Brevet FR2505697A1 — publié le 19821119

La présente invention vise une unité de soudage élec- trique par résistance. On connait des machines de soudage par résistance qui comprennent un bâti supportant un circuit magnétique feuilleté d'un transformateur comprenant deux bobines d'enroulement pri- maire et un circuit secondaire reliés aux électrodes de la ma- chine. Généralement, chaque électrode est reliée au circuit secondaire par des tresses souples, or ces tresses subissent une fatigue importante, car elles sont en cuivre et soumises à de fortes réactions électrodynamiques. Le demandeur a proposé dans son brevet français n O 69 i 6 670 du 22 MAI I 969 la réalisation d'une unité de soudage électrique comportant une paire d'électrodes de soudage reliées électriquement à un enroulement secondaire d'un trans- formateur dont l'enroulement primaire est destiné à être relié à une source de courant alternatif, ledit enroulement secondaire étant constitué par deux tiges parallèles reliées électrique- ment entre elles à Une extrémité tandis que les autres extrémités sont reliées aux électrodes de manière à former avec la pièce à souder le circuit secondaire du transformateur, lesdites ti- ges étant mobiles par rapport au primaire. Grâce à une telle structure, l'unité de soudage a tou- te une série d'avantages: le circuit secondaire est directement en contact avec la pièce à souder; le circuit secondaire est réduit à sa plus simple expression puisqu'il ne comporte que les parties des tiges qui se trouvent à l'extérieur du circuit magnétique du transformateur et bien entendu la partie correspondante de la pièce à souder; * le circuit secondaire extérieur présente une im- pédance constante dans le temps; * le transformateur peut être réduit aussi bien dans ses dimensions que dans sa puissance; on économise du courant électrique; le prix de revient de chaque soudure est diminué. Dans la technique moderne on essaye d'automatiser le plus possible les appareillages et on tend à réduire le poids et les dimensions des unités de soudage Or, du fait de sa conception, l'unité décrite dans le brevet français no 69 I 6 670 du 22 MAI 1969 peut difficilement être ré- duite dans ses dimensions et en poids. De plus, dans la réalisation décrite dans ledit bre- vet français, le circuit secondaire était formé de deux tiges 1 o parallèles guidées séparément et reliées entre elles dans le transformateur par un shunt souple ce qui nécessitait pour l'entretien un démontage du transformateur et la réalisation dans le transformateur de deux organes de guidage pour chaque tige. L'un des buts de la présente invention est de réali- ser une nouvelle unité de soudage qui soit d'une conception plus simple que celle décrite dans le brevet français N O 69 I 6 670 du 22 MAI i 969, et qui puisse être plus compacte, moins lourde, et dont l'entretien soit réduit au minimum. L'unité selon l'invention est du type comprenant un' transformateur dont l'enroulement primaire est destiné à être relié à une source de courant alternatif convenable, un enroule- ment secondaire formé d'une seule spire et mobile dans le trans- formateur, un vérin de commande du type flottant dont le corps est mobile par rapport au piston et vice-versa, le corps suppor- tant une électrode et la tige du piston l'autre, de manière à effectuer des points de soudure dits directs, c'est-à-dire qie les pièces à souder sont enserrées entre les électrodes, chaque électrode étant reliée électriquement à l'enroulement secondaire, et est caractérisée en ce que ledit enroulement secondaire est constitué d'un barreau en forme de U pour présenter deux bran- ches, dont l'une des extrémités d'une branche est reliée par un shunt souple à l'électrode portée par la tige du piston, tandis que l'extrémité de l'autre branche est reliée rigidement au corps du vérin. Grâce à cette disposition, on peut supprimer tout guidage du circuit secondaire à l'intérieur du transformateur puisque le vérin est bien entendu 3 lui,guidé sur un bâti de l'appareil Ainsi, les frottements