Brevet FR2550482A1 — publié le 19850215

Appareil de soudaqe de coujons à commande à deux câbles. La présente invention concerne un appareil de soudage de goujons n'utilisant que deux fils de commande 5 entre l'outil de soudage des goujons et les commandes à distance du cycle de soudage. Dans la technique du soudage des goujons à l'arc, le goujon destiné à être soudé par son extrémité sur une pièce est maintenu par un mandrin sensiblement 10 perpendiculaire à la pièce et est pressé contre la pièce Le goujon est maintenu par une tige de mandrin d'un outil de soudage de goujons qui comporte également une patte de support qui soutient un pied de soudage qui positionne un pare-étincelles ou une virole autour du 15 goujon et en contact avec la pièce Une gâchette de l'outil de soudage est alors enfoncée pour fermer un interrupteur de mise en route et pour démarrer le cycle de soudage, qui se déroule de manière entièrement automatique Un solénoide de l'outil est alimenté pour attirer 20 un noyau dans la bobine et pour amener le mandrin à rétracter le goujon par rapport à la pièce A cet instant, un arc pilote est établi entre le goujon et la pièce, et un arc de soudage principal est subséquemment surimposé sur l'arc pilote Lorsque la bobine n'est plus alimen25 tée, un ressort plongeur déplace le goujon contre la pièce, l'arc de soudage étant généralement maintenu jusqu'à ce que le goujon soit en contact avec la pièce Le métal fondu situé sur l'extrémité du goujon et sur la pièce se solidifie alors pour achever la soudure. Jusqu'à présent, quatre fils de commande étaient généralement utilisés entre l'outil de soudage et les commandes, qui sont situées à distance dans un boîtier approprié, ainsi qu'une source d'alimentation pour l'arc de soudage Deux fils étaient nécessaires entre l'inter35 rupteur de mise en route de l'outil de soudage et les commandes à distance pour débuter le cycle de soudage, et deux fils étaient nécessaires pour effectuer le déplacement du goujon au cours du cyle de soudage En outre, le cycle de soudage doit se dérouler indépendamment de l'état de l'interrupteur de mise en route, de 5 sorte que la temporisation du cycle est indépendante de l'opérateur. On a représenté dans des brevets antérieurs deux fils entre l'outil de soudage et les commandes de soudage, mais dans ces brevets, certaines étapes du cycle de 10 soudage étaient dépendantes de l'état de l'interrupteur de mise en route comme commandé par l'opérateur Ainsi, dans la seconde publication du brevet U S RE 22 310, au nom de Nelson, délivré le 11 mai 1943, le courant de soudage demeurait jusqu'à ce que la gâchette soit libé15 rée Dans le brevet U S 2 942 096 au nom de Jones, délivré le 21 juin 1960, la gâchette de l'interrupteur de mise en route devait être libérée avant que le goujon plonge contre la pièce Les variables inhérentes aux cycles de soudage de goujons commandés de cette manière 20 ont pu être tolérables pour des cycles de soudage longs, mais ne sont absolument pas satisfaisantes pour des cycles de soudage plus récents, en particulier pour des petits goujons, qui durent généralement une fraction de seconde Deux fils ont également été utilisés dans cer25 tains outils de soudage de goujons dans lesquels la bobine était reliée en série avec le câble du courant de soudage, mais ceci présentait plusieurs inconvénients, parmi lesquels une accumulation de chaleur et une limitation du courant de soudage On a également utilisé 30 trois fils, dans une mesure limitée, dans les équipements à courant continu, mais une erreur de connexion des fils entraînait dans ce cas une détérioration sérieuse. La présente invention propose un système de com35 mande à deux fils entre un outil de soudage de goujons et des commandes situées à distance, dans lequel les deux fils agissent pour débuter un cycle de soudage lors de la fermeture d'un interrupteur de mise en route situé sur l'outil de soudage, et pour ensuite relier l'outil et les commandes à distance pour effectuer le déplace5 ment du goujon au cours du cycle de soudage indépendamment de l'état de l'interrupteur de mise en route L'utilisation de deux fils seulement,, et donc la suppression de deux tels fils, réduit le coût de l'équipement, en particulier dans certaines applications telles que la 10 construction, dans laquelle la distance entre l'outil et les commandes peut dépasser trente mètres La suppression de deux des fils accroit également la maniabilité de l'outil et diminue les coûts d'entretien en cas de détérioration des fils L'utilisation de deux fils seu15 lement à la place de trois ou de quatre réduit ainsi les chances de mauvaise connexion des fils par un opérateur, ce qui pourrait entraîner une détérioration des commandes. Ainsi, un objet principal de l'invention est de 