Brevet FR2547755A1 — publié le 19841228

La présente invention concerne d'une manière générale, les appareils du genre à pince en ciseau et transformateur associé, pour l'assemblage de deux pièces métalliques par points de soudure électrique. -De tels appareils de soudage sont bien connus, et ils équipent le plus souvent les postes d'une chaîne de fabrication o sont soudés des éléments de carosserie de véhicules automobiles, tels que chassis, portes, et autres. Dans le but d'automatiser la fabrication, on a proposé de 10 disposer les appareils en cause, en bout de bras "robots" asservis à une centrale de commande, en sorte de faire effectuer aux électrodes que comportent de telles pinces le soudage de deux éléments métalliques. Les installations actuellement connues de ce genre don15 nent dans l'ensemble satisfaction, mais néanmoins on s'est heurté jusqu'ici à des problèmes de poids concernant l'appareil de soudage disposé en bout du bras robot, en sorte que les cadencesde soudage se trouvent limitées par des déplacements relativement lents du bras robot, qui sont essentielle20 ment dés à l'inertie de l'appareil de soudage. En effet, le poids relativement important, de l'ordre de 40 kilogrammes, des appareils actuels comprenant transformateur et des pinces en ciseau est un obstacle à des transferts rapides de ces appareils d'une position "de travail" pour l'exécution d'un point de soudure, à une position "escamotée", au cours de laquelle les éléments soudés sont acheminés vers un autre poste. Dans les appareils connus chaque bras des pinces en ciseau à une première fonction qui est de constituer un conduc30 teur de courant entre le transformateur et une électrode, et une seconde fonction consistant à supporter les efforts mécaniques lors de l'exécution d'une soudure. Dans le but d'allier les deux fonctions précitées, chaque bras de pince est réalisé en un alliage de cuivre, afin de per35 mettre le passage du courant avec une résistance minimale, et il est dimensionné en sorte de supporter, avec une marge de sécurité, les efforts mécaniques résultant de la pression que lesdits bras exerçent sur les éléments à assembler lors de 1 ' exécution d'une soudure Il résulte de telles dispositions un poids non négligeable des bras en ciseau. La présente invention a pour objet un appareil du genre ci-dessus destiné à équiper plus particulièrement -bien que 5 non exclusivement un bras "robot", dont le poids, notablement allégé comparativement aux appareils actuels, conduit à des performances améliorées dudit bras robot. Unr appareil selon l'invention pour l'assemblage d'éléments métalliques par points de soudure électrique du genre compre10 nant deux bras en ciseau, montés articulés autour d'un axe commun, et portant chacun une électrode connectée, au secondaire d'un transformateur comportant de manière connue en soi au moins un circuit primaire et un tore magnétique, lesdits bras étant commandés en ouverture-fermeture à l'aide d'un orga15 ne de commande associé, se caractérise par le fait que les bras sont articulés directement sur une face antérieure du transformateur aménagée à cet effet, et en ce que le secondaire, sous forme de tresse souple, présentent des brins terminaux dépassant par rapport au transformateur en vue d'une liaison 20 directe avec un porte-électrode, un tel appareil comportant en outre un circuit de refroidissement complet incorporé qui est apte à assurer le refroidissement des éléments du transformateur et des électrodes. Suivant une caractéristique de l'invention les bras de 25 la pince en ciseau sont réalisés à partir d'un métal léger, par exemple en alliage d'aluminium, et sont montés pivotants chacun sur deux paliers portés par des pattes solidaires d'une paroi antérieure du transformateur, tandis que ladite paroi antérieure comporte deux sorties, chacune pour un brin libre 30 terminal du secondaire, qui est connecté à un porte-électrode correspondant. Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit primaire, le circuit secondaire, les points chauds des tores magnétiques, ainsi que les électrodes, sont refroidis au moyen d'un fluide tel que de l'eau, circulant dans des tubulures incorporées au transformateur et aux bras de pince en ciseau. Selon une autre caractéristique de l'invention les bras de pince en ciseau logent une tuyauterie souplelraccordée par ses extrémités, et de manière étanche, d'un côté à un porte-électrode, et d'un autre côté sur des embouts ménagés dans la face antérieure du transformateur; la tuyauterie précitée forme une gaine aux brins terminaux du secondaire, et un "pont" propre à la circulation de l'eau de refroidissement entre les électrodes et le transformateur. La réalisation en alliage léger des bras de pince en ciseau, en association avec un circuit secondaire réalisé à l'aide de tresses, conduit à un appareil présentant des avantages indéniables comparativement à la technique antérieure. En premier lieu le poids de l'ensemble est allégé de façon notable, environ du tiers,à titre d'ordre de grandeur. En second lieu, les bras de pince étant montésdirecte15 ment articulés sur une paroi antérieure du transformateur, on obtient un appareil non seulement compact, mais dans lequel les contacts sont réduits au strict minimum, du fait de la"liaison directe" d'un porte-électrode à l'autre On entend par liaison directe le fait que les tresses font office 20 de boucle secondaire du transformateur. On rappellera à ce sujet que dans les réalisations connues la liaison entre le secondaire et les bras de pince conducteurs était effectuée à l'aide de tresses souples impliquant des connections appropriées. Un appareil suivant l'invention résoud donc le problème posé concernant la Légèreté, et ce, avec des performances égales ou même supérieures comparativement aux appareils actuels Or, étant donné son poids allégé un tel appareil peut avantageusement être monté en bout d'un bras de robot, 1 ' 30 inertie étant réduite de façon sensible, les transferts du bras robot d'uneposition à une autre peuvent être effectués avec une plus grande rapidité en sorte que les cadences de soudage sont améliorées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale montrant de façon sdtématique l'état de la technique; la figure 2 est une vue en perspective partielle et schématique d'un appareil pour le soudage par points d'éléments métalliques suivant l'invention; la figure 3 est une vue en élévation latérale d'une forme de réalisation de l'appareil conformément à l'invention; la figure 4 est une vue en plan correspondante; la figure 5 est une vue en coupe transversale du transformateur suivant la ligne V-V de la figure 3; la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une partie terminale d'un bras de pince ciseau; la figure 7 montre, en perspective, le circuit secondaire seul; la figure 8 est une vue à plus grande échelle de l'encart 15 VIII indiqué à la figure 5; la figure 9 est une vue schématique du circuit de refroidissement associé à l'appareil; la figure 10 montre partiellement de façon schématique une autre forme de réalisation du secondaire. En référence à la figure 1, illustrant de manière schématique l'état de la technique, l'appareil pour le soudage par points de deux éléments métalliques comprend dans un bottier, un transformateur indiqué dans son ensemble par 10, deux bras 11, 12, de pince ciseau articulés autour d'un axe 25 13 qui sont commandés en ouverture-fermeture par la tige 14 d'un vérin 15 L'axe 13 est supporté par un palier non representé, de même que le vérin 15 Les brins terminaux 17, 18, du secondaire 19 sont connectés en 20, 21, de manière connue en soi à des tresses 22, 23, elles-mêmes connectées en 24, 11, 12, 25, respectivement aux bras/de la pince en ciseau Les bras sont réalisés en alliage de cuivre et convenablement dimensionnés afin d'une part, de permettre le passage du courant, et, d'autre part, de résister aux efforts mécaniques (action du vérin) lors de l'exécution d'un point de soudure. A leurs extrémités respectives les bras de pince portent chacun une électrode 26, 27. Suivant une forme de réalisation d'un appareil conformément à l'invention, représenté aux figures 2 àlo, un tel appa- reil comprend un transformateur globalement indiqué en 30 avec une face dite antérieure comportant un couvercle 30 A adapté à porter les bras 31, 32, d'une pince ciseau, et une face postérieure 30 B adaptée à permettre son raccordement à une amenée d'eau sous pression et le passage d'un cable d' alimentation 33 du circuit primaire Dans l'exemple de réalisation représenté le transformateur (figure 5 en particulier) comprend deux tores magnétiques 28, 29, des bobines primaires 34, 35, 36; entre ces bobines primaires sont dis10 posées deux boucles de secondaire 37, 38, (figure 7) montées en parallèle et dont les brins terminaux 37 A, 38 A; 37 B,38 B, jointifs, sont à leurs extrémités respectives, connectés à des porte-électrodes 39, 40 dont chacun reçoit une électrode 41,42. Les boucles 37, 38, du secondaire constituées à l'aide de tresses souples, sont entourées (figure 8 en particulier) par une gaine 50 en matériau