sont supprimés et l'usure considérablement réduite. De plus, comme les pièces mobiles se trouvent à l'extérieur du transformateur, l'entretien est facilité. Suivant une caractéristique particulière, l'enroule- ment secondaire est constitué d'un barreau de section rectangu- i O laire méplate Ainsi, on peut utiliser un simple barreau de cuivre électrolytique de section rectangulaire ce qui permet un meilleur couplage électrique de la spire secondaire située entre les deux bobines primaires. Suivant une caractéristique constructive particulière le transformateur est du type comprenant deux enroulements primaires, un circuit magnétique feuilleté, l'ensemble s'éten- dant entre deux flasques d'extrémité, caractérisé en ce que entre les deux flasques s'étend un carter tubulaire, le circuit magnétique et les enroulements primaires étant enserrés dans ledit carter, un liant étant coulé dans l'ensemble pour assu- rer l'assemblage des éléments et l'isolation électrique On peut ainsi réduire considérablement le poids de l'unité de soudage. De préférence, le transformateur comporte des élé- ments tubulaires noyés dans le transformateur et constituant des inserts pour former un espace libre pour la mise en place du circuit secondaire. L'invention vise également un procédé de fabrication d'un transformateur pour la réalisation d'une unité de soudage selon l'invention qui consistè à mettre en place dans un carter tubulaire des enroulements primaires, un circuit magnétique feuilleté à loger entre les enroulements, deux barrettes mépla- tes,> engager ces barrettes sur des éléments tubulaires isolants à placer à chaque extrémité du carter tubulaire, un flasque,à enserrer l'ensemble dans un gabarit d'assemblage, à couler dans le carter tubulaire un liant tel qu'une résine époxy a et après séchage et durcissement de celle-ci, à dégager l'ensemble du gabarit d'assemblage et à retirer les barrettes méplates pour former des canaux destinés à recevoir l'enroulement secondaire, l'un des flasques au moins comportant une ouverture pour per- mettre de dégager les barrettes méplates et la mise en place dudit enroulement secondaire. Une autre caractéristique de l'invention vise le montage du vérin sur le transformateur, montage simple, effi- cace et peu onéreux Suivant cette caractéristique, l'unité comporte deux tiges de guidage s'étendant parallèlement entre elles et aux branches de l'enroulement secondaire, lesdites tiges étant solidaires d'un bâti du transformateur, le corps du vérin étant monté pour glisser sur lesdites tiges, tandis que la tige du piston comporte une butée destinée, dans le mouvement d'écartement de l'électrode qu'elle comporte de la pièce à souder, à limiter ledit mouvement de manière à com- mander le glissement du corps afin que l'électrode qu'il supporte s'écarte de la pièce à souder. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple seulement et représenté aux dessins sur les- quels fig 1 est une vue en perspective éclatée montrant le transformateur en cours de fabrication; fig 2 est une vue en coupe suivant la ligne IIII de la figure 3; fig 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2; fig 4 est une vue en perspective avec des arrache- ments du transformateur; fig 5 est une vue en perspective montrant le cir- cuit secondaire relié aux électrodes; fig 6 est une vue en perspective de l'unité; fig 7, 8 et 9 sont des vues schématiques montrant le fonctionnement de l'unité de soudage. Aux figures 1, 2 et 3 on a représenté la réalisation du transformateur 1 de l'unité, celui-ci comprenant un circuit magnétique feuilleté 2 constitué d'un empilage de toles en U qui sont maintenues par un carter tubulaire 3, deux bobines d'enroulement primaire 4 destinées à être alimentées à partir d'une source de courant alternatif et un circuit secondaire constitué d'une seule spire en forme de U 5. Le transformateur est fabriqué de la façon suivante entre deux fiasques 6 et 7 on enserre le carter tubulaire 3 dans lequel on a préalablement mis en place deux éléments tubu- laires méplats 