amplificateur opérationnel monté en comparateur dont l'entrée non inverseuse est reliée au transistor du coupleur branché sur le circuit de puissance tandis que ltentrée inverseuse est reliée au transistor du coupleur branché aux bornes des commutateurs, l'entrée K de ladite bascule étant connectée à un second amplificateur opéra- tionnel monté en comparateur qui délivre un signal inverse du premier. Selon une seconde caractéristique de l'invention, le second circuit précité comporte également une bascule du type JK montée en diviseur par 2 et dont l'entrée J est reliée l'une des bornes de la basse tension continue, tandis que son entrée K est reliée a la sortie du premier amplificateur opérationnel précité. Selon une troisième caractéristique de l'invention, les bascules JK des premier et second circuits précités sont synchronisées par un signal unique qui prend en compte l'information soudure pendant le temps où elle est stable. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement d la suite de la description d'un mode d'exécution donné uniquement à titre d'exemple et représenté aux dessins annexés dans lesquels - la figure I illustre un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente la forme des signaux aux points les plus caractéristiques de la figure 1. La figure 1 représente le dispositif électronique de sécurité selon l'invention appliqué une machine a souder (non repre sentée) et comprenant un premier coupleur opto-electronique 1 dont la partie diode 3 est branchée, en série avec une résistance R2, entre les bornes 7 et 9 du circuit de puissance entre lesquelles est appliquée, a titre d'exemple, une tension alternative secteur de 380 V de période T représentée sur la ligne 1 de la figure 2, alimentant a travers un transformateur de soudure il deux ignitrons, thyristors ou trials 13 entre les bornes 7, 15 desquels est branchee, en série avec une#résis- tance Rl, la partie diode 4 d'un second coupleur opto-électronique 2. Les parties transistors des coupleurs 1, 2 constituées par les espaces émetteur-collecteur des deux transistors T1 et T2 sont connectées en parallele entre les bornes 17, 19 d'un circuit basse tension continue régulée, en 5 V par exemple, au moyen d'un circuit régulateur R et filtrée par un condensateur c branché entre les bornes d'un pont redresseur a diodes 12 dont les deux autres bornes sont reliées au secondaire d'un transformateur 14 dont le primaire est alimenté par une tension alternative secteur de 110 ou 220 V par exemple. Les émetteurs de T1 et T2 sont respectivement reliés, d'une part, la borne 17 (0 volt) a travers des résistances R4 et R3 et, d'autre part, à la borne 19 à travers des résistances RE et R3, tandis que leurs collecteurs sont respectivement connectés la même borne 19 (5 volts) a travers une résistance R'4 et directement. Le point 25, commun à la résitance R4 et a l'émetteur de T1, est connecté, à travers une résistance R5, x l'entrée non inverseuse d'un amplificateur opérationnel A1 Bonté en comparateur dont l'entrée inverseuse est connectée, à travers une résistance R6, au point commun 26 de l'émetteur de T2 et de la résistance R3.La sortie de A1 est reliée à l'entrée J1 d'une première bascule (JK)1 dont la seconde entrée K1 est connectée la sortie d'un second amplificateur mont en comparateur A2 dont l'entrée non inverseuse est connectée, a travers une résistance R7, au point 26 tandis que son entrée inverseuse est connectée, à travers une résistance R8, au point 25 précité, lesdits amplificateur A1 et bascule (JK) foraant un premier circuit logique. La sortie de l'amplificateur A1 est reliée à l'entrée K2 d'un second circuit logique constitue d'une deuxilie bascule montée en diviseur par 2 et dont l'entrée J2 est connectée X la borne 19 et dont la sortie S2 est reliée a l'entrée "information a décompter" CK d'un décompter CP dont l'entrée "autorisation de décomptage" L est connectée à la sortie S1 de la bascule (JK)1 et qui comporte une série d'entrées E1, En reliées respectivement aux sorties S'l, S' d'une roue codeuse a n afficbagaRc;iétant choisi égal à 4 dans l'exemple représenté. La sortie "signal de dépassement" RP du décompteur est reliée, a travers une bascule de mémorisation R/S-constituée par deux portes nand dont l'une est reliée à la masse à travers une capacité C1, et une résistance Rg, à la base d'un transistor 28 dont l'émetteur est relié à la borne 17 et dont le circuit çollecteur comporte un relais 30 de coupure du circuit de puissance connecte â la borne positive du pont redresseur 12 et entre les bornes duquel est branchée une diode 31 de blocage du courant inverse. Les bascules (JK)~ et (JK)2 sont synchronisées par un signal unique appliqué a leurs entrées de synchronisation respectives (CL)1 et (CK)2 et délivré par un circuit de synchronisation comprenant un amplificateur opérationnel A3 monté en comparateur et dont l'entrée non inverseuse est reliée, a travers une résistance R12 > au point 25 tandis que son entrée inverseuse est connectée, travers une résistance Rl3, au point 27, d'un diviseur de tension constitué par deux résistances Rlo, R11 disposées entres les bornes 17, 19 ; la sortie de