Brevet FR2548942A1 — publié le 19850118

La présente invention concerne del unités de soudaélectrique par résistance. On connaît des unités de soudage par résistance comprenant un bâti supportant un circuit magnétique feuilleté d'un transformateur comprenant deux bobines d'enroulement primaire et un circuit secondaire relié aux électrodes de l'unité. Généralement, chaque électrode est reliée au circuit secondaire par des tresses souples qui s'usent rapidement, comptetenu des fortes réactions électrodynamiques auxquelles elles sont soumises. Le demandeur, dans son Brevet français n 69 16 670 du 22 mai 1969, a proposé une unité de soudage par résistance dans laquelle les électrodes de soudage sont reliées élect-ri15 quement à un enroulement secondaire d'un transformateur dont l'enroulement primaire est destiné à être relié à une source de courant électrique alternatif, ledit enroulement secondaire étant constitué de deux tiges parallèles reliées électriquement entre elles à une extrémité, tandis que les autres 20 extrémités sont reliées aux électrodes de manière à former avec des pièces à souder, le circuit secondaire du transformateur, lesdites tiges étant mobiles par rapport au primaire. Avec une telle disposition, on réalise une unité de soudage présentant un grand nombre 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 trans30 formateur, et bien entendu, la partie correspondante de la pièce à souder, Le circuit secondaire extérieur présente un e impédance constante dans le temps, Le transformateur peut être réduit aussi bien dans 35 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 n 69 16 670 du 22 mai 1969 peut difficilement être réduite dans ses dimensions et en poids. De plus, dans la réalisation décrite dans ledit Brevet français, le circuit secondaire était formé de deux tiges parallèles guidées séparément et reliées entre elles 10 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. Le demandeur, dans sa demande de Brevet français 15 n 81 09 404 du 12 mai 1981, a proposé une unité de sondage par résistance qui, en partant de la réalisation décrite dans son premier Brevet, est plus compacte, moins lourde et dont l'entretien est réduit au minimum. Dans cette dernière réalisation qui vise la fa20 brication d'une unité de soudage pour la réalisation de points de soudure dits directs, le transformateur est constitué d'un enroulement primaire destiné à être relié à une source de courant alternatif et d'un enroulement secondaire formé d'une seule spire et mobile dans le transformateur, 25 ledit enroulement secondaire étant formé d'un barreau de section rectangulaire en forme de U, dont l'une des branches est reliée par une tresse à une électrode, tandis que l'autre est reliée rigidement à l'autre électrode. Une telle réalisation est très intéressante, car, on supprime tout guidage du circuit secondaire puisque celuici est relié rigidement à une électrode, elle-mme portée par le vérin. L'invention vise une nouvelle réalisation d'une unité de soudage d'un type connu sous l'appelation "ciseaux" 35 dans laquelle les électrodes sont articulées sur un axe commun et reliées à un vérin, de manière à commander leur ouverture, ou leur fermeture, celles-ci étant reliées au secondaire d'un transformateur. On conçoit que les mouvements des électrodes obligentâ prévoirde tresses souples avec tous les inconvénients que cela entraine, Dans la technique antérieure, on connait le Brevet américain n 1 645 805 dans lequel il est décrit une unité de soudage comprenant un transformateur de forte puissance dont les sorties secondaires sont reliées par des barres à un axe supportant la pince ciseau. L'une des barres est reliée électriquement à travers l'axe à l'une des électrodes, et isolée de l'autre, tandis que la seconde barre est reliée électriquement à travers ledit axe, à l'autre électrode et isolé de la première. Une telle solution, à première vue, pourrait sem15 bler séduisante, mais finalement,elle s'avère être moins avantageuse que les solutions classiques En effet, les barres allongent dans des proportions considérables, le circuit secondaire, ce qui augmente l'impédance De plus, comme les barres sont en contact avec'l'axe autour duquel doit tourner 20 la pince, il faut obligatoirement, réaliser une friction dure, faute de quoi, le contact n'est plus établi, de sorte que 1-es modifications de positions angulaires de la pince sont difficiles à obtenir Enfin, les barres tendent à s'écarter par réaction électrodynamique, et