isolant qui s'étend sensiblement de la face postérieure 30 B du bottier 30 jusque dans des embouts 51,52, (figures 2 et 3) que comporte la face antérieure 20 30 A du transformateur; un espace annulaire 50 A est ménagé entre la gaine 50 et le secondaire en vue de la circulation du fluide de refroidissement ainsi qu'il sera explicité plus loin. De ces embouts les brins terminaux 37 A, 38 A; 37 B, 38 B, des boucles du secondaire sont insérés chacun dans une tuyauterie souple 55, 56, s'étendant sur l'intérieur des bras, les dites tuyauteries étant bien entendu réunies de façon étanche par leurs extrémités d'une part, aux embouts 51, 52, et, d' autre part, aux porte-électrodes 39,40, aménages à cet effet. 30 De'lus, les tuyauteries en cause sont prévues de manière de ménager un espace annulaire E entre les brins terminaux du secondaire qu'elles reçoivent et leur surface intérieure. Des colliers 57 assurent la liaison étanche des tuyauteries souples 55, 56, avec les embouts 51, 52, et les porte35 électrodes 39, 40. Les porte-électrodes 39, 40, sont solidarisés aux bras 31,32,de toute manière convenable par exemple par vis 58 (figure 6). Ainsi qu'on le voit sur la figure 6 précitée les extrémités des brins 37 A, 38 A; 37 B, 38 B, du secondaire sont taillées en biseau et sont connectées par brasure b à une cosse 59 comportant une gorge 60 dans le prolongement de laquelle est ménagée une surface tronconique 61; des segments 62, 62 A engagés dans la gorge précitée, assurent, par coopération avec un écrou 63, se vissant sur un filetage prévu à cet effet sur le porte-électrode, l'assujettissement des brins terminaux du secondaire avec chaque porte-électrode 39, 40, 10 correspondant. Ainsi qu'on le voit les boucles 37, 38, du secondaire ne comportent qu'un seul point de raccordement et ce, au niveau du porte-électrode, en sorte que les pertes de courant sont réduites à un strict minimum. Chacun des bras 31, 32, est métallique, par exemple en alliage d'aluminium, afin que le poids de ceux-ci soit le moins élevé possible. Avantageusement ces bras présentent globalement une section en U, leur conférant ainsi une rigidité apte à encaisser 20 les efforts mécaniques lors du serrage pour la réalisation d' une soudure Les ouvertures des profils en U sont en vis-àvis, et sont mises à profit pour loger les tuyauteries 55 et 56 qui se trouvent ainsi protégées, sans impliquer un quelconque encombrement supplémentaire. Les bras 31, 32, l'un le 32 étant dit "inférieur" et 1 ' autre le 31, dit "supérieur" sont montés articulés sur le couvercle 30 A du transformateur 30. A cet effet, (voir figure 4 en particulier) le couvercle A comporte en façade deux pattes 64,65 alignées sur un même 30 axe; sur la face extérieure de chacune des pattes est rapporté un palier amovible 66,67, fixé à la patte correspondante par des vis 68 Les bras 31, 32, sont quant à eux pourvus de douilles 70,71, adaptées à être engagées sur les paliers en cause, en sorte que chaque bras est monté articulé autour des 35 paliers 66,67 En outre, chaque palier comporte une collerette frontale 66 A,67 A, destinée à former une butée latérale aux douilles précitées 70,71, et à maintenir ainsi les bras sans jeu latéral excessif Le bras inférieur 32 est prolongé vers le haut par deux extensions latérales 32 A, 32 B, dont les parties terminales sont adaptées à porter, par l'intermédiaire d'un axe 72, un vérin 73 comportant à cet effet une noix de raccordement 74. La tige de piston 75 du vérin en cause est, quant à elle, assemblée par axe 76 à une chape 77 solidaire du bras supérieur 31. On obtient ainsi une pince à deux bras en ciseau, dont les bras, ainsi que le vérin, sont montés flottants Des butées réglables 78,79, (figure 3) portées par le couvercle 30 A 10 du transformateur sont avantageusement prévues pour déterminer la course des bras en ouverture-fermeture afin d'ajuster 1 ' espacement d'ouverture maximale en fonction de l'épaisseur des éléments à assembler. Le couvercle 30 A du transformateur est prévu aussi avec 15 une semelle 80 pour sa fixation à un bras de "robot". Dans un tel appareil, il est nécessaire que le transformateur d'une part, et chacune des électrodes d'autre part, soient refroidis; à cet effet, l'ensemble est doté d'un circuit de refroidissement par circulation forcée d'un fluide, 20 notamment de l'eau, ainsi qu'il va maintenant-être décrit en référence aux figures et en particulier aux figures 3, 5 et 9. L'eau est amenée à la face postérieure du transformateur (flèche F) et circule dans une tubulure 81 longeant les tores magnétiques 