9 et 10-dans chacun desquels est engagée une barre mé 6 p Ite correspondante il dont les extrémités sont ter- minées par des tiges filetées 12 et 13. Les éléments 9 et 10 sont de préférence en fibres de verre et seront destinés à constituer des conduits de passage du circuit secondaire. Egalement dans le carter 3 sont logés le circuit ma- gnétique feuilleté 2 et les enroulements primaires 4 Les tiges 250569 ? filetées 12 traversent des trous 15 d'une plaque 16 d'un gaba- rit d'assemblage 17 Les tiges filetées 12 reçoivent des écrous pour leur fixation à la plaque 16. Le gabarit d'assemblage 17 comprend une: embase 19 à partir de laquelle s'érige une plaque latérale 18, celle-ci étant fixée au flasque 7 par des vis 21 se vissant dans des trous taraudés correspondants diudit flasque 7 La plaque 16 est éga- lement fixée à la-plaque latérale 18 par des vis 22 qui traver- sent des trous de la plaque 18 et se vissent dans des tarau- dages de la plaque 16. L'embase 19 comporte un épaulement 26 qui vient se placer au droit d'une ouverture 27 du flasque 6, ledit épaule- ment étant percé de trous 29 qui sont traversés par les tiges 13 celles-ci recevant des écrous 30. Le flasque 6 est pourvu du côté de sa face tournée vers les enroulements 4, de trous 31 pratiqués en biais et qui formeront des ancrages comme cela sera exposé plus loin. Le flasque 6 comporte sur sa face tournée du côté des enroulements primaires 4, un trou 35 destiné à recevoir un man, chon 36 d'un tuyau de refroidissement 39 et du côté opposé, un trou borgne 37 pour recevoir un embout 38 d'un tuyau de re- froidissement 40 L'embout 38 comporte un trou taraudé dans le- quel se visse une vis 41 traversant la plaque 18 par un trou correspondant. Le tube de refroidissement 39 à son extrémité opposée au manchon 36 comporte un manchon 42 qui vient se loger dans un trou 43 du flasque 7, tandis que le tube 40 comporte un embout qui est pcurvu d'un trou taraudé latéral 46 dans lequel vient se visser la vis 21. Le flasque 7 est pourvu d'une large ouverture 47 qui permettra le passage des branches du circuit secondaire et pré- sente des trous borgnes 48 pratiqués en biais pour assurer un ancrage. Lorsque tous les éléments du transformateur 1 ont été assemblés, logés dans le carter tubulaire 3, l'ensemble est fixé dans le gabarit d'assemblage 17 et par une ouverture 49-de la plaque 16 on introduit une résine époxy qui vient combler tous les espaces libres délimités par les flasques 6 et 7, le carter tubulaire 3 et les plaques 16 et 19, cette résine en pénétrant dans les trous 31 et 48 assurant l'ancrage des flasques. Après durcissement de la résine, on obtient un trans- formateur dans lequel tous les éléments sont reliés et isolés électriquement et qui forme un ensemble monolytique extrêmement rigide. Lorsque la résine a durci, on sépare le transformateur du gabarit 17 en dévissant les vis 21, 22 et 41 i puis les écrous et 29 On peut alors dégager les barres méplates Il de sorte qu'il est ménagé dans le transformateur 1 deux canaux méplats parallèles qui sont destinés à recevoir le circuit secondaire 5. Ce circuit 5 est formié d'une barre de cuivre de sec- tion méplate en forme de U pour présenter deux branches parallè- les 49 et 50 reliées par une âme 51. Ce circuit secondaire est tubulaire et les extrémités libres des branches sont respectivement percées de trous 52 et 53 destinés à recevoir des brides 54 et 55, la bride 54 compor- tant un embout 56 pour son raccordement à un circuit d'eau de refroidissement, tandis que la bride 55 comporte un embout cor- respondant 57. La bride 54 est reliée par une barre 68 à une branche 61 supportant une électrode 62 Sur la branche 61 convenablement isolée est fixé un bras 63 solidaire du corps 64 d'un cylindre pneumatique. La bride 55 est reliée par une tresse 67 à une élec- trode 66 qui est portée par la tige 65 du piston 69 du vérin pneumatique 64. Sur le flasque Y est fixé un support 71 pour deux barres de guidage 70 Ces barres 70 sont fixées et sont destinées à recevoir des coulisseaux 