ces réactions vont dans 25 le sens opposé à celui correspondant au bon contact des pièces On conçoit par conséquent, que les fabrications actuelles aient divergé par rapport à de telles unités de soudage. L'unité de soudage, selon l'invention, vise à réaliser un ensemble à pince ciseaux, utilisant un transformateur du type décrit dans le Brevet français n 81 09 404 et dans lequel on peut supprimer les tresses souples et ainu. si, bénéficier de tous les avantages ci dessus énoncés. L'unité de soudage électrique par résistance, selon 35 l'invention, est du type ciseaux comprenant un transformateur dont l'enroulement primaire est destiné à être relié à 2548942 h une source de courant alternatif convenable, un circuit secondaire d'une seule spire, constitué par un barreau en forme de U, présentant deux branches, et monté mobile dans le transformateur, les extrémités libres desdites branches étant destinées à être reliées à des électrodes supportées par des bras articulés en un point intermédiaire de leur longueur sur un axe commun isolé électriquement, les extrémités des bras opposées aux électrodes étant reliées à un vérin pour commander l'écartement des électrodes pour la mise en place 10 des pièces à souder et le rapprochement de celles-ci pour souder la pièce, et est caractérisé en ce que chaque bras est solidaire d'un contact circulaire monté sur l'axe d'articulation desdits bras, tandis que les extrémités libres des branches du circuit secondaire comportent chacune un patin 15 de contact coopérant avec le contact circulaire correspondant, des moyens étant prévus pour presser lesdits patins contre lesdits contacts circulaires. Grâce à une telle structure, on réalise une unité de soudage par résistance dans laquelle les dimensions du transformateur et le poids de celui-ci peuvent être réduits. Suivant une caractéristique de détail, chaque patin de contact présente une échancrure concave correspondant 3 un segment de la circonférence des contacts circulaires Ainsi, on réalise une bonne liaison électrique entre les patins 25 et les contacts circulaires. Suivant une caractéristique constructive particulière, chaque contact circulaire est constitué par une pièce circulaire bonne conductrice de l'électricité, présentant un trou central pour permettre son montage sur l'axe L'ar30 ticulation des bras est fixée contre une face correspondante de ceux-ci par des vis Ainsi, on peut aisément démonter et remplacer les contacts circulaires usés. Chaque patin de contact peut présénter, du côté opposé à sa surface coopérant avec le contact circulaire cor35 respondant, une rampe inclinée et il est prévu des cales pentées coopérant avec lesdites rampes et poussées par des 254 '8942: moyens élastiques pour appliquer les patins contre les contacts circulaires Ainsi, on réalise un système à rattrapage de jeu automatique qui assure une bonne liaison électrique entre les contacts circulaires et les patins, même après un temps d'usagé prolongé de 'l 'unité de soudage. De préférence, les moyens élastiques tendant à pousser les cales pentées pour appliquer les patins contre les contacts circulaires, sont de tension réglable. Suivant une caractéristique constructive, chaque cale pentée est montée mobile sur une tige filetée, disposée dans le plan du patin de contact correspondant, un ressort de compression étant inséré entre une extrémité de la cale pent Ee et un écrou. Suivant encore une autre caractéristique, le vérin 15 comporte un corps mobile dans les guides d'un bâti supportant le transformateur et relié à l'une des extrémités correspondantes de l'un des bras, tandis que la tige du piston dudit vérin est reliée à l'extrémité correspondante de l'autre bras. Suivant une caractéristique constructive, le bâti comporte deux joues présentant chacune une lumière allongée tandis que le corps du vérin présente des tétons montés coulissants dans les dites lumières allongées, ledit corps du vérin présentant à son extrémité traversée par la tige 25 du piston, une chape dont les ailes présentent chacune une lumière allongée, celles-ci s'étendant dans une direction perpendiculaire aux lumières allongées dans lesquelles sont guidés les tétons du corps du vérin, l'extrémité correspondante de l'un des bras présentant les tétons coopérant avec 30 les lumières de ladite chape, lesdites lumières allongées de guidage du corps du vérin étant parallèles à l'axe longitudinal du transformateur On réalise ainsi une unité très compacte. L'unité peut comporter des