Brevet FR2684584A1 — publié le 19930611

Dispositif de soudace tar résistance La présente invention concerne de façon générale le domaine du soudage électrique par résistance et plus particulièrement, un dispositif de soudage électrique par résistance. Le soudage électrique par résistance est connu depuis longtemps et il consiste en général à disposer deux pièces à souder de relativement faible épaisseur l'une contre l'autre, à pincer cet ensemble de pièces entre une électrode et une contre-électrode, l'ensemble de pièces reposant sur la contre-électrode qui est fixe et l'électrode qui est mobile s'appuyant en face sur l'autre côté de l'ensemble de pièces, puis à exercer une certaine pression entre ces deux électrodes tout en faisant circuler un courant électrique au travers de l'ensemble de pièces via les électrodes de façon à obtenir une fusion locale par effet Joule dans la zone de l'ensemble qui est située entre les deux électrodes. Les dispositifs actuels de soudage électrique par résistance ne permettent pas de souder deux pièces ensemble dans de bonnes conditions, dans la mesure où ces deux pièces ne peuvent pas être maintenues avec une force constante pendant la totalité de l'opération de soudage. L'objet de la présente invention consiste à proposer un dispositif de soudage électrique par résistance perfectionné qui permette d'appliquer à deux pièces à souder ensemble une force constante pendant la totalité de l'opération de soudage, ceci afin d'améliorer la qualité de la soudure. Cet objet est atteint au moyen du dispositif de soudage électrique par résistance selon la présente invention. Selon la présente invention, on propose un dispositif comprenant un bâti comportant une contreélectrode fixe sur laquelle repose au moins une pièce à souder, un premier coulisseau qui peut coulisser alternativement par rapport au bâti suivant une direction qui permet au premier coulisseau de se rapprocher et de s'éloigner alternativement de ladite pièce à souder, un second coulisseau supportant rigidement une électrode et qui peut coulisser alternativement par rapport au premier coulis seau suivant une direction qui permet au second coulisseau de se rapprocher et de s'éloigner alternativement de ladite pièce à souder, le déplacement du second coulis seau par rapport au premier coulisseau étant limité par un moyen de butée dans la direction de rapprochement de la pièce à souder, un moyen pour appliquer une force sensiblement constante entre le premier coulis seau et le second coulisseau, cette force s'exerçant sur le second coulisseau de façon à être orientée en direction de la pièce à usiner, et un moyen d'actionnement du premier coulisseau pour le déplacer alternativement entre une position éloignée dans laquelle l'électrode est éloignée de la pièce à souder tandis que le second coulis seau est en butée contre la butée du premier coulisseau et une position rapprochée dans laquelle l'électrode est en contact avec la pièce tandis que le second coulisseau n'est plus en butée contre la butée du premier coulisseau, de telle sorte que ladite force sensiblement constante est alors appliquée à la pièce à souder par l'intermédiaire de l'électrode et qu'un courant électrique circule dans la pièce à souder. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu un moyen pour mesurer les déplacements de l'électrode par rapport au bâti au moins pendant que ledit courant électrique circule afin de contrôler le processus de formation du point de soudure La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention, que l'on lira en relation avec les figures annexées parmi lesquelles La figure 1 est une vue générale de côté, relativement schématisée, d'un dispositif de soudage électrique par résistance selon la présente invention, représenté dans une première position dite position de d'attente de soudage ou d'arrêt du dispositif ; et les figures 2 à 5 sont des mêmes vues générales de côté que celle de la figure 1 mais qui sont partielles dans le sens où elles ne représentent que la partie essentielle du dispositif et elles différent les unes des