72 et 73 solidaires du corps 64 du vérin lin ressort de traction 75 est inséré entre l'extrémité supérieure du transformateur 6 et les coulisseaux 72 pour ai- der le corps 64 à se déplacer vers le haut. Sur la tige 65 du piston 69 est fixée une butée 76 qui est destinée à porter contre l'extrémité inférieure des bar- res 70 pour limiter le coulissement vers le haut du piston du vérin pneumatique 64. La branche 61 de la pince comporte deux embouts 80 et 81 destinés à être reliés au circuit de refroidissement, ladite branche comportant intérieurement des canaux en communi- cation avec les embouts et s'étendant jusqu'au voisinage de l'électrode 62. L'électrode 66 est reliée à la tige 65 du vérin par un porte électrode 83 agencé pour présenter également deux embouts 84 dont un seul est visible sur la figure 6. Sur les manchons 36 et 42 du tube de refroidissement 39 sont montés des embouts 85 et 86 respectivement, l'embout 85 recevant un tuyau d'alimentation relié à un circuit d'eau sous pression tandis que l'embout 86 est destiné, par un tuyau souple, à être relié à l'embout 57, l'eau circulant alors à travers le circuit secondaire pour ressortir par l'embout 56, celui-ci étant relié par un tuyau souple à l'embout 80 pour le refroidis- sement de l'électrode 62, l'embout 81 étant relié à l'un des embouts 84, tandis que l'autre est relié à la douille 46, l'eau traversant le transformateur par le tube 40 et s'évacuant par un tuyau relié à la douille 38. L'unité de soudage, selon l'invention, est d'une con- ception particulièrement simple et présentant un très grand nombre d'avantages Elle est particulièrement destinée à équiper des robots ou des manipulateurs industriels. L'unité de soudage, selon l'invention, est très compacte, le shunt du circuit secondaire est court et extérieur au trans- formateur de sorte que l'impédance est réduite et le changement éventuel de celui-ci très simplifié La réduction de la consomma tion d'énergie électrique est très sensible. L'utilisation d'un profilé en cuivre électrolytique de section rectangulaire méplate pour former le circuit secondaire permet un meilleur couplage électrique et son usinage est très simple. Comme le circuit secondaire n'a pas besoin d'être guidé dans le transformateur, ce dernier n'a pas besoin d'être démontable et la liaison de ses différents composants avec une résine époxy permet d'en diminuer le poids et l'encombrement. Aux figures 7, 8 et 9 on a représenté très schémati- quement l'unité selon l'invention de manière à mieux comprendre son fonctionnement. Les barres 70 sont fixées et constituent un guidage pour les coulisseaux 72 et 73 solidaires du corps 64 du vérin. Le bras 63 est solidaire de la branche 50 de l'enroulement secondaire 5 et les déplacements du corps 64 sur les tiges 70 étant parfaitement guidés et l'ensemble avec ledit corps 64 et l'enroulement 5 étant parfaitement rigide, aucun organe de guidage dans le transformateur n'est nécessaire. Le bras 63 et la branche 61 forment un ensemble ri- gide également. Pour commander le soudage (voir fig 7) on envoie du fluide dans le cylindre 64, du côté de la tête du piston 69, celui-ci se déplaçe dans le sens de la flêche'a jusqu'à ce aue l'électrode 66 vienne buter contre la lièce à souder qui porte la référence 100. Dans cette position, le piston ne peut plus se dépla- cer et comme le cylindre 64 est susceptible de coulisser sur les tiges 70 il se déplace vers le haut dans le sens de la flêche b. Après que la soudure ait été effectuée on inverse le sens d'alimentation du vérin, le fluide étant introduit du côté de la tige du piston 69 Celuici se déplace alors (voir fig 8)dans le sens de la flêchec"jusqu'à ce que sa butée 76 revienne porter contre les extrémités inférieures des tiges Comme dans cette position du piston celui-ci ne peut plus se déplacer et que du fluide sous pression est encore envoyé dans le cylindre 64, c'est celui-ci qui se déplace dans le sens de la fêche d (voir fig 9) La pièce 100 peut alors être dégagée et une autre peut être mise en