Brevet FR2503605A1 — publié le 19821015

Outil compact de soudage automatique par points MAG. L'invention concerne le soudage à l'arc électrique, et en particulier le soudage automatique ponctuel à l'arc avec métal d'apport sous protection gazeuse, dénommé couramment soudage par points MAG. Ce type de soudage est généralement utilisé pour des assemblages de pièces de haute tenue ou pour lesquels le soudage classique par résistance n'est pas envisageable, faute de pouvoir accéder à l'assemblage sur ses deux faces simul- tanément. Ce procédé de soudage met en oeuvre essentiellement le fil d'apport, qui est approvisionné par une bobine placée sur un dérouleur muni d'un frein et qui est entraîné par un mo- teur, et la torche de soudage qui guide ce fil jusqu'à l'en- droit de la soudure, assure le contact électrique avec ce fil et produit la distribution du gaz de protection. Ce procédé présente de nombreux inconvénients dus d'abord au fait que les divers organes de l'installation sont disper- sés et réunis par des gaines de transport pour le fil qui entraînent des aléas de fonctionnement par suite des frotte- ments et de l'encrassement. D'autre part, le retour du courant de soudage (pole négatif) est généralement réalisé par une prise de masse extérieure à la torche et souvent loin de celle-ci. De plus pour assurer une soudure correcte, les tôles doivent être parfaitement accostées et maintenues serrées pendant le soudage, ce qui est le plus souvent obtenu au moyen d'un presseur extérieur éloigné de la zone de soudage et adapté à chaque cas particulier. Par ailleurs, le frein de la bobine, constitué généralement par des rondelles de friction, délivre un couple de freinage très variable sur un tour et dans le temps, ce qui entraîne des aléas dans le dévidage. Etant donné qu'il n'existe généralement pas de capteur de fin de fil, lorsque les bobines sont vides, le courant de soudage étant maintenu, il se produit une remontée d'arc détériorant systématiquement le tube de contact de la torche. Enfin, pour conserver la position du point de soudure et sa qualité, la position de la torche de soudage doit être constante, ce qui est difficilement obtenu par les fixations traditionnelles qui entraînent des dispersions venant s'ajouter aux dispersions de réalisation de la torche, le tout nécessitant à chaque démon- tage de la torche un nouveau réglage. Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents en réalisant un ensemble cohérent assurant toutes les fonctions et utilisable en particulier par un robot. L'invention consiste donc avant tout à regrouper sur un même ensemble mobile le dérouleur de fil avec son frein, la torche, un dispositif d'accostage, le retour du courant et un capteur de fin de fil. Selon une particularité de l'invention, ledit ensemble mobile comporte une base, déplacée par le robot ou par un vé- rin, et portant de préférence le dérouleur de fil avec son frein, et une tête de soudage montée sur cette base de manière à pouvoir coulisser axialement, avec interposition entre les deux d'un ou plusieurs ressorts précontraints, et par ailleurs cette tête comporte au voisinage du point de soudure des béquilles d'appui, de préférence au nombre de deux situées de part et d'autre de la zone de soudage, béquilles qui assurent la double fonction de presseurs mécaniques et d'alimentation électrique pour le retour du courant, l'effort nécessaire à ces deux fonctions étant fourni par le robot ou le vérin et limité par lesdits ressorts précontraints. Lesdites béquilles peuvent avoir diverses configurations mais agissent au plus près de la zone de soudage. Le frein du dérouleur de fil est constitué par un frein électromagnétique à poudre alimenté à l'aide d'une alimenta- tion de courant stabilisée pour fournir un couple de freinage constant. D'autre part, un capteur optique donne une informa- tion pour alerter l'utilisateur ou le robot lorsque la bobine est presque vide. Enfin, ladite base de l'ensemble mobile est montée sur le dispositif de déplacement, en particulier sur le bras du robot, par un mode d'assemblage permettant un montage et un démontage rapide tout en assurant un repositionnement rigou- reux. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel la fig. 1 est une vue en élévation de l'ensemble de sou- dage; et la fig. 2 une vue partielle de dessus de l'extrémité de cet ensemble. L'ensemble mobile de soudage représenté sur la fig. 1 comporte une base 1 agencée à l'aide de moyens connus pour pouvoir être fixée et retirée rapidement sur l'extrémité 2 d'un bras de robot ou d'une machine automatique. Cette base porte la tête de soudage 3 par l'intermédiaire d'un assemblage à coulissement axial approprié, par exemple au moyen d'une colonne 4 solidaire de la base 1 et sur laquelle coulisse la tête 3 par l'intermédiaire de paliers à coulissement non représentées complétés par un guidage anti-rotation. Un res- sort précontraint 5 est interposé entre la base 1 et la tête 3 pour limiter l'effort d'application de la tête sur la pièce à souder. La tête de soudage 3 comporte un entraîneur de fil 6 de type connu, alimentant la torche 7 avec son dispositif de fixation rapide 8-et son tube de guidage 9 (voir fig. 2). Selon une particularité de l'invention, cette tête de soudage 3 comporte également deux béquilles 10 d'appui et de retour de courant fixées de part et d'autre du tube guide 9. Ces