Brevet FR2509884A1 — publié le 19830121

1. Cette invention a trait à un dispositif de com- mande du démarrage d'étincelle dans une machine de soudu- re électrique ou électronique. On sait que dans la plupart des machines de sou- dure à l'arc électroniques, le démarrage d'étincelle est o tenu selon l'une de deux manières Selon la première ma- nière, on touche directement avec la pointe de soudure le joint à souder et l'arc commence automatiquement quand on soulève la pointe Selon l'autre manière, on utilise un dispositif générateur de signaux à haute tension et haute fréquence au moyen duquel le démarrage d'étincelle peut prendre place sans que la pointe ne touche le joint à sou- der. Bien que de tels systèmes soient largement utili sés,chacun d'eux comporte un inconvénient En effet, dans le premier cas, à cause du haut niveau de l'intensité élec trique qui s'établit entre la pointe et le joint, une cha- leur très importante est dégagée dans la pointe dont une partie fond et va directement dans le bain de soudure En conséquence, il est nécessaire de changer fréquemment la pointe; de plus, on n'obtient pas une soudure parfaite puisque le bain de soudure est contaminé par les particu- les en provenance de la pointe Dans le deuxième cas, le dispositif générateur de signaux à haute fréquence et hau- 2. te tension s'avère particulièrement coûteux et difficile à fabriquer et doit satisfaire les spécifications rigou- reuses qui fixent des limites supérieures au niveau de bruit en fréquence radio qu'il produit inévitablement. Un objet de la présente invention est de fournir un dispositif de commande du démarrage d'étincelle dans une machine à souder électrique ou électronique ne comportant pas les inconvénients des dispositifs connus cités plus haut. Cet objet est atteint par la présente invention en ce que celle-ci a trait à une machine électrique ou élec- tronique pour soudure à l'arc comprenant un générateur électrique qui délivre à sa sortie un signal de puissance susceptible d'être fourni à une torche de façon à faire une soudure sur une pièce de travail et un moyen pour ajus- ter le niveau de l'intensité du courant du signal de puissan- ce, la machine de soudure étant caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit de commande connecté de façon opéra- tionnelle entre les bornes de sortie du générateur et le moyen de réglage et qui délivre un premier ou un second si- gnal de commande du nmoyen de réglage selon que le niveau de la tension qui s'établit en cours d'utilisation entre la torche et la pièce se trouve respectivement plus bas ou plus haut qu'une valeur prédéterminée. Pour une meilleure compréhension de la présen- te invention on décrira maintenant une réalisation préférée d'une machine de soudure électronique à titre d'exemple non limitatif en relation avec le dessin joint qui est une illustration d'un schéma de câblage simplifié de la machine. En se référant plus particulièrement à ce sché- ma,on a représenté en l une machine de soudure à l'arc du type comprenant un générateur électrique 2 comportant des entrées 3, 4 respectivement connectées aux bornes 5, 6 pouvant être convenablement connectées au réseau électri- que norm 4 l, et des sorties 7 et 8 oi on peut prélever un signal de puissance sensiblement continu et dont le pôle négatif est à la sortie 7 et le pôle positif à la sortie 8, La sortie 7 est connectée à une première borne d'un contact 3 2509884 électrique 9 du type normalement ouvert, contrôlé par un relais 10 Une seconde borne du contact 9 est connectée à une borne 11 qui, en utilisation 1 est connectée à la tor- che 12 ayant à son extrémité une pointe de soudure 13 La sortie 8 du générateur 2 est connectée à une borne 14 qui est mise à la terre et, en utilisation>,est connectée à la pièce 15 sur laquelle une soudure doit être faite au moyen de la pointe 13 de la torche 12. Le générateur comprend en outre des entrées 16, 17, 18 respectivement connectées à une première borne, au curseur et à une seconde borne d'un potentiomètre 19 Le potentiomètre 19 joue un rôle de réglage de façon connue de la valeur de l'intensité I du courant délivré par le gé- nérateur 2 En particulier,en réduisant la valeur de la résistance entre le curseur et une borne du potentiomètre 19 respectivement connectés aux entrées 17 et 18 du géné- rateur 2, il est possible de réaliser une réduction graduel- le de la valeur du courant I jusqu'à ce qu'on atteigne la valeur la plus basse qui est celle du courant de court-cir- cuit du générateur 2 et qui correspond préférablement à une valeur de courant de quelques dizaines d'ampères (par exemple 40-50 ampères). Le relais 10 est alimenté par un bouton pous- soir 20 associé à la torche 12 et est raccordé aux entrées 21, 22 connectables à une source d'énergie électrique non représentée. Selon la présente invention, la machine