28, 29, de la face postérieure vers la face an25 térieure du transformateur; cette tubulure débouche dans un raccord à trois voies 82 qui, par deux voies, alimente en eau au moyen de deux canalisations distinctes 83,84, les électrodes 41,42, lesquelles, à cet effet, comportent intérieurement (figure 6) un tuyau 85 dont l'extrémité libre débouche dans 30 un chambrage 86 ménagé autour de celui-ci. Du chambrage précité 86, l'eau est dirigée par un canal 87 ménagé dans chaque porte-électrode et dans chaque cosse 59 dans l'espace E ménagé entre les brins terminaux du secondaire et les tubulures correspondantes 55,56, et ensuite dans les 35 gaines 50 des boucles du secondaire, pour déboucher dans une boite à eau BE prévue vers la face postérieure du transformateur Quant à la troisième voie du raccord 82 précité elle ali mente par un conduit 88 une tubulure 89 -symétrique par rapport à la tubulure 81 qui débouche dans ladite botte à eau BE. Cette partie du circuit de refroidissement refroidit donc les points chauds des tores magnétiques 28, 29, les électrodes 41,42, les brins terminaux 37 A, 38 A; 37 B, 38 B, et les boucles 37, 38, du secondaire. En ce qui concerne le refroidissement des bobines primaires 34, 35, 36, celui-ci est assuré par l'eau provenant de 1 ' une ou des deux boucles du secondaire à partir de la boite à eau Suivant le schéma illustré, l'eau provenant de l'une des gaines de boucle du secondaire, est dirigée dans des ca10 nalisations 90 (voir aussi figure 5) disposées dans un espace 91 ménagé entre les faces des bobines primaires 35,36, et les tores magnétiques 28, 29. Après circulation dans ces canalisations l'eau est dirigée dans la "boite à eau" et renvoyée vers un retour (flèche 15 Fl). Ainsi qu'on le comprendra, le poids et l'encombrement d' un tel appareil sont nettement moindres que le poids et 1 ' encombrement des appareils antérieurs et ce, avec des performances sensiblement améliorées en ce sens que, disposé à 1 ' extrémité d'un bras de robot, l'inertie quiest nettement moins importante que par le passé, permet une augmentation notable des cadences de soudage par suppression des temps morts entre deux soudures consécutives. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à la forme d' 25 exécution choisie et représentée, laquelle peut au contraire faire l'objet de modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention C'est ainsi que le transformateur pourrait ne comporter qu'une seule boucle de secondaire avec deux bobines primaires et un circuit de refroidissement associé De 30 même, le raccordement des boucles secondaires, qui dans 1 ' exemple décrit et représenté, est réalisé vers l'avant du transformateur pourrait avantageusement être effectué vers 1 ' arrière en sorte de faciliter l'extraction par l'avant, ainsi que le montre de façon schématique la figure 10 Selon cette 35 forme de réalisation les extrémités des brins 371, 381, sont munis de cosses de raccordement 99, o 100, et ils sont raccordés par paires au moyen de barrettes 101, 102 comportant des alésages ayant deux faces tronconiques 103 adaptés à être emboi- tés sur des surfaces correspondantes 104 que comportent les cosses 99, 100 Les cosses 99, 100, sont prévues avec des tronçons filetés terminaux 105 destinés à recevoir des écrous de blocage 106. On comprendra que dans le cas ci-dessus les brins terminaux 37 A, 38 A; 37 B, 38 B du secondaire sont de préférence solidarisés directement, par brasure, avec les porte-électrodes 39,40, la cosse 59 étant supprimée, et les porte-électrodes étant aménagés avec des orifices permettant la circulation 10 du fluide de refroidissement. Avec un tel montage, l'extraction des tresses par 1 ' avant de l'appareil peut être effectuée si nécessaire, simplement en dévissant les écrous 106 extérieurs au boîtier du transformateur, les barrettes de raccordement 101, 102, en cuivre, étant quant à elles intérieures au boîtier du transformateur. REVENDICATIONS 1 Appareil du genre à pince en ciseau et transformateur associé pour l'assemblage d'éléments métalliques par points de soudure électrique, comprenant une pince formée de deux bras montés articulés autour d'un axe commun, chaque bras portant à son extrémité libre, par l'intermédiaire d'un porte-électrode, une électrode reliée électriquement au secondaire d'un transformateur comportant de manière connue en soi, un tore magnétique et des bobines primaires, lesdits 10 bras étant commandés en ouverture-fermeture à l'aide d'un organe de commande associé, caractérisé par le fait que les bras ( 31,32) réalisés en alliage léger sont articulés suivant un axe (X,X') directement sur une paroi antérieure ( 30 A) du bottier du transformateur ( 30) aménagée à cet effet, et en ce 15 que le secondaire ( 37,38) constitué de tresses souples, s' étend au-delà du bottier du transformateur jusqu'aux porteélectrodes ( 39,40) auxquels il est connecté, tandis qu'un circuit de refroidissement complet, incorporé,est apte à refroidir tant les éléments du transformateur que les électrodes. 