béquilles jouent le double rôle de presseur mécanique, pour remplacer les dispositifs disparates de presseurs usuels, et de contact électrique pour assurer le retour du courant (pôle négatif). L'ensemble mobile comporte également le dérouleur de fil 11 dont le moyeu est freiné par un frein électromagnétique à poudre 12 alimenté par un courant stabilisé par un dispositif non représenté pour assurer un couple de freinage constant. D'autre part, un capteur optique 13 permet de déterminer l'instant o la bobine est presque vide afin d'informer l'uti- lisateur o le dispositif de commande automatique. Le dérou- leur de fil 11 et ses accessoires (12 et 13) sont de pré- férence portés directement par la base 1. Les divers organes sont de préférence interchangeables et facilement amovibles. L'entraîneur de fil 6, constitué d'une manière connue par un moteur avec un dispositif d'entraînement de fil à galets orbitaux, est fixé sur la tête 3 mais en est isolé électriquement. La torche 7 est montée comme on l'a vu sur un support 8 et se trouve préréglée sur ce support 8 à l'aide d'un banc de réglage. L'ensemble de la torche 7 et de son support 8 est donc interchangeable et se repositionne grâce à un guidage et un centrage précis. De cette façon l'alignement entre le moteur 6 et la torche 7 est toujours respecté et la position du tube de contact 9 reste constante. Les deux béquilles 10 sont également interchangeables et préréglés et elles peuvent affecter diverses formes selon les besoins. Enfin, le dispositif d'assemblage précis de la base 1 sur l'extrémité 2 du bras de robot ou de la machine automatique comporte un ressort précontraint qui fournit la force de serrage nécessaire à des pièces complémentaires, mâles et femelles portées par les deux parties, pour assurer un posi- tionnement rigoureux. Une poignée 14 permet à volonté de tendre ce ressort précontraint afin de retirer librement l'ensemble mobile, ou de le libérer pour assurer le reposi- tionnement. Le dispositif selon l'invention constitue par conséquent un ensemble comptact facilement transportable et rapidement adaptable à un robot ou une machine automatique. Le circuit de fil d'apport est réduit au minimum et ne se trouve plus sujet à des aléas dans des gaines. L'accostage et le retour de courant sont effectués au plus près de la zone à souder ce qui assure une grande efficacité et une constance du résultat. En outre, du fait que les mêmes béquilles sont utilisées pour assurer le retour du courant et presser les pièces à souder, il en résulte que le point de soudure ne sera pas effectué dans le cas de non contact de l'outil de soudage avec la pièce à souder par suite d'une mauvaise position de la pièce ou de l'outil. La maintenance est facilitée par les démontages et les repositionnements rapides des divers organes interchangeables comme on l'a vu. La qualité du déroulage est améliorée par le frein à poudre et, enfin, le robot ou la machine automatique, qui est informé avant la fin de fil par le capteur 13 peut arrêter en temps voulu l'alimentation électrique de la torche ou sa mise en contact avec la pièce pour éviter toute dété- rioration du tube de contact 9. REVENDICATIONS 1. Ensemble mobile de soudage par points MAG caractérisé par le fait qu'il comporte à la fois et à proximité de la zone de soudage un dérouleur de fil (11) avec son frein (12), un entraîneur de fil (6), une torche de soudage (7), ainsi que des moyens pour assurer le pressage de la pièce à souder, et des moyens pour assurer l'amenée et le retour du courant de soudage. 2. Ensemble de soudage selon la revendication 1, caracté- risé par le fait qu'il comporte des béquilles (10) disposées de part et d'autre de la zone de soudage au plus près de l'arc, ces béquilles ayant pour fonction d'assurer à la fois le pressage de la pièce à souder et le retour du courant de soudage. 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'ensemble mobile comporte une base (1) destinée à être fixée à l'extrémité d'un bras (2) de robot ou de machine automatique, et une tête de soudage (3) montée sur la base (1) de manière à pouvoir coulisser axialement et sans rotation par rapport à celle-ci, un ressort précontraint (5) ou un ensemble de ressorts étant prévu entre la base (1) et la tête (3) pour limiter l'effort d'accostage produit par le bras de robot ou de machine (2) au niveau des béquilles (10). 4. Ensemble selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le dérouleur de fil (11) est porté par la base (1) de l'ensemble et que son frein (12) est constitué par un frein électromagnétique à poudre alimenté par une alimentation électrique stabilisée. 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le dérouleur de fil (11) comporte un capteur optique (13) envoyant un signal lorsque la bobine est presque vide, ce signal agissant sur la commande automatique en vue de procéder en temps voulu à l'interruption de l'arc, par arrêt de l'alimentation de la torche ou de son déplacement, et au remplacement de la réserve de fil. 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins la fixation de la torche (7) sur la tête (3) et la fixation de l'ensemble mobile (1, 3) sur le bras de manoeuvre (2) se fait par l'in- termédiaire de supports (8 et 1) permettant un préréglage et un assemblage rapide à positionnement rigoureux ne nécessitant qu'un minimum d'outillage pour le montage et le démontage.