autres uniquement par le fait qu'elles représentent le même dispositif dans des positions successives que prend le dispositif lors d'un cycle d'une opération de soudage Sur la figure 1, on distingue un bâti 1 sur lequel est monté pivotant un levier de renvoi 2 qui comprend une surface en appui contre une came 3. La came 3 présente une surface de came cylindrique et tourne autour d'un axe décalé par rapport au centre de cette surface cylindrique. Quand la came 3 tourne, cela provoque une oscillation du levier 2 autour de son axe de pivotement. L'extrémité du levier 2 qui est située du côté de la came 3 est poussée en permanence vers la came 3 par un ressort de traction 4. L'autre extrémité du levier 2 est reliée à un premier coulis seau 5 qui peut se déplacer verticalement par rapport au bâti 1. Par conséquent, la rotation de la came 3 provoque le déplacement vertical rectiligne en va-etvient du coulisseau 5. L'ensemble formé par le levier de renvoi 2, la came 3 et le ressort 4 constitue un dispositif d'actionnement du premier coulisseau 5, dispositif qui est classique. Un second coulisseau 7 est monté de façon à pouvoir coulisser verticalement par rapport au premier coulis seau 5. Un porte-électrode 8 est relié rigidement ou de façon réglable au second coulisseau 7. La course du second coulisseau 7 est limitée par rapport au premier coulis seau 5 par une butée 10 fixée sur le premier coulisseau 5 et contre laquelle le second coulisseau 7 vient buter en fin de course vers le bas. Un vérin li est intercalé entre le premier coulisseau 5 et le second coulisseau 7 afin d'exercer en permanence une force F tendant à déplacer vers le bas le second coulis seau 7 par rapport au premier coulisseau 5 et à le faire venir par conséquent jusqu'en butée contre la butée 10. Une électrode 12 est reliée rigidement au porte-outil 8. Une contre-électrode 13 est montée fixement sur le bâti 1 et des pièces à souder 14a et 14b sont placées entre les deux électrodes 12 et 13. Le premier coulisseau 5 se déplace ainsi depuis la première position ou position de repos représentée sur la figure 1 jusqu'à une seconde position qui est représentée sur la figure 2 dans laquelle l'ensemble constitué par l'électrode 12, le porte-électrode 8, le second coulisseau 7 et le premier coulisseau 5 s'est déplacé en bloc jusqu'à ce que l'extrémité de l'outil 12 vienne en appui contre la face supérieure de la pièce 14a (position représentée sur la figure 2). Au cours de ce déplacement, le second coulisseau reste en butée contre la butée 10. Ensuite, le mécanisme d'actionnement poursuit son mouvement et le premier coulis seau 5 continue à descendre jusqu'à ce que ce premier coulisseau vienne en fin de course, éventuellement contre une butée 15 (position qui est représentée sur la figure 3). Au cours de cette poursuite du mouvement vers le bas du premier coulisseau 5, qui correspond à son déplacement entre la position de la figure 2 et la position de la figure 3, l'électrode 12 ne peut pas se déplacer vers le bas puisqu'elle est en appui contre les pièces à souder 14a et 14b, et par conséquent, l'ensemble constitué par l'électrode 12, le porte-outil 8 et le second coulisseau 7, se déplace d'un seul bloc par rapport au premier coulisseau 5, c'est-àdire que le second coulisseau 7 coulisse par rapport au premier coulisseau 5 et qu'il n'est plus en appui contre la butée 10 du premier coulisseau 5. Le vérin 11 qui est monté de façon à ce que son cylindre 16 soit relié rigidement au premier coulis seau 5 et à ce que son extrémité de tige de piston 17 soit reliée au second coulisseau 7, et une pression constante d'un fluide est maintenue dans la chambre du vérin de façon à exercer une poussée permanente constante du piston vers le bas (flèche F). Ce mécanisme de vérin exerce donc une force constante dirigée vers le bas sur le second coulisseau 7, et par conséquent, puisque le second coulisseau 7 n'est plus immobilisé par rapport au premier coulisseau 5 parce qu'il ne vient plus en appui contre la butée 10, pendant le mouvement vers le bas du premier coulis seau 5 entre la position de