butées limitant l'an35 gle d'ouverture des électrodes. -548942 Enfin, le corps du vérin à son extrémité libre est percé d'un trou taraudé, dans lequel se visse une vis dont une extrémité comporte une butée disposée à l'intérieur du cylindre du vérin pour limiter la course du pistons tandis que l'autre extrémité comporte une butée destinée à coopérer avec un bord d'un manchon de guidage solidaire du bâti pour limiter la course de déplacement du corps du vérin Ainsi, quelque soit la position dans l'espace de l'unité, on est assuré, lorsque les électrodes sont écartées, qu'aucun des bras ne pourra basculer, ce qui est particulièrement intéressant dans les installations utilisant des robots. 548942 il La présente invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple seulement et représenté aux dessins annexes dans lesquels: Figure 1 est une vue en élévation de c 6 té d'une unité de soudage par résistance du type ciseaux selon l'invention, Figure 2 est une vue en perspective de l'unité de soudage de la figure 1, Figure 3 montre en perspective à plus grande échelle, un détail, Figure 4, est une vue en plan avec des arrachements de l'unité de soudage selon l'invention, Figure 5 est une vue en perspective du transforma15 teur de l'unité de soudage, L'unité de soudage électrique par résistance représentée aux figures, comprend un transformateur désigné dans son ensemble par la référence 1 et formé d'un circuit magnétique feuilleté 2 maintenu dans un carter tubulaire 3, 20 de deux bobines d'enroulement primaire destinées à être alimentées à partir d'une source de courant alternatif et d'un circuit secondaire 5 constitué d'un barreau de cuivre de section méplate affectant la forme d'un U pour présenter deux branches 7 et 8 Le circuit secondaire 5 est monté mobile par rapport au circuit primaire du transformateur Bien entendu, les différents éléments sont convenablement isolés et il est prévu, comme cela est bien connu de la technique, un système de refroidissement. Le carter tubulaire 3 est enserré entre deux brides 30 9 et 11. Les brides 9 et 11 supportent deux joues 13 et 14 qui présentent des ouvertures oblongues 15 et 16 respectivement, dans lesquelles sont engages les tétons 17 et 18 solidaires du corps 19 d'un vérin pneumatique 20. Le corps du vérin 20 à une extrémité, est percé d'un trou taraudé 21 dans lequel se visse une vis 22 qui est 2548942 '; o solidaire dans sa partie logée dans le cylindre du vérin d'une butée circulaire 23, tandis que l'autre extrémité est prolongée par une partie cylindrique lisse 24, susceptible de coulisser dans un manchon 25 fixé sur la bride 11, et terminé par un bouton de manoeuvre 26 qui constitue une butée. Un contre écrou de blocage 27 est prévu. Le corps 19 du vérin 20 à son extrémité opposée à celle comportant la butée 26, est pourvue d'une bride 30 fixée par des vis 31, cette bride étant pourvue d'une chape 10 avec deux ailes 32 percées chacune d'une lumière oblongue 33 Les lumières 33 s'étendent dans des directions perpendiculaires par rapport aux lumières 15 et 16. Avec les lumières 33 coopèrent deux tétons 34 solidaires d'un étrier 35 prolongé par un bras 36 destiné à sup15 porter une électrode 38 et monté pivotant sur un axe 37. Le vérin 20 comporte un piston 40 dont la tige du piston 41 traverse une ouverture 42 du fond de la chape de la bride 30 et qui, à son extrémité libre, supporte un axe 43 sur lequel s'articule les ailes 44 d'une chape solidaire d'un bras 45 articulé sur l'axe 37 et supportant une électrode 46. L'axe 37 est isolant et sur le bras 36 est fixé, par des vis 50, un contact circulaire 49 engagé sur ledit axe 37. Le contact circulaire 51 est fixé de la même façon au bras 45 et est également engagé sur l'axe 37 Sur la branche 7 du circuit secondaire 5 est fixé par une bride 52, un patin 53 destiné à coopérer par une surface de contact concave avec le contact 49 La seconde branche 8 du circuit se30 condaire 5 est pourvue d'un patin 55 fixé par une bride 56 et présentant une surface de contact concave destinée à porter contre le contact circulaire 51 Les surfaces de contact concaves des patins 53 et 55 correspondent à un segment de la circonférence des contacts circulaires 49 et 51. L'axe 37 est supporté par deux joues 56 et 57, 2 '548942 - la joue 56 présentant deux pattes 59 et 60 percées chacune d'un trou 68, 69 respectivement, qui sont traversés par une vis 61 dont l'une des extrémités comporte une tête 67, tandis que l'autre extrémité est terminée par une