Brevet FR2529814A1 — publié le 19840113

" Installation de soudage de bandes pour relier des tôles, des plaques ou des bandes ". La présente invention concerne une installation de soudage de bandes pour relier des tales, des plaques ou des bandes ainsi que des pièces de tôle dont le lami- nage est terminé et de préférence des tôles et des pla- ques prélaminées, de petits rouleaux et/ou pour réunir par soudage dans une ligne de traitement de bandes, dans la direction transversale du défilement des bandes à l'aide d'une machine à souder, d'une installation de commande et d'un chalumeau. Dans les installations de soudage de bandes, on réalise des bandes de longueurs quelconques en réunissant par soudage des tôles, des plaques ou des bandes pour des traitements en continu dans des laminoirs ou utiliser des bandes en sortie de laminoir Pour cela, les condi- tions relatives aux soudures sont très sévères pour la sollicitation à la traction et à la flexion Ainsi, le cordon de soudure ne doit pas présenter de pores, ni de criques brûlées, et doit avoir une base soudée sur toute sa hauteur, ayant une soudure régulière et de bonne qua- lité; le cordon de soudure doit également pouvoir se laminer. Lors du passage à travers l'installation de recuit, le cordon de soudure doit résister lui-même aux tempéra- tures élevées de recuit même lorsqu'il réunit des bandes de caractéristiques différentes de largeurs différentes ou d'épaisseurs différentes. On connaît une installation de soudage de bandes, combinée, avec une commande séquentielle qui est diffusée par la Demanderesse sous la dénomination "Kontinumat". Cette installation connue comporte une cisaille intégrée, à double coupe pour donner un intervalle de soudure, cons- tant; cette cisaille est actionnée hydrauliquement et coupe simultanément le début d'une bande et l'extrémité de l'autre Au cours de cette opération, les extrémités des deux bandes sont bloquées et maintenues abaissées dans leur position par des unités de serrage et de pince- ment La combinaison d'une cisaille à double coupe et d'une installation de serrage et de pincement avec une machine permet d'éviter tout décalage qui se produirait sur une bande non fixée, après la coupe Cela exclut éga- lement l'encrassage et l'endommagement des flancs de coupe des bandes Comme les deux extrémités de bandes sont coupées simultanément, la forme des flancs de coupe (flancs du cordon de soudure) est symétrique Les mâchoires du dispositif de serrage servent d'organes de maintien lors de la coupe Après la coupe, les extrémités de bandes restent fixées dans les éléments de serrage et sont ainsi réunies pour le soudage La combinaison entre l'opération de coupe et l'opération de réunion est assurée automatiquement par une commande séquentielle. Seule l'opération de soudage est démarrée manuellement. Dans ce cas, lorsque le chariot portant le chalumeau se rapproche de façon peu précise lors de la course rapide pour venir en position de soudage, il faut effectuer une correction manuelle de la position initiale La même remarque s'applique lorsque le chalumeau a dévié par rapport au milieu du joint ou/et lors d'une déviation en hauteur Ainsi la qualité du cordon de soudure dépend de la qualification professionnelle et du sens d'observation et de réaction de l'utilisateur. La présente invention a pour but de créer une ins- tallation de soudage de bandes à fonctionnement automati- que permettant d'obtenir une qualité de soudure qui soit régulière et reproductible. A cet effet, l'invention concerne une installation caractérisée en ce que le chalumeau de la machine à souder de bandes comporte au moins deux capteurs pour déterminer le début et la fin du cordon de soudure ainsi que pour reche-rcherle bord dans la direction transversale, pour guider par rapport au milieu du joint et pour maintenir un écartement vertical