20 proposer un appareil de soudage de goujons dans lequel seulement deux fils de commande sont utilisés entre un outil de soudage de goujons et les commandes de soudage pour débuter et commander le cycle de soudage. Un autre objet de l'invention est de proposer 25 une commande à deux fils destinée à être utilisée dans un circuit de soudage de goujons dans lequel le cycle de soudage se déroule indépendamment de l'état d'un interrupteur de mise en route situé sur l'outil de soudage. Un autre objet de l'invention est de proposer un 30 système de soudage de goujons qui soit moins onéreux et qui réduise les possiblilités de mauvaise connexion des fils de commande du système. Un autre objet encore de l'invention est de proposer une commande à deux fils pour un système de souda35 ge de goujons, qui accroisse la maniabilité de l'outil de soudage des goujons et qui réduise l'entretien. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, faite en référence au dessin annexé, sur lequel la figure unique est une vue s schématique du système de soudage de goujons selon l'invention, comprenant un outil de soudage de goujons et des commandes à distance, deux fils de commande reliant l'outil et les commandes. En référence au dessin, un outil de soudage de goujons selon l'invention est indiqué en 10 et des commandes de soudage situées à distance sont indiquées en 12 L'outil de soudage 10 comprend un boîtier principal 14 en un matériau diélectrique qui est généralement constitué de plusieurs éléments séparés Un mandrin 16 est situé à l'extrémité avant de l'outil et maintient un goujon 18 qui doit être soudé sur une pièce 20 Un pareétincelles approprié 22 est situé autour du goujon 18 Le pare-étincelles est mis en place de manière à ce que l'extrémité du goujon déborde légèrement au-delà du 20 pare-étincelles avant que l'extrémité du goujon soit pressée contre la pièce, afin d'assurer que le goujon soit initialement en bon contact électrique avec la pièce Le pare-étincelles 22 est supporté et positionné au moyen d'un pied de support 24 qui est fixé devant 25 l'outil par une paire de pattes réglables 26 montées sur le boîtier 14 On peut utiliser, plutôt qu'un pare-étincelles permanent, des viroles jetables maintenues dans une position similaire par un pied de support approprié, comme déjà connu dans la technique. Le mandrin de goujon 16 est attaché à une tige de mandrin 28 qui est électriquement reliée par un serre-câble 30 à un câble de soudage principal 32 Une pièce arrière 34 est fixée au serre-câble 30, et un noyau de solénoide 36 est fixé à celle-ci Le noyau 36 35 se déplace longitudinalement par rapport à l'outil conjointement au serre-câble 30 et à la pièce arrière 34, à la tige de mandrin 28, au mandrin 16 et au goujon 18 Le noyau 36 s'étend dans une bobine de solénoide 38 de soulèvement et de maintient, et est tiré ou rétracté dans la bobine lorsque de l'énergie est fournie par les con5 ducteurs 40 et 42 Une butée réglable 44 située à l'arrière de la bobine 36 détermine le degré de rétraction du noyau dans la bobine, et donc le degré de rétraction du goujon par rapport à la pièce I O au cours du cycle de soudage Un ressort de rappel ou de plongée 46 repousse 10 le goujon vers la pièce 20 après qu'un arc de soudage principal a été établi entre ceux-ci pendant une certaine durée, après quoi l'alimentation de la bobine 38 est interrompue. Le cycle de soudage du goujon est débuté lors15 qu'une gâchette 48 est enfoncée, et se poursuit jusqu'à son terme, que la gâchette soit immédiatement libérée ou qu'elle reste enfoncée au-delà de la fin du cycle de soudage Le cycle de soudage est commandé par un circuit 50, l'énergie du soudage étant fournie par une source 52 20 d'énergie de soudage, ces deux circuits étant généralement situés dans une même armoire en un emplacement fixe éloigné de l'outil de soudage 10 Le circuit d'alimentation du soudage est complété d'une ligne de terre 54 sur la pièce 20 et d'une ligne de terre 56 sur la source 25 d'alimentation 52 du soudage Les autres éléments des commandes de soudage 12 peuvent être situés dans un module reçu dans l'armoire ou monté sur celle-ci, et électriquement relié au circuit de commande 50 du cycle de soudage. La distance entre l'outil 10 et les commandes 12 peut être considérable, et souvent dépasser trente mètres lorsque l'équipement est utilisé sur des sites de construction, par exemple Jusqu'à présent, quatre conducteurs ou fils étaient nécessaires entre l'outil et 35 les commandes de soudage 12 en plus du câble de soudage principal 32 Deux fils étaient nécessaires entre l'interrupteur de mise en route de l'outil et les commandes à distance pour débuter le cycle de soudage, et deux fils étaient nécessaires pour amener l'alimentation à la bobine 38 et contrôler