place. On voit que durant les différents mouvements l'en- roulement secondaire par sa branche 50 suit parfaitement les déplacements du corps 64. Bien entendu la présente invention n'est pas limi- tée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représen- té On pourra y apporter de nombreuses modifications sans sortir pour celà du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 Unité de soudage électrique par résistance, du type comprenant: un transformateur ( 1) dont l'enroulement primaire ( 4) est destiné à être relié à une source de courant alternatif convenable; un enroulement secondaire ( 5) formé d'une seule spire et mobile dans le transformateur; un vérin ( 64 ') de commande du type flottant dont le corps est mobile par rapport au piston et vice-versa, le corps ( 64) supportant une électrode et la tige du piston l'autre, de manière a effectuer des points de soudure dits directs, c'est à-dire que les pièces à souder sont enserrées entre les élec- trodes ( 62 et 66), chaque électrode étant reliée électriquement à l'enroulement seoondaire, caractérisée en ce que ledit enrou- lement secondaire est constitué d'un barreau en forme de U pour présenter deux branches dont l'une des extrémités d'une branche est reliée 'par un shunt souple ( 67) à l'électrode ( 66) portée par la tige ( 65) du piston, tandis que l'extrémité de l'autre branche est reliée rigidement au corps ( 64) du vérin. 2 Unité de soudage, selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enroulement secondaire est constitue d'un barreau de section rectangulaire méplate. 3 Unité de soudage, selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte deux tiges de guidage ( 70) s'étendant parallèlement entre elles et aux branches ( 49 et 50) de l'enroulement secondaire, lesdites tiges ( 70) étant solidai- res d'un bâti du transformateur ( 1), le corps ( 64) du vérin étant monté pour glisser sur lesdites tiges, tandis que la tige ( 65) du piston ( 69) comporte une butée ( 76) destinée, dans le mouvement d'écartement de l'électrode ( 66) qu'elle comporte de la pièce à souder ( 100) à limiter ledit mouvement de manière à commander le glissement du corps afin que l'électrode qu'il su D Dorte s'écarte de la pièce à souder. 4 Unité de soudage, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le transformateur est du type comprenant deux enroulements primaires ( 4), un circuit magnétique feuil- leté ( 2), l'ensemble s'étendant entre deux flasques ( 6 et 7) d'extrémité caractérisée en ce que entre les deux flasques s'étend un carter tubulaire ( 3), le circuit magnétique ( 2) et les enroulements primaires étant enserrés dans ledit carter ( 3), un liant étant coulé dans l'ensemble pour assurer l'assem- blage des éléments et l'isolation électrique. Unité de soudage> selon la revendication 3, caractérisée en ce que le transformateur comporte des éléments tubulaires ( 9 et 10) noyés dans le transformateur ( 1) et cons- tituant des inserts pour former un espace libre pour la mise en place du circuit secondaire ( 5). 6 Procédé de fabrication d'un transformateur pour la réalisation d'une unité de soudage par résistance, selon les revendications 1, 2, 4 et 5, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en place dans un carter tubulaire ( 3) des enroulements primaires ( 4), un circuit magnétique feuilleté ( 2) à loger entre les enroulements ( 4), deux barrettes méplates ( 11), à engager ces barrettes sur des éléments tubulaires iso- lants ( 9 et 10) à placer à chaque extrémité du carter tubulaire ( 3) un flasque ( 6 ou 7) à enserrer l'ensemble dans un gabarit d'assemblage ( 17) , à couler dans le carter tubulaire un liant tel qu'une résine époxy et après séchage et durcissement de celle-ci à dégager l'ensemble du gabarit d'assemblage et à re- tirer les barrettes méplates ( 11) pour former des canaux desti- nés à recevoir l'enroulement secondaire, l'un des flasques ( 6) au moins comportant une ouverture pour permettre de dégager les barrettes méplates et la mise en place dudit enroulement secondaire ( 5).