la figure 2 et la position de la figure 3, le second coulisseau 7 est soumis à une poussée constante vers le bas F, et par conséquent l'électrode 12 qui est reliée rigidement au second coulisseau 7 s'appuie contre les pièces à souder 14a et 14b avec la force F. Le mécanisme d'actionnement du premier coulisseau 5 continue son cycle et provoque la remontée du premier coulisseau 5 jusqu'à ce que la butée 10 revienne en appui contre le second coulisseau 7, ce qui correspond à la position du dispositif qui est représentée sur la figure 5. Pendant tout le déplacement du premier coulisseau 5 depuis la position représentée sur la figure 2 jusqu'à la position représentée sur la figure 5, en passant par la position représentée sur la figure 3, l'outil 12 est appliqué contre les pièces à souder 14a et 14b selon une force d'appui constante F, et pendant toute cette durée du cycle, il est possible d'effectuer l'opération de soudage proprement dite qui consiste à faire passer un courant électrique au travers des pièces 14a et 14b par l'intermédiaire de l'électrode 12 et de la contreélectrode 13, afin de former un point de soudure 18 (figure 4). Ensuite, lors de la poursuite du mouvement du mécanisme d'actionnement du premier coulisseau 5, ce coulisseau poursuit son déplacement vers le haut qui le fait passer de la position représentée sur la figure 5 à celle représentée sur la figure 1 qui correspond en fait à la première position ou position de repos. Pendant cette phase ultime de déplacement, le premier coulisseau 5 dont la butée 10 est en appui contre le second coulisseau 7 provoque le déplacement vers le haut de tout l'ensemble mobile, c'est-à-dire des pièces 12, 8, 7 et 5, et par conséquent, l'électrode 12 est relevée pour se dégager des pièces 14a et 14b qui viennent d'être soudées ensemble. On peut alors enlever les pièces soudées et les remplacer par d'autres pièces à souder, ou bien on peut décaler les pièces soudées de façon à effectuer sur ces mêmes pièces un autre point de soudure espacé du premier point de soudure qui vient d'être effectué. Le cycle du dispositif de soudage peut alors recommencer pareillement. La came 3 peut par exemple tourner à une vitesse constante, de telle sorte qu'entre la position du dispositif qui est représentée sur la figure 5 et la position de ce même dispositif représentée sur la figure 2, en passant par la position représentée sur la figure 1, l'électrode 12 est séparée des pièces à souder (cette électrode commence par se relever jusqu'à venir en un point mort haut (figures 1) puis se rabaisse jusqu'à venir contre les pièces à souder (figure 2). On peut intervenir pendant cette phase sur les pièces à souder 14a et 14b pour les déplacer ou les changer. Ensuite, pendant la poursuite du mouvement de rotation de la came 3 qui fait passer le dispositif depuis sa position présentée sur la figure 2 jusqu'à celle représentée sur la figure 5 en passant par la position représentée sur la figure 3, on peut effectuer l'opération de soudage proprement dite (figure 4) parce que pendant toute cette période l'électrode 12 est en appui contre les pièces à souder avec une force d'appui F qui est constante. L'épaisseur totale des pièces à souder 14a et 14b peut varier dans une relativement grande plage sans que cela perturbe le bon fonctionnement du dispositif parce qu'une variation d'épaisseur de cet ensemble de pièces ne provoque aucune modification de la force de poussée qu'exerce l'électrode 12 sur cet ensemble de pièces à souder. Cela constitue l'un des avantages de ce dispositif selon l'invention. La demanderesse a remarqué en outre que la qualité du point de soudure obtenu à l'aide du dispositif selon la présente invention est grandement améliorée en terme de fiabilité et de reproductibilité du fait que l'électrode 12 exerce une poussée constante contre les pièces à souder avant, pendant et après l'opération de soudage proprement dite qui correspond à la période au cours de laquelle le courant électrique circule au travers des pièces à souder (figure 4). En particulier, la demanderesse a remarqué qu'il était