l'amplificateur est appliquée a une première monostable M1 qui produit un retard tl et dont la sortie est appliquée a une seconde monostable M2 qui produit un retard t2 et qui délivre a sa sortie S3 le signal de synchronisation appliqué aux entrées (CK) et (CK)2 des bascules (JK)1 et (JK)2. La figure 2 illustre les formes des tensions aux points les plus caractéristiques de la figure 1 de la manière suivante A la ligne 1, on a représenté la tension alternative secteur de période T, 380 V 50 Hertz par exemple, appliquée entre les bornes 7, 9 et dont les variations alternatives sont suivies par le coupleur I qui les transmet au transistor T1 dont la tension au point 25, représentée a la ligne 4, est constituée par un train d'impulsions d'amplitude 5 V environ séparées par des passages à O V lors de l'annulation de la tension secteur de la ligne 1, ces deux valeurs de tension définissant dans ce qui suit les états logiques 1, 0 respectivement. La ligne 2 représente la tension aux bornes 7, 15 des thyristors ou des ignitrons et, notamment, pendant une opération de soudure s'étendant par exemple sur quatre périodes T1 a T4 et dont les variations sont suivies par les diodes 4 du coupleur 2 qui enregistrent l'absence de tension à ces bornes pendant le temps effectif de soudure ts pour les transmettre au transistor T2 dont la tension au point 26, représentée a la ligne 3, est constituée par un train d'impulsions d'amplitude 5 V identiques à celles représentées à la ligne 4 en dehors des périodes T1 à T4, et entre lesquelles s intercalent des impulsions plus courtes, d'amplitude S V, également séparées par des passages à O pendant toute la durée ts de soudure. Les signaux "secteurs" issus de T1 et "soudure" issus de T2, réprésentés respectivement sur les lignes 4 et 3 sont appliqués, après calibrage par les résistances R3, R4, un premier circuit logique comprenant l'amplificateur opérationnel A1 monté en comparateur et dont la sortie passe de O a 5 V uniquement pendant le temps effectif de soudure ts comme illustré sur la ligne 5, ladite sortie étant appliquée l'entrée Jl de la bascule (JK)1 dont l'entrée K1 reçoit le signal inverse de Jl, représenté a la ligne 6, et élaboré par le comparateur A2 monté en inverse par rapport A1 comme expliqué précédemment. Pour éliminer toutes les variations intrinsèques et les parasites dus au circuit de soudure ainsi que les imprécisions du système de captage, les deux bascules (JK)1 et (JK)2 reçoivent leurs entrées de synchronisation respectives (CK) # et (cl)2 le mêma signal de synchronisation d'une durée de 0,2 ms par exemple, qui, pour une fréquence secteur de 50 Hertz, apparaît dans l'intervalle 5 ms, 10 ms et de préférence 7 ms après le passage O du secteur afin de prendre en compte l'information soudure uniquement pendant le temps où elle est stable. Comme décrit précédemment, la synchronisation est réalisée au moyen d'un circuit comprenant un amplificateur A3 qui compare les variations du secteur transmises par Tl a une tension continue, prélevée au point 27 commun aux résistances R10, R11 et dont le signal de sortie illustré a la ligne Il se présente sous la forme d'un train d'impulsions dont deux fronts ascendants successifs sont décalés de 10 ms, ledit signal étant appliqué la première monostable M1 qui produit un retard t de 7 ms par exemple et dont le signal de sortie représenté a la ligne 10 est appliqué a la monostable M2 qui produit un second retard et qui réalise sur sa sortie S3 le signal de synchronisation de la ligne 9, constitue par un train d'impulsions de 0,2 ma qui apparaissent 7 ms après le passage O du secteur. La bascule (JK)1, convenablement synchronisée par le signal de la ligne 9, délivre un signal S1 représenté la ligne 8 qui passe par 5 V pendant toute la durée de l'opération de soudure qui, dans l'exemple représenté, est de 4 périodes pour ensuite revenir O volt tandis que la bascule (JR)2, également synchronisée par le signal de la ligne 9, est montée en diviseur par deux et délivre un signal 52 qui change de valeur entre 0 et 5 V, c'est-#-dire entre les états logiques 0 et 1 à chaque demi-période et cela pendant toute la durée de l'opération de soudure, comme représenté a la ligne 7. Cette sortie S2 est appliquée l'entrée "information a décompter" CK du décompteur CP et sert a décompter le nombre de périodes de soudure pendant que la sottie S1 est appliquée son entrée "autorisation de décomptage" L pour autoriser le décomptage pendant la durée de la soudure et, en dehors de celle-ci, forcer le décompteur a la valeur affichée sur les sorties Sl, SX par la roue codeuse hexadécimale. Aussi, le décompteur commence a décompter partir de la valeur affichée sur la roue codeuse, il décompte le nombre de périodes de soudure pendant toute la durée de celle-ci et se remet à la valeur affichée en dehors du temps de soudure. En cas de dépassement d'une demi-période de la valeur affichée par la roue codeuse qui, dans l'exemple donné, est de quatre périodes, le décompteur voit sa sortie "signal de dépassement" RP passer O (lignes 7 et 12). Ce passage a O est mémorisé par la bascule R/S avant d'être transmis la base du transistor 28 qui commande