les mouvements du goujon au cours du cycle de soudage. Avec la présente invention, seuls deux conducteurs ou fils sont nécessaires entje l'outil et les commandes L'utilisation de deux fils seulement réduit le coût de l'équipement, en particulier lorsque de longs 10 fils sont nécessaires La suppression de deux des fils permet à l'outil d'être manié plus facilement, celui-ci étant d'un moindre poids De plus, un endommagement des fils n'est pas rare, notamment sur les sites de construction ou dans des applications analogues, de sorte que les coûts d'entretien et de remplacement sont réduits en conséquence Il existe en outre un moindre risque de connexion erronée des fils lorsqu'ils ne sont qu'au nombre de deux Le risque de détérioration de l'équipement est réduit en conséquence. Lorsque le cycle de soudage doit être débuté, le goujon est pressé contre la pièce 20 jusqu'à ce que le pare-étincelles 22 soit en contact avec la pièce Lorsque la gâchette 48 est ensuite enfoncée, la bobine 38 est alimentée pour rétracter le noyau 36 dans la bobine 25 et rétracter la tige de mandrin 28, le mandrin 16 et le goujon 18 à partir de la pièce 20 Un arc pilote est établi à cet instant entre le goujon et la piece, et un arc de soudage principal est subséquemment surimposé sur l'arc pilote La bobine 38 voit son alimentation inter30 rompue après une période de temps prédéterminée, et le ressort de plongée 46 ramène le noyau 36, la tige de mandrin 28, le mandrin 16 et le goujon 18 vers la pièce 20 L'arc de soudage principal est généralement maintenu jusqu'à ce que le goujon vienne en contact avec la 35 pièce Ceci assure que le métal fondu à l'extrémité du goujon et sur la pièce 20 reste fondu jusqu'à ce que le contact soit établi, instant auquel le métal fondu se solidifie pour achever la soudure. Le système de commande global consiste en une source d'alimentation à basse tension PS qui est de pré5 férence à courant alternatif, mais qui peut être à courant continu avec indication de polarité, des moyens sensibles présentant la forme d'un circuit de détection de courant faible indiqué en SC en traits pointillés, et des diodes de blocage D 1 et D 2 situées dans l'outil de 10 soudage 10. Lorsque la gâchette 48 est enfoncée, elle ferme les contacts d'un interrupteur de mise en route 58 Un circuit est ainsi défini, à partir de la source d'alimentation PS, avec les fils ou conducteurs 60 et 62, une 15 résistance de limitation R 1 et une diode de blocage D 1 situées sur une liaison 64, et un fil ou conducteur 66. Les fils ou conducteurs 60 et 66 sont les seuls qui relient l'outil de soudage 10 aux commandes de soudage 12 Une tension est ainsi appliquée aux bornes d'un con20 densateur C 1 et est redressée par une diode D 3, le courant étant limité par une résistance R 2. La diode de blocage D 2 empêche le courant de circuler dans la bobine 38 et une diode D 4 empêche la tension de commande d'apparaître dans le circuit de com25 mande 50 du cycle de soudage Une diode Zener ZD règle la tension aux bornes du condensateur C 1 à une valeur de sécurité. La tension aux bornes du condensateur C 1 est appliquée aux bornes du circuit de détection de courant 30 faible SC Ce circuit comprend un circuit à impulsions unijonction et un coupleur opto-électronique au silicium Un condensateur C 2 du circuit SC est chargé à travers une résistance R 3 à partir du point d'amorçage d'un transistor unijonction Ul Lorsque le transistor U 1 est 35 rendu passant, il amène le condensateur C 2 à se décharger à travers une diode électro-luminescente OP Te, pr- voquant l'émission par celle-ci d'un éclat de lumière infra-rouge Un redresseur photosensible au silicium OP Td, qui est en fait dans le même boîtier que la diode OP Te et qui fait partie du circuit de détection SC, dé5 tecte cette lumière et devient passant Le redresseur OP Td est relié au circuit déclencheur du circuit de commande 50 du cycle de soudage et fait débuter la séquence de soudage. Lorsque le cycle de soudage débute, un courant io circule à travers un conducteur 68, la diode D 4, le fil ou conducteur 60, le conducteur 40, la diode D 2 et le solénoide 38 Le circuit est bouclé par le conducteur 42, le fil ou conducteur 66 et le circuitde commande 50 Ceci procure un courant destiné à actionner le s 5 solénoide et soulever le goujon 18 pendant le cycle de soudage Une diode D 5 et une résistance R 4 reliées aux bornes de la bobine 38 assurent un blocage à roue libre destiné à protéger le circuit de commande La résistance R 2 limite le courant provenant de l'alimentation du so20 lénoide au cours du cycle de soudage, afin de protéger l'alimentation PS. Le circuit de détection SC peut être remplacé par d'autres circuits de relais à courant faible, tels qu'un interrupteur à relais sensible ou