particulièrement important pour obtenir des points de soudure de grande qualité qu'une pression constante continue de s'exercer au niveau des points de soudure 18 pendant un certain temps qui suit l'opération au cours de laquelle le courant électrique circule au travers des pièces, c'est-à-dire pendant la période au cours de laquelle le métal qui a été fondu se solidifie pour former le point de soudure. Ce laps de temps correspond au temps au cours duquel le dispositif passe de la position représentée sur la figure 3 à une position qui précède très légèrement la position qui est représentée sur la figure 5. On peut aussi contrôler le processus de formation du point de soudure 18 en mesurant le déplacement vers le bas de l'électrode 12 pendant l'opération de soudage proprement dite (pendant le passage du courant électrique). Pour cela, selon un autre aspect de l'invention, il suffit de disposer un repère 19 sur le second coulisseau 7 et un capteur de déplacement 20 sur le bâti 1 pour mesurer les déplacement du repère 19 et par conséquent les déplacements de l'électrode 12 pendant l'effondrement. En fait, le repère 19 peut être disposé sur l'une quelconque des pièces de l'ensemble mobile constitué par le second coulisseau 7, le porte-outil 8 et l'électrode 12. Le dispositif d'actionnement du premier coulisseau 5 qui vient d'être décrit (c'est-à-dire l'ensemble constitué par le levier ou bras d'actionnement 2, la came 3 et le ressort 4) n'est décrit ici qu'à titre d'illustration, et il est bien entendu que tout autre dispositif d'actionnement qui est capable de provoquer un mouvement de déplacement alternatif du premier coulis seau 5 peut convenir. Par exemple, on peut envisager de disposer une came (non représentée) qui serait située au-dessus de l'extrémité supérieure du premier coulisseau 5 et qui viendrait directement coopérer avec une face supérieure du premier coulisseau 5. Dans ce cas, il conviendrait de prévoir un ressort de rappel entre le coulis seau 5 et le châssis 1 du dispositif afin d'exercer en permanence une poussée vers le haut sur le premier coulisseau 5 pour que celui-ci vienne constamment en appui contre la came. On pourrait envisager un grand nombre d'autres dispositifs d'actionnement, par exemple des dispositifs utilisant des -systèmes à vis-écrou ou des systèmes d'actionnement électrique, pneumatique ou hydraulique. Pour qu'une pression constante ou sensiblement constante règne à l'intérieur de la chambre du vérin 11, il convient de l'alimenter en fluide sous pression constante. On peut par exemple utiliser, comme cela est représenté sur la figure 1, un réservoir d'air comprimé 21 qui peut être alimenté en air comprimé à l'aide d'un dispositif d'alimentation automatique permettant d'assurer une pression sensiblement constante dans ce réservoir. Ce réservoir est alors raccordé directement par l'intermédiaire d'une canalisation 22 à la chambre de travail du vérin 11. Pour faire varier la valeur de la force d'appui de l'outil 12 contre les pièces à usiner 14a et 14b, il suffit de faire varier la pression du fluide dans le réservoir 21 à l'aide d'une vanne 30 régulée insérée dans le circuit d'alimentation. Ce réglage de la force de poussée de l'outil 12 contre les pièces à usiner est particulièrement intéressant par ce qu'il constitue l'un des paramètres importants à prendre en compte pour pouvoir effectuer une opération de soudage qui soit parfaitement adaptée à un type particulier de pièces à souder. Cette force de poussée peut être établie à une valeur qui doit pouvoir varier sur une grande plage, ce qui est parfaitement possible avec le dispositif selon la présente invention. En effet, rien n'empêche de faire varier dans une grande plage la pression régnant à l'intérieur du réservoir 21. La valeur en deçà de laquelle on ne pourra pas descendre pour la force de poussée de l'électrode 12 contre les pièces à souder correspond en fait au poids de l'ensemble constitué par l'électrode 12, le porte-électrode 8 et le second coulisseau 7. La valeur maximale de la force de pousse de l'outil 12 contre les pièces à souder