de sou- dure 1 comprend un circuit de commande 25, qui, en fonc- tion de la tension mesurée entre les entrées 11 et 14, c'est-à-dire la tension qui existe entre le point 13 et la pièce 15, contrôle automatiquement par l'intermédiaire-du potentiomètre 19,le courant I délivré par le générateur 2. D'une façon plus détaillée, le circuit de commande 25 com- prend une source de puissance 26 comportant des entrées connectées aux bornes 5 et 6 et aux sorties respectivement positives 27 et négative 28 ot on peut prélever un signal d'alimentation rectifiée convenablement égalisé (par exem- ple une valeur de 5 volts) La sortie 27 est connectée à 4 2509884 l'anode d'une diode photo-émettrice 29, à une borne d'ali- mentation positive d'un comparateur 30 et à une première borne de résistances 3 l, 32 La cathode de la diode 29 est connectée par l'intermédiaire d'une résistance 33, à la sortie du comparateur 30, dont une borne d'alimentation négative est connectée à la sortie 28 du circuit 26 Une entrée non réversible du comparateur 30, indiquée par le symbole +, est connectée à la seconde borne de la résistan- ce 32 et à l'anode de la diode 34, dont la cathode est con- nectée à la borne 14 Une entrée réversible du comparateur , indiquée par le symbole -, est connectée à une deu- xième borne de la résistance 31 et à une première borne de la résistance 35, dont une seconde borne est connectée à la sortie 28 du circuit d'alimentation 26; cette sortie est également connectée à la borne 11 déjà mentionnée Le circuit de commande 25 comprend finalement un phototran- sistor 36 couplé optiquement avec la diode photo-émettri- ce 29 et dans lequel la jonction collecteur-émetteur est connectée en parallèle avec la partie du potentiomètre 19 qui est comprise entre le curseur et la borne du potentio- mètre respectivement connectés avec les sorties 17 et 18 du générateur 2. La machine de soudure 1 fonctionne de la façon décrite ci-après. On suppose qu'en premier lieu la torche est le- vée par rapport à-la pièce de travail 15 et que le bouton poussoir 20 associé n'est pas pressé Dans un tel cas, l'entrée non réversible du comparateur 30 est amenée par la résistance 32 au potentiel de la sortie 27 de l'alimenta- tion 26 (dans le présent exemple, + 5 volts) pendant que l'entrée réversible du comparateur 30 est maintenue à un potentiel plus bas (par exemple + 2,5 volts) à cause de la division de tension de l'alimentation 26 à travers les ré- sistances 31 et 35 La sortie du comparateur 30 est donc à un haut niveau par exemple + 5 volts, et par conséquent la diode photo-émettrice 29 est éteinte Par conséquent, la jonction collecteur-émetteur du transistor 36 se comporte comme un circuit ouvert qui se met en parallèle avec les en- trées 17 et 18 du générateur 2 sans qu'on change la valeur résistive du potentiomètre 19 au moyen du curseur corres- pondant Dans cette situation, le courant que le généra- teur 2 peut délivrer est le courant qui passe à travers le curseur du potentiomètre 19 et celui-rci est d'un niveau élevé ou bas selon que le curseur branche entre les entrées 17 et 18 du générateur 2 une valeur minimale ou maximale d l'entrée non réversible du comparateur 30 est amenée prati- quement à la même valeur que la tension qui existe à la sortie 28 de l'alimentation 26 par la diode 34, la pièce 11 et la torche 12 Plus particulièrement, le voltage qui s'établit à l'entrée non réversible du comparateur 30 est le voltage de polarisation directe (anode-cathode) de la diode 34, qui comme on le sait est de l'ordre de quelques dixièmes de volt Puisque la tension qui existe à l'entrée réversible du coeparateur 30 reste à la valeur du cas précé- dent, c'est-à-dire approximativement + 2,5 volts, le signal de sortie du comparateur 30 tombe au niveau bas et déclen- che ainsi la diode photo-émettrice 29 Dans un tel cas, la diode émet une lumière qui frappe la jonction émetteur-bas( du phototransistor 36 et produit dans la jonction collec- teur-émetteur du transistor une réduction importante de la résistance équivalente Par conséquent, on obtient une ré- duction automatique et substantielle de la résistance qui se trouve aux entrées 17 et 18 du générateur 2 avec une adaptation consécutive du générateur à la fourniture du courant le plus bas. Si dans un tel cas, le bouton poussoir 20 est pressé on obtient par le relais 10 la fermeture du contact 9 avec un flux consécutif du courant I entre la pointe 13 et la pièce 15 Le courant atteignant la valeur la plus 6, basse mentionnée ci-dessus ( 40-50 ampères) ne cause pas de dommage à la pointe 13, Le fait de lever la torche 12 de la pièce 15 déclenche le démarrage de l'étincelle entre la pointe 13 et la pièce 15 Dans un tel cas, la tension entre la pointe 13 et la pièce 15 augmente, et la tension l'entrée non réversible du comparateur, 30 augmente en conséquence Quand