constant ainsi que pour de préfé- rence incliner le chalumeau suivant un angle pour la liai- son de bandes d'épaisseurs différentes. Il est avantageux que l'un des capteurs soit une tête magnétique et l'autre un dispositif de mesure de hauteur par effet inductif ou capacitif Les avantages ainsi obtenus selon l'invention résident d'une part en ce que l'installation de soudage de bandes peut fonction- ner automatiquement et présente toutes les conditions pour obtenir une qualité de soudure régulière et repro- ductible; de plus, l'installation peut être commandée à distance. Un exemple de réalisation de l'invention sera décrit à l'aide des dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma de la zone de soudage d'une installation de soudage en bande, la figure l A étant une vue de face et la figure 1 B une vue de-dessus. la figure 2 est un schéma électrique de la com- mande de la détection du cordon de soudure. la figure 3 est un schéma d'une installation ser- vant au guidage du chalumeau. La figure 1 montre une partie d'une installation de soudage de bandes 10 L'installation de soudage de bandes 10 qui n'est représentée que schématiquement se compose essentiellement d'un chalumeau de soudage 11 avec au moins deux unités ou capteurs 12 et 13 reliés au cha- lumeau 11 ainsi qu'une installation de serrage qui n'est représentée que schématiquement Les extrémités des ban- des 14, 15 qui sont fixées dans l'installation de soudage sont appliquées dans cet exemple, l'une contre l'autre bout à bout (selon une jonction I) et ce n'est que pour montrer l'existence de l'intervalle que cet intervalle 16 a été représenté de façon rotativement exagérée entre les deux bandes 14 et 15 En pratique, cet intervalle 16 est compris entre O et environ 3 millimètres. Le tracé de l'intervalle 16 dans la largeur 17 du cordon de soudure pour le cas échéant des bandes 14 et 15 de largeurs différentes, présente des flancs 18 et 19 qui sont symétriquement opposés, flancs obtenus en fai- sant une coupe à l'aide d'une cisaille à double coupe. Ainsi tant à la coupe qu'au soudage, les bandes 14 et 15 sont maintenues solidement et en position abaissée à l'aide des mâchoires de serrage 20 et des mâchoires de pincement 21 Le serrage des mâchoires 20, 21 est assuré par des vérins hydrauliques non représentés Le chalumeau Il qui n'est que représenté schématiquement est de pré- férence un chalumeau de soudage sous gaz protecteur et se trouve en aval des capteurs 12, 13 Les capteurs 12, 13 sont reliés par un câble de commande 22 à un circuit de commande explicité aux figures 2 et 3 En outre, le chalumeau 11 et les capteurs 12,13 sont reliés à des installations de réglage et d'entraînement non représen- tées en détail Les capteurs 12 et 13 servent à détermi- ner le début 23 et la fin 24 du cordon de soudure ainsi qu'à la recherche du bord 25 dans la direction transver- sale, le guidage suivant le milieu 26 des bords bout à bout et l'intervalle vertical constant 27 ainsi que de préférence pour l'inclinaison du chalumeau 11 suivant un angle 28 lorsque le chalumeau 11 est prévu pour relier des bandes d'épaisseurs différentes Le fonctionnement de l'installation de soudage de bandes 10 selon l'inven- tion sera décrit ci-après en particulier à l'aide du schéma-bloc électrique des figures 2 et 3. Selon la figure 2, on décrira ci-après la façon de déterminer le début 23 et la fin 24 du cordon de soudure. Après le signal de départ, le chalumeau 11 et les capteurs 12, 13 sortent de leur position de repos 29, définie, en se déplaçant dans le sens de la flèche 30 lorsqu'ils atteignent le bord 31, les parties de capteur 13 c et 13 d fournissent d'abord un signal a préamplifica- teurs 32, 33 pour générer un signal de différence dans l'amplificateur de différence 34 Ce signal alimente un comparateur 36 après avoir passé un redresseur 35; ce comparateur 