Brevet FR2685233A1 — publié le 19930625

La presente invention concerne un dispositif pour la commande et le pilotage de la position d'un organe de soudage à l'arc à electrode, entre les bords en regard de deux pièces métalliques à souder. Par le document FR-A-2 526 696, on connaît un dispositif pour la commande et le pilotage de la position d'un organe de soudage à l'arc à electrode fusible, entre les bords en regard de deux pièces métalliques présentant, chacun, un chanfrein, lesdits chanfreins formant un espace de soudure de forme générale en V, ledit organe de soudage étant monte sur un élément mobile animé d'un premier mouvement relatif de défilement par rapport auxdits bords et d'un second mouvement d'oscillation autour d'un axe, transversal audit premier mouvement, de façon que, à chaque passage de l'organe de soudage, soit déposée une couche de matériau de soudage d'épaisseur donnée, ledit dispositif comportant des premiers moyens de réglage de la position transversale dudit axe d'oscillation, des deuxièmes moyens de réglage de la position en hauteur de l'axe d'oscillation, par rapport à l'élément mobile anime dudit mouvement relatif, et des troisièmes moyens de reglage en rotation du plan d'oscillation médian de l'organe de soudage par rapport à l'axe d'oscillation, ledit organe de soudage comportant une buse dont I'extrmite est susceptible de venir en butee, alternativement, contre l'un ou l'autre des chanfreins desdits bords à chaque mouvement d'oscillation dudit élément mobile. Ainsi, grâce au dispositif décrit dans ce document, la tête de soudage peut effectuer un mouvement pendulaire autour d'un axe parallèle à la surface des pièces, notamment des tôles, à assembler. Lorsque la buse de la tête de soudage n' est pas en contact avec l'un ou l'autre des chanfreins des bords à souder, le dispositif décrit un cheminement, resultant de la combinaison de son mouvement pendulaire et de son mouvement d'avance, en "zigzag". Seulement lorsque la buse de la tete de soudage est en contact avec les bords de soudage, grâce à des ressorts de compression dont est muni ledit dispositif, il se produit une temporisation du mouvement, pendant la durée de compression des ressorts, ce qui entraîne une modification du motif de base précédent en "zigzag", qui presente alors sensiblement la forme du motif ornemental désigne sous le nom de "méandres". Toutefois, il peut être nécessaire, dans certains cas, de modifier le motif de base précedemment défini même lorsque la buse n'est pas en contact avec les bords à souder. La présente invention a pour but de perfectionner le dispositif decrit ci-dessus dans le sens qui vient d'être évoqué. A cet effet, le dispositif pour la commande et le pilotage de la position d'un organe de soudage à l'arc à électrode fusible, du type décrit ci-dessus, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il comprend des quatrièmes moyens de réglage permettant la temporisation du mouvement de balayage de l'organe de soudage, sans contact de la buse avec les bords des pièces à souder. Cette temporisation peut être une temporisation droite et gauche symétrique, mais egalement asymétrique ou ne s'exerçant que sur un côte si nécessaire, et permettant d'obtenir des motifs de soudage s'écartant du motif de base en "zigzag" précédemment defini, comme on le verra plus en détail par la suite. Avantageusement, lesdits moyens de temporisation comprennent une pince réglable en écartement, dont l'ouverture des mâchoires est réglée grâce à une première vis, notamment micrométrique, et qui est destinée à enserrer l'extrémité libre dudit axe d'oscillation, une seconde vis, notamment micrometrique permettant de régler l'asymétrie de la pince, le plan médian d'oscillation par rapport au plan médian des chanfreins étant réglé par une troisième vis, notamment micrometrique. Par ailleurs, une quatrième vis permet de régler l'amplitude de ltoscillation de l'organe de soudage. De préférence, le dispositif selon l'invention comprend de plus des moyens de positionnement dans l'espace de l'organe de soudage, lesquels servent, d'une part, d'attache rapide à l'organe de soudage et permettent, d'autre part, à l'axe d'oscillation d'être positionne dans toutes les directions nécessaires au soudage, et de réaliser ainsi differents motifs, en particulier un motif où ledit axe est perpendiculaire au plan de la tôle (et non parallèle à celui-ci). Avantageusement, lesdits moyens de positionnement comprennent un système à mouvements croisés comportant deux tubes perpendiculaires, sur chacun desquels est fixée une cremailibère , et deux noix de commande associées, chacune, à un ensemble tube-crémaillère, à savoir une noix de commande transversale et une noix de plongée. En particulier, la noix de commande transversale peut être solidarisée soit à un chariot automoteur de translation, soit à un point fixe, tandis que la noix de plongee peut être reliée à l'organe de soudage par l'intermédiaire d'une platine, et, par ailleurs, une noix de liaison reçoit les deux tubes perpendiculaires. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue de côté, dans le plan de déplacement longitudinal parallèle aux bords des pièces à souder, du dispositif selon l'invention. La figure 2 est une vue-de droite du dispositif de la figure 1. La figure 3 est une vue de dessus du dispositif de la figure 1. La figure 4 est une vue schématique illustrant le principe du centrage latéral de l'axe d'oscillation de l'organe de soudage. La figure 5 est une vue de détail illustrant un exemple de réalisation des moyens de temporisation selon l'invention. Les figures 6a-6d illustrent différents motifs de soudage pouvant être obtenus grâce aux moyens de temporisation montrés sur la figure 5. Les figures 7 et 8 montrent, schématiquement, les moyens de positionnement dans l'espace, selon l'invention, de l'organe de soudage. Les figures 9a-9e montrent différents motifs pouvant être obtenus en mettant en oeuvre les moyens de positionnement des figures 7 et 8. Les figures 10a-10c montrent en coupe trois positions des moyens de compression. Le dispositif selon l'invention se rapporte au soudage de deux pièces métalliques présentant, chacune, sur leurs bords en regard, un chanfrein, lesdits chanfreins formant un espace de soudure de forme générale en V. Le dispositif comporte un bâti 1 sur lequel est monté un organe de soudage 2, susceptible d'être déplacé longitudinalement le long des bords des pièces à souder et de subir un mouvement d'oscillation transversal, selon la double flèche F de la figure 3 et perpendiculairement au plan de la figure 1. Le mouvement d'oscillation est obtenu par un ensemble d'entraînement 3, tel qu'un motoréducteur 4 associé à un moteur électrique 5. Ainsi, à une hauteur donnée par rapport aux chanfreins, l'organe de soudage 2 oscille alternativement tout en étant déplacé longitudinalement, ce qui permet d'obtenir un dépôt de soudure continu. L'organe de soudage 2 comporte une buse 6 disposée sur une tige 7 solidarisée de manière réglable sur un bras 8 lui-même solidaire d'une glissière 9 coulissant sur un montant 10 du bâti 1. Une vis 11, reliée à une roue dentée 12, coopère avec le montant 10 pourvu d'une crémaillère, et permet par sa rotation de faire coulisser la glissière 9 et donc de déplacer en hauteur, selon la double flèche F de la figure 3, l'organe de soudage 2 et notamment la buse 6. Cette dernière comporte à son extrémité deux biseaux latéraux 13 et 14 et est creuse afin de laisser passage à un fil constituant l'électrode fusible de l'organe de soudage, par exemple du type MIG (