la tension dépasse la valeur de tension de seuil (+ 2,5 volts) établie par les résistances 31 et 35, il se produit une commutation du signal de sortie produit par le compa- rateur 30 avec un déclenchement consécutif de la diode photo- émettrice 29 Par conséquent, il manque la contribution délivrée par la jonction collecteur-émetteur du phototran- sistor 36 à la résistance existant entre les entrées 17 et 18 du générateur 2 et correspondant maintenant sensiblement à celle établie par le potentiomètre 19, Il en résulte que le courant X délivré par le générateur 2 tombe maintenant de la valeur la plus basse du courant de court-circuit à cel- le établie par le potentiomètre 1 g. La coupure de l'arc peut se produire si on rela- che le bouton poussoir 20 ou si on enlève la torche 12 de la pièce 15 jusqu'à ce que l'arc se coupe de lui-mâme. Dans ces deux cas, il y a un retour aux conditions de tra- vail expliquées au début de la description du fonctionne- ment. On constate en examinant les caractéristiques de la machine de soudure 1 réalisée selon la présente in- vention que celle-ci permet d'atteindre les objets énumé- rés plus haut. L'arc qui démarre au début de chaque soudure entre la pointe 13 et la pièce 15 s'établit avec une valeur minimale du courant X et par conséquent on évite à la fois les détériorations de la pointe 13 de la torche 12 et la pollution correspondante du bain de soudure déposé sur la pièce 15, La valeur du courant qui provoque la véritable action de soudure s'établit entre la pointe 13 et la pièce quand la pointe 13 elle- même est déjà détachée de la pièce 15 ce qui évite les inconvénients décrits ci-dessus. 7 2509884 Il est clair que des changements et des modifi- cations peuvent être apportés à la machine de soudure i sans s'éloigner pour autant du champ de la présente inven- tion. Par exempleil n'est pas essentiel de placer au préalable le bouton 20 dans la position décrite ci-dessus; il suffit de placer au préalable dans le générateur 2 des constantes de temps convenables de telle façon que quand la pointe 13 de la torche 12 touche la pièce 15, la valeur minimale du courant s'établisse immédiatement avant même que se produise la fourniture par le générateur 2 du cou- rant établi au moyen du potentiomètre 19. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 Machine de soudure à arc électrique ou élec- tronique du type comprenant un générateur électrique ( 2) qui délivre à ses bornes de sortie ( 7, 8) un signal de puissance pouvant être fourni à une torche ( 12) de façon à faire une soudure sur une pièce ( 15) de travail et un moyen ( 25) pour régler la valeur de l'intensité ( 1) du courant du signal de puissance, caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit de commande ( 25 > qui est raccordé en fonctionne- ment entre les bornes de sortie ( 7, 8) du générateur ( 2) et le moyen de réglage ( 19) et qui délivre un premier ou un second signal de commande du moyen de réglage ( 19) selon que la valeur de la tension qui s'établit en fonctionnement entre la torche ( 12) et la pièce ( 15 > de travail est res- pectivement plus basse ou plus haute qu'une valeur prédé- terminée. 2 Machine de soudure selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de réglage ( 19) fixe consé- cutivement à la réception du premier signal de commande,une valeur minimale de l'intensité (x 3 du courant délivrable par le générateur ( 2). 3 Machine de soudure selon la revendication 2, caractérisée en oe que la valeur minimale du courant (I) correspond à la valeur du courant de court-circuit du géné- rateur ( 2). 4 Machine de soudure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la va- leur prédéterminée de la tension est de l'ordre de quelques volts. 5 Machine de soudure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le circuit de commande ( 25) comprend un comparateur de ten- sion ( 30 > ayant une première entrée (-) maintenue à une va- leur de tension prédéterminée et une seconde entrée (+) connectée à l'une des bornes de sortie du générateur ( 2). 6 Machine de soudure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le cou- plage entre le circuit de commande ( 25) et le moyen de ré- 9 250988 glage ( 19) ne fait appel à aucune connexion ohmique. 7 Machine de soudure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moyen de réglage ( 19) comprend un potentiomètre dont dif férentes valeurs résistives peuvent être sélectionnées ma- nuellement, chacune d'entre elles pouvant être modifiée par le signal de commande délivré par le circuit de com- mande ( 25), 8 Machine de soudure selon la revendication 7, caractérisée en ce que le circuit de commande ( 25) comprend un composant ( 36) dont la résistance est variable sur la base de la valeur acquise par le signal de commande, et qui est connecté entre le curseur et une borne du poten- tiomètre ( 7),