20 2 Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque bras ( 31,32) présente en section transversale un profil globalement en U dans lequel est logé une tuyauterie souple ( 55,56), les extrémités de chaque tuyauterie ( 55,56) étant reliées de manière étanche respectivement à un embout 25 ( 51,52) prévu sur l paroi antérieure ( 30 A) du transformateur ( 30), et à une partie terminale d'un porteélectrode ( 39,40), lesdites tuyauteries enveloppant elles-mêmes au moins un brin terminal d'une tresse souple du secondaire en ménageant avec ledit brin un espace annulaire (E) pour la circulation d'un 30 fluide de refroidissement. 3 Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les brins terminaux libres ( 37 A,38 A) , ( 37 B,38 B) du secondaire, sont connectés respectivement à chaque porte-électrode ( 40,41) par l'intermédiaire d' 35 une cosse ( 59) à laquelle ils sont brasés, et d'un écrou ( 62) se vissant sur un filetage correspondant ménagé sur le porteélectrode. 4 Appareil suivant l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la cosse ( 59) présente une gorge circulaire ( 60) sensiblement médiane à son axe longitudinal qui-est destinée à recevoir une paire de segments ( 62,62 A) propres à coopérer avec l'écrou précité ( 63), la dite cosse comportant en outre une partie terminale entaillée en V propre à recevoir une extrémité correspondante d'un brin du secondaire ( 37 A,38 A); ( 37 B,38 B) qui lui est solidarisée par brasure, et une partie terminale opposée à la Frécédente présentant une surface tronconique ( 61) propre à s'emboîter 10 dans un logement ménagé à cet effet dans le porte-électrode correspondant ( 39,40). Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque porte-électrode ( 39, 40) comporte un tuyau ( 85) propre à être raccordé à une amenée 15 de fluide de refroidissement ( 83,84), ledit tuyau débouchant lui-même dans un chambrage annulaire ( 86) en communication avec l'espace annulaire précité (E), par l'intermédiaire de passages ( 87) ménagés dans chaque porte-électrode ( 39,40) et dans la cosse ( 59). 6 Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi antérieure ( 30 A) du transformateur porte deux pattes ( 64,65) de part et d'autre d'un axe longitudinal au transformateur, chacune des pattes portant un palier ( 66, 67) sur lesquels sont montés à rotation 25 des douilles ( 70,71) solidaires respectivement desdits bras ( 31,32). 7.-Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce que chaque palier ( 66,67) est monté amovible sur une patte et comporte une collerette ( 66 A,67 A) formant butée latérale au> 30 bras en ciseau ( 31,32). 8 Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de refroidissement comprend une série d'éléments tubulaires ( 81, 89, 90) longeant les tores magnétiques ( 28,29) et les bobines primaires ( 34,35), une gaine isolante ( 50) sui35 vantle parcours des boucles ( 37,38) du secondaire, en ménageant avec celles-ci un espace annulaire ( 50 A) pour la circulation d'un fluide, avantageusement de l'eau, ladite gaine( 50) étant en communication avec les espaces annulaires (E) ménagés entre les tubulures ( 55,56) et les brins terminaux ( 37 A,38 A); ( 37 B,38 B) du secondaire, le circuit étant établi en sorte d' effectuer conjointement le refroidissement des points chauds des tores magnétiques ( 28,29) des électrodes ( 41,42) puis du secondaire, et des bobines primaires, et ce, par l'intermédiaire d'une "boite à eau (BE)"prévue côté postérieur du transformateur. 9 Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi antérieure ( 30 A) 10 du transformateur ( 30) porte un socle ( 80) adapté à la fixation dudit appareil en partie terminale d'un bras robot. Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bras ( 32) de la pince en ciseau comporte au moins un prolongement ( 32 A) s'étendant 15 au-delà de l'axe de rotation ( X,X') desdits bras, un tel prolongement étant propre à l'attelage d'un vérin ( 73) dont la tige de piston ( 75) est reliée par articulation ( 76) au bras ( 31) de manière telle que l'ensemble est "flottant" par rapport au transformateur.