le relais 30 de coupure du circuit de puissance. Il y a lieu de remarquer que le signal RP qui déclenche la sécurité soudure passe à zéro sur le front descendant de l'entrée CK représenté en pointillé sur les lignes 7 et 12 et apparaît seulement en cas de dépassement d'une demi-période de la durée de soudure. I1 est possible de régler le dispositif sur le meme nombre de périodes de soudure que le temporisateur ; toutefois, et pour éviter les disjonctions intempestives dues l'imprécision de certains temporisateurs, il est préférable de régler le nombre de périodes en prenant celui du temporisateur plus deux ou trois périodes. Une diode LED, rouge par exemple, branchée, a travers une résistance R14, entre la borne 19 et la sortie division par 2 du décompteur CP, permet une surveillance visuelle aisée du bon fonctionnement du dispositif. En l'absence de signal soudure, cette diode s'allume pour un affichage d'un nombre pair sur la roue codeuse et 'teint pour un nombre impair. Pendant la soudure, la diode clignote si le décompteur fonctionne. I1 est plus facile de le vérifier lorsqu'on part de l'extinction avec un chiffre affiché impair. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode d'exécution décrit ni aux valeurs données, c'est ainsi que l'instant de changement d'état du signal de sortie du second circuit logique peut être différent de la demi-période > notamment lors de l'utilisation d'une technique d'échantillonnage de l'information soudure. REVENDICATIONS 1. Dispositif électronique de sécurité, pour machines à souder notamment, disposé entre un circuit basse tension et un circuit de puissance alimentant la machine en tension alternative de période T à travers des commutateurs de puissance tels des ignitrons, des thyristors ou des triacs, caractérisé en ce qu'il comporte deux coupleurs opto-électroniques dont les parties diodes sont branchées respectivement aux bornes du circuit de puissance et aux bornes des commutateurs et dont les parties transistors sont insérées dans le circuit basse tension qui comporte un premier circuit logique délivrant un premier signal dont l'état reste inchangé pendant toute la durée de l'opération de soudure et un second circuit logique dont le signal de sortie change d'état a chaque fraction de période, et notamment à chaque demi-periode de soudure, lesdits signaux étant appliqués a un circuit d'affichage et de décomptage qui commande, en cas de dépassement de la durée affichée de l'opération de soudure, des moyens de coupure du circuit de puissance. 2. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que les espaces émetteur-collecteur des deux transistors des coupleurs opto-électroniques sont connectés en parallèle entre les bornes de la basse tension continue. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le premier circuit précité comporte une bascule du type JK dont l'entrée J est connectée à la sortie dtun premier amplificateur opérationnel monté en comparateur dont l'entrée non inverseuse est reliée au transistor du coupleur branché sur le circuit de puissance tandis quel'entrée inverseuse est reliée au transistor du coupleur branche aux bornes des commutateurs, l'entrée K de ladite bascule étant connectée à un second amplificateur opérationnel monté en comparateur qui délivre un signal inverse du premier. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que le second circuit précité comporte également une bascule du type JK montée en diviseur par 2 et dont l'entrée J est reliée à l'une des bornes de la basse tension continue, tandis que son entrée K est reliée à la sortie du premier amplificateur opérationnel précité. 5. Dispositif selon les revendications 3 et 4 caractérisé en ce que les bascules JK des premier et second circuits précités sont synchronisées par un signal unique qui prend en compte l'information soudure pendant le temps où elle est stable. 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le signal de synchronisation est délivré par un circuit comprenant un amplificateur monté en comparateur dont les entrées sont respectivement reliées au transistor du coupleur branché sur le circuit de puissance et a une tension continue et dont la sortie est appliquée à deux monostables montées en série et produisant chacune un retard prédéterminé. 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que le circuit d'affichage et de décomptage comprend une série d'entrées reliées a une roue codeuse d'affichage, une entrée "autorisation de décomptage" reliée à la sortie du premier circuit logique précité tandis que son entrée "information a décompter" est reliée a la sortie du second circuit précité. 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que la sortie "signal de dépassement" du décompteur est reliée à la base d'un transistor qui commande le relais de coupure du circuit de puissance. 9. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que une bascule R/S de mémorisation est disposée entre la sortie du décompter et le transistor précité. 10. Dispositif selon l'une des revendications 7 a 9 caractérisé en ce qu'une diode LED de surveillance visuelle est connectée à une sortie diviseur par deux du décompteur.