36 met à l'état une première mémoire 37 Ce n'est que lorsque les parties de capteur 13 a, 13 b et un chemin de signal parallèle (préamplificateurs 39, 40, amplificateur de différence 41, redresseur 42, compara- teur 43) arrivent au-dessus de l'arête 38 que la seconde mémoire 44 est mise à l'état et que le circuit logique d'exploitation 45 fournit le signal "début de cordon de soudure 23 " Après que le chalumeau 11 ait atteint l'arête 38, le mouvement chalumeau/capteur est arrêté. La détermination de la fin 24 du cordon de soudure se fait de la même manière mais par remise à l'état initial des mémoires 37, 44. L'alimentation du capteur 13 se fait par l'intermé- diaire d'un générateur 75. L'installation servant à guider le chalumeau 11 au milieu 26 des bords est représentée à la figure 3 cette installation se compose d'un générateur basse fré- quence 46 qui alimente le capteur 12 Par un montage symétrique des parties de capteur 12 a, 12 b par rapport au milieu 26, du fait de l'amortissement symétrique iden- tique des parties de capteur 12 a, 12 b, il n'apparaît aucun signal à la sortie 47 de l'amplificateur de diffé- rence 48 Le discriminateur de phase 49 ne fournit aucun signal de tension à la sortie 50, si bien que le disposi- tif de réglage du chalumeau (non représenté) ne reçoit pas d'ordre de réglage transversal (double flèche 51). Lorsque l'axe 52 du capteur 12 n'est pas au-dessus du milieu 26 c'est-àdire que les parties de capteur 12 a, 12 b sont décalées vers la droite ou vers la gauche par rapport au milieu 26, comme les parties de capteur 12 a, 12 b sont désaccordées, elles induisent des tensions dif- férentes A la sortie 47 de l'amplificateur de différence 48 apparaît alors une tension de différence entre les diverses tensions induites dans les parties de capteur 12 a, 12 b Cette tension de différence représente une mesure directe de la déviation du chalumeau 11 relié aux capteurs par rapport au milieu 26 Le discriminateur de phase 49 détermine si la déviation par rapport au milieu 26 se fait vers la droite ou vers la gauche par une comparaison indirecte entre la position de phase fournie par un formeur d'impulsions 53 de la tension d'un géné- rateur basse fréquence 46 et de la tension de l'amplifi- cateur de différence 48 Suivant la position de phase du signal de sortie de l'amplificateur de différence 48, on dispose d'une tension positive ou d'une tension négative à la sortie 50 du discriminateur 49 L'amplitude du décalage est une mesure de la déviation par rapport au milieu et la position de la phase une mesure du sens de la déviation Ainsi en aval de l'amplificateur 54, on a un signal dont la polarité correspond au sens de la déviation et dont l'amplitude est proportionnelle à la déviation moyenne. Partant de la position du chalumeau 11 au-dessus de l'arête 38, pour trouver le milieu 26, on applique le signal du discriminateur 49 par l'intermédiaire d'un amplificateur 54 à un comparateur prévu dans une unité de mise en place automatique 55 de façon à commander le mouvement transversal 51 a par rapport au milieu 26 Lors- que le milieu 26 est atteint, le circuit active un compa- rateur 56 par l'intermédiaire d'un redresseur 73 Le cir- cuit d'exploitation 57 arrête le mouvement transversal du chalumeau 11 (ligne 74) et le signal de réglage pour assu- rer le réglage ultérieur en continu du chalumeau 11 par rapport au milieu 26 est libéré au cours de la soudure par l'intermédiaire d'un commutateur analogique 58 et de la ligne 59 de l'organe de soudage (avance du chalumeau dans la direction de la flèche 30). L'installation décrite ci-dessus est parfaitement suffisante pour la détection d'une pièce plane Dans le cas d'une surface irrégulière au niveau des extrémités de bandes 14 et 15 (par exemple pour des épaisseurs de bandes différentes 62, 63 selon la figure 1), on obtient dans