butée 65 Sur la vis 61 peut coulisser librement une cale pentée 62 présentant une rampe inclinée 70 destinée d coopérer avec une rampe correspondante 71 du patin 53 Un ressort de compression 64 est inséré entre un écrou 63 monté sur la vis 61 au voisinage de sa butée 65 et l'extrémité correspondante de la cale 62 En faisant tourner la vis 61 avec un tournevis on peut déplacer l'écrou 63 et ainsi régler la force du ressort 64. Il est prévu une cale pentée 62 a identique à la cale 62 pour coopérer avec une rampe inclinée 72 du patin 55, 15 le montage de cette cale 62 a est le même que celui qui vient d'être décrit pour la cale 62 et ne sera pas décrit ici en détail On a ajouté aux figures les références correspondantes pour désigner les organes similaires affectés de la lettre "a". L'unité de soudage, selon l'invention, trouve une application particulièrement intéressante pour des robots industriels pour le soudage par résistance par points En effet, sa conception permet de le réaliser à un poids permettant l'utilisation de robots, puisqu'il pèse en ordre de mar25 che, 38 Kg environ. Un avantage important est également que, quelque soit sa position dans l'espace, l'écartement entre les électrodes en position ouverte reste identique, ce qui n'est pas le cas des unités de soudage de la technique antérieure. On peut plier les bras -36 et 45 suivant différents angles, selon qu'on désire que les points de soudure soient effectués latéralement par rapport au transformateur, ou en avant par rapport à ce dernier. Pour écarter les électrodes, on envoie de l'air comprimé du côté de la tige 45 du piston 40 dans le vérin 19 le piston 40 se déplace pour venir porter contre la butée 23, ce qui correspond au déplacement angulaire maximum de l'ouverture du bras 45 Lorsque le piston est bloqué par la butée 23, le corps 19 du vérin 20 se déplace dans le sens de la. flèche F guidé par les tétons 17 et 18, guidé dans les lumières I 5 et 16, les ailes 32 de la chape en coopérant par leurs lumières 33 avec les tétons 34 commandent le basculement du bras 36 dans le sens de l'ouverture de celui-ci, jusqu'à ce que la butée 26 vienne porter contre le bord cor10 respondant du manchon 25 Dans cetteposition d'ouverture, on conçoit que, quelque soit la position d ans l'espace de l'unité, qu'aucun des bras 36 ou 45 ne pourra basculer sur l'axe 37, puisque aussi bien le vérin 19 que le piston 40 sont en butée. On peut modifie r la valeur d'ouverture des bras 36 et 45 en vissant bu en dévissant la vis 22 Pour réaliser la soudure, le transformateur étant sous tension, on envoie de l'air comprimé du c 6 té libre du piston 40, pour provoquer le basculement du bras 45 dans le sens de la flèche G, tan20 dis que le bras 36 bascule dans le sens de la flèche H provoqué par le déplacement du corps 19 du vérin 20 dans le sens opposé à la flèche F. On conçoit que l'unité de soudage, selon l'invention, présente encore un grand nombre d'avantages En effet, comme 25 les bornes du circuit secondaire 5 sont pratiquement directement reliées aux bras des électrodes, on peut réduire le volume de l'unité. La suppression des tresses souples constitue un avantage considérable puisque l'impédance secondaire du 30 transformateur est diminuée. Le circuit secondaire du transformateur est mobile par rapport au circuit primaire, ce qui permet d'assurer l'autocentrage des patins de contact 53 et 55, de compenser l'usure de ceux-ci, et d'avoir à respecter des tolérances serrées d'usinage et de montage de la pince, par rapport aux bornes du circuit secondaire du transformateur 1. E 548942; Bien entendu, l'invention n'est pas limité au mode de réalisation qui vient d'être décrit et représente On pourra y apporter de nombreuses modifications de détails sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 2548942:' R E V E N D I C A T I O NS 1 Unité de soudage électrique par résistance du type ciseaux, comprenant, un transformateur ( 1) dont l'enroulement primaire est destiné à être relié à une source de courant alternatif convenable, un circuit secondaire ( 5) d'une 5 seule spire, constitué par un barreau en for-me de U présentant deux branches ( 7 et 8) et monté mobile dans le transformateur, les extrémités libres desdites branches étant destinées à être reliées à des électrodes supportées par des bras ( 45-36) articulés en un point intermédiaire de leur longueur 10 sur un axe commun isolé électriquement ( 37), les extrémités des bras ( 45-36) opposées aux électrodes étant reliées à un vérin ( 19) pour commander l'écartement des électrodes pour la mise en place des pièces à souder,-et le rapprochement de celles-ci pour souder les pièces, caractérisée en ce que cha15 que bras ( 45- 36) est solidaire d'un contact circulaire ( 4951) monté sur l'axe ( 37) d'articulation desdits bras, tandis que les extrémités libres des branches ( 7-8) du circuit secondaire ( 5) comportent chacune un patin de contact ( 53-55) coopérant avec le contact circulaire ( 51-49) correspondant, 20 cdes moyens ( 62-62 a) étant prévus pour presser lesdits patins ( 53-55) contre lesdits contacts circulaires ( 51-49). 