correspond sensiblement à la force maximale que peut appliquer le dispositif d'actionnement sur le premier coulisseau 5 lorsque celui-ci se déplace vers le bas entre la position représentée sur la figure 2 et la position représentée sur la figure 3. La butée 15 n'est pas absolument indispensable si le dispositif d'actionnement définit une course précise pour le déplacement alternatif du premier coulisseau 5, comme cela est le cas a priori avec le dispositif d'actionnement qui a été décrit en relation avec la figure 1. Par exemple, si la came 3 ne tourne pas très vite, les effets dus à l'inertie du premier coulisseau 5 ne seront pas suffisants pour faire décoller le bras d'actionnement 2 de la came 3 si le ressort 4 exerce une force de traction suffisante. Dans ce cas, la butée 15 sera inutile et pourra être éventuellement supprimée. S'il n'en est pas ainsi, cette butée 15 peut éviter au premier coulisseau 5 de descendre trop bas à cause des effets de son inertie. Tandis qu'un mode de réalisation particulier de la présente invention a été décrit ici à titre d'illustration non limitative de la présente invention, il est bien évident que bon nombre de variantes et de modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art pourvu que l'on reste dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de soudage électrique par résistance, caractérisé en ce qu'il comprend un bati (1) comportant une contre-électrode fixe (13) sur laquelle repose au moins une pièce à souder (l4a, 14b), un premier coulis seau (5) qui peut coulisser alternativément par rapport au bâti suivant une direction qui permet au premier coulisseau de se rapprocher et de s'éloigner alternativement de ladite pièce à souder, un second coulisseau (7) supportant rigidement une électrode (12) et qui peut coulisser alternativement par rapport au premier coulisseau (5) suivant une direction qui permet au second coulis seau de se rapprocher et de s'éloigner alternativement de ladite pièce à souder, le déplacement du second coulisseau par rapport au premier coulis seau étant limité par une butée (10) dans la direction de son rapprochement de la pièce à souder, un premier moyen pour appliquer une force sensiblement constante (11) entre le premier coulisseau (5) et le second coulisseau (7), cette force (F) s'exerçant sur le second coulisseau (7) de façon à être orientée en direction de la pièce à usiner, et un deuxième moyen d'actionnement (2, 3, 4) du premier coulisseau (5) pour le déplacer alternativement entre une position éloignée dans laquelle l'électrode (12) est éloignée de la pièce à souder (14a, 14b) tandis que le second coulisseau (7) est en butée contre la butée (10) du premier coulis seau et une position rapprochée dans laquelle l'électrode (12) est en contact avec la pièce à souder tandis que le second coulisseau (7) n'est plus en butée contre la butée (10) du premier coulisseau, de telle sorte que ladite force sensiblement constante (F) est alors appliquée à la pièce à souder par l'intermédiaire de l'électrode (12) et qu'un courant électrique circule dans la pièce à souder. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un troisième moyen (19, 20) pour mesurer les déplacements de l'électrode (12) par rapport au bâti (1) au moins pendant que ledit courant électrique circule afin de contrôler le processus de formation du point de soudure (18). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit troisième moyen (19, 20) comporte un détecteur de déplacement connecté à un automate pour le calcul de l'effondrement après la phase de soudage. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen comporte un vérin (11) pneumatique ayant une chambre en communication avec un réservoir (21) d'air comprimé, et un piston (17) mobile dont la tige d'actionnement est reliée au second coulisseau (7). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le réservoir (21) d'air comprimé est équipé d'une vanne (30) régulée pour l'ajustement de la pression nominale dans la chambre du vérin (11), ladite vanne étant insérée dans le circuit d'alimentation du réservoir (21).