l'exemple de réalisation de la figure 2 des signaux asymétriques aux sorties 60, 61 des redresseurs 35, 42, signaux qui font dévier le chalumeau 11 par rapport au milieu 26 Pour éviter cela, les signaux sont transmis par l'intermédiaire des amplificateurs 64, 65 et des lignes 66, 67 à l'amplificateur différentiel 68 de la figure 3. Le signal de sortie de l'amplificateur 68 est appli- qué comme signal de correction à l'amplificateur 54 et le chalumeau 11 est ainsi rappelé sur le milieu 26 pour y être maintenu. En outre, il peut être avantageux d'appliquer le signal de sortie de l'amplificateur de différence 68 à une installation 69 servant à régler l'angle 28 du chalu- meau 11 de sorte que le chalumeau 11 s'incline dans une plage angulaire 28 comprise entre 700 et 800 en fonction de l'amplitude du signal. Pour maintenir constant un écart vertical prédéter- miné 27 chalumeau/capteur 11, 12, 13, on applique les signaux des amplificteurs 64, 65 à l'amplificateur addi- tionneur 70 dont le signal de sortie est proportionnel à la somme des intervalles entre les parties de capteur 13 c, 13 d et 13 a, 13 b Le signal de sortie de l'amplificateur de somme 70 est appliqué par l'intermédiaire d'un ampli- ficateur de réglage 71 à l'entrée de la valeur de consi- gne 72 d'une installation de réglage de hauteur du chalu- meau, installation qui n'est pas représentée en détail. Lorsque l'ensemble chalumeau/capteur 11, 12, 13 arrive au niveau de l'extrémité 24 du cordon de soudure, les signaux fournis par les parties de capteur 13 b, 13 a disparaissent et la mémoire 44 est effacée, si bien qu' aucun signal ne peut plus être fourni au circuit logique d'exploitation Des circuits internes du circuit logique d'exploitation 45 assurent la poursuite du déplacement du chalumeau 11 sur un chemin déterminé de façon à assu- rer la fin de la réalisation du cordon de soudure Puis, le circuit logique d'exploitation 45 envoie des signaux terminant l'opération de soudage pour rappeler l'ensemble chalumeau/capteur 11, 12, 13 dans la position de repos et pour remettre à i'état initial les mémoires 37, 44, 45 par l' intermédiaire: des lignes de remise à 1 t état initial (Reset). R E V E N D I C A T I O N S ) Installation de soudage de bandes pour relier des tôles, des plaques ou des bandes ainsi que des pièces de tôle dont le laminage est terminé et de préférence des tôles et des plaques prélaminées, de petits rouleaux et/ou pour réunir par soudage dans une ligne de traitement de bandes, dans la direction transversale du défilement des bandes à l'aide d'une machine à souder, d'une installation de commande et d'un chalumeau, installation caractérisée en ce que le chalumeau ( 11) de la machine à souder de bandes ( 13) comporte au moins deux capteurs ( 12, 13) pour déterminer le début ( 23) et la fin ( 24) du cordon de soudure ainsi que pour rechercher le bord ( 25) dans la direction transversale, pour guider par rapport au milieu ( 26) du Joint et pour maintenir un écartement vertical constant ( 27) ainsi que pourde préférence incliner le chalumeau ( 11) suivant un angle ( 28) pour la liaison de bandes d'épaisseurs( 62, 63) différentes. ) Installation de soudage de bandes selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un capteur ( 12) est une tête magnétique et l'autre capteur ( 13) est un dispositif de mesure de hauteur capacitif inductif. ) Installation de soudage de bandes selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen automatique pour déterminer le début ( 23) et la fin ( 24) du cordon de soudure, pour rechercher le bord ( 25) dans la direction transversale, pour assurer le guidage par rapport au milieu ( 26) du Joint et pour maintenir un écartement vertical constant ( 27) ainsi que de préférence pour incliner le chalumeau ( 11) suivant un angle ( 28) lors du soudage d'épaisseurs de bandes différentes ( 62, 63).