intégré capable 25 de déclencher le circuit de commande 50 du cycle de soudage. Lors de l'utilisation d'une alimentation à courant alternatif, des diodes électro-luminescentes rouge et verte RD et GD sont prévues dans les commandes 12 30 pour indiquer l'état de l'équipement électrique Une résistance R 5 limite le courant dans ces diodes S'il existe une rupture dans le circuit, aucune des diodes n'est allumée Si le circuit est correctement connecté, la diode verte est allumée Si les fils de commande 64 35 et 66 sont inversés, la diode rouge est allumée Lorsque les deux diodes sont allumées, la lumière apparaît orange du fait que les diodes sont situées très proches dans un petit boîtier Ceci indique qu'il existe un court-circuit Les diodes sont également toutes les deux allumées lorsque la gâchette 48 est enfoncée et que le cycle de soudage commence. Diverses modifications de la forme de réalisation de l'invention décrite ci-dessus apparaîtront à l'homme de l'aft, et l'on comprendra que de telles modifications pourront être apportées sans sortir du cadre 10 de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil de soudage de goujons destiné à souder, notamment à l'arc, des goujons sur des pièces, comprenant un outil de soudage ( 10) comportant des moyens 5 ( 16) pour tenir un goujon ( 18), une bobine électrique ( 38) , un noyau de bobine ( 36) relié auxdits moyens de maintien du goujon, un interrupteur de mise en route ( 58), un câble de soudage ( 32) éYectriquement relié aux moyens de maintien du goujon, des commandes de cycle de 10 soudage ( 12) situées à distance de l' outil de soudage de goujons et comportant des moyens pour commander l'alimentation de ladite bobine, des moyens ( 50, 52) d'alimentation dudit câble de soudage ( 32) afin d'établir un arc entre le goujon et la pièce lorsqu'ils sont espacés 15 l'un de l'autre, et des moyens sensibles à la fermeture dudit interrupteur de mise en route ( 58) pour amener lesdits moyens de commande à déclencher un cycle de soudage, caractérisé en ce qu'il ne comprend que deux fils ( 60, 66) reliant lesdits moyens sensibles (SC), - les mo20 yens de commande ( 50) et l'interrupteur de mise en route ( 58). 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens sensibles (SC) sont électriquement reliés en parallèle avec les moyens de commande 25 ( 50). 3 Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'interrupteur de mise en route ( 58) est électriquement relié en parallèle avec la bobine ( 38). 4 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens conducteurs (R 2, D 3) reliant électriquement les moyens sensibles en parallèle avec les moyens de commande, et des moyens conducteurs (R 1, D 1, D 2) reliant 35 électriquement l'interrupteur de mise en route en parallèle avec la bobine. V Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux diodes électro-luminescentes (RD, 6 D) électriquement reliées en tête-bêche aux bornes desdits fils, afin d'indiquer trois états de l'appareil. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une diode électro-luminescente ( 6 D) reliée dans un premier sens sur lesdits fils ( 60, 66) afin d'indiquer un état de l'appareil, une seconde diode électro-luminescente (RD) reliée en sens inverse aux bornes desdits fils afin d'indiquer un autre état de l'appareil, lesdites diodes électro-luminescentes étant agencées pour s'allumer toutes les deux afin d'indiquer un troisième état de l'appareil. 7 Appareil selon la revendication 1, pour la soudure à l'arc caractérisé en ce qu'il comprend des moyens conducteurs reliant les moyens sensibles en parallèle avec les moyens de commande. 8 Appareil selon l'une quelconque des revendi20 cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens conducteurs reliant électriquement les moyens sensibles en parallèle avec les moyens de commande, des moyens conducteurs ( 40, 42) reliant électriquement l'interiupteur de mise en route ( 58) en parallèle avec la 2 S bobine ( 38), et seulement deux fils ( 60, 66) reliant l'interrupteur de mise en route avec les moyens sensibles. 9 Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une source d'alimentation ( 52) 30 reliée en série avec les moyens sensibles aux bornes de deux fils. Appareil selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens sensibles comprennent un coupleur opto-électronique au silicium (OP Te, OP Td). 11 Appareil selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens sensibles comprennent une diode électro-luminescente (OP Te) et un transistor unijonction (Ul) en série avec ladite diode pour amener celle-ci à être alimentée lorsque le transistor unijonction est rendu passant. 12 Appareil selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens sensibles comprennent un circuit relayeur à courant faible.