2 " Unité de soudage électrique par résistance du type ciseaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque patin de contact ( 53-55) présente une échancrure concave correspondant à un segment de la circonférence des contacts circulaires ( 49-51). 3 Unité de soudage électrique par résistance du type ciseaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque contact circulaire ( 49-51) est constitué par une 30 pièce circulaire bonne conductrice de l'électricité, présentant un trou central pour permettre son montage sur l'axe ( 37), d'articulation des bras et fixée contre une face correspondante de ceux-ci par des vis ( 50). 4 Unité de soudage électrique par résistance du 35 type ciseaux selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque patin ( 53-55) de contact présente du côté opposé à sa surface coopérant avec le contact circulaire correspondant ( 49-51), une rampe inclinée ( 71- 72), et il est prévu des cales pentées ( 62- 62 a) coopérant avec lesdites rampes ( 71-72) et poussées par des moyens élastiques ( 64) pour appli5 quer les patins contre les contacts circulaires. ' Unité de soudage électrique par résistance du type ciseaux selon la revendication 4, carcatérisée en ce que les moyens élastiques ( 64) tendant à pousser les cales pentées( 62-62 a) pour appliquer les patins ( 53-55)contre les contacts 10 circulaires, sont de tension réglable. 6 Unité de soudage électrique par résistance du type ciseaux selon les revendications 4 et 5, caractérisée en ce que chaque cale pentèe ( 62-62 a) est montée mobile sur une tige filetée ( 61) disposée dans le plan du patin de 15 contact ( 53-55) correspondant, un ressort de compression ( 64) étant inséré entre une extrémité de la cale pentée ( 62-62 a) et un écrou ( 63). 7 Unité de soudage électrique par résistance du type ciseaux selon la revendication 1, caractérisée en ce 20 que le vérin ( 20) comporte un corps ( 19) mobile dans les guides ( 15-16) d'un bâti supportant le transformateur ( 1) est reliée à l'une des extrémités correspondantes de'l'un des bras ( 36), tandis que la tige ( 41) du piston ( 40) dudit vérin ( 19) est reliée à l'extrémité correspondante de l'autre bras 25 ( 45). 8 Unité de soudage électrique par résistance du type ciseaux selon la revendication 7, caractérisée en ce que le bâti comporte deux joues ( 1314) présentant chacune une lumière allongée ( 15-16), tandis que le corps ( 19) du vérin ( 20) présente des tétons ( 17-18) montés coulissants dans lesdites lumières allongées, ledit corps ( 19) du vérin ( 20) présentant à son extrémité traversée par la tige ( 41), un piston ( 40), une chape dont les ailes ( 32) présentent chacune une lumière allongée ( 33), celles-ci s'étendant dans une di35 rection perpendiculaire aux lumières allongées ( 15-16) dans 2 e 48942 1- lesquelles sont guides les tétons ( 17- 18) du corps ( 19) du vérin ( 20), l'extrémité correspondante de l'un des bras ( 36) présentant des tétons ( 34) coopérant avec les lumières de ladite chape, lesdites lumières allongées ( 15 16) de guidage du corps ( 19) du vérin ( 20) étant parallèles à l'axe longitudinal du transformateur ( 1). 9 Unité de soudage électrique par résistance du type ciseaux selon les revendications 7 et 8, caractérisée en ce qu'elle comporte des butées limitant l'angle d'ouver10 ture des électrodes. Unité de soudage électrique par résistance du type ciseaux selon la revendication 9, caractérisée en ce que le corps ( 19) du vérin ( 20) à son extrémité libre est percé d'un trou taraudé ( 21) dans lequel se visse une vis ( 22) dont une extrémité comporte une butée ( 23) disposée à l'intérieur du cylindre du vérin pour limiter la course du piston ( 40), tandis que l'autre extrémité comporte une butée ( 26) destinée à coopérer avec un bord d'un manchon ( 25) de guidage solidaire du bâti, pour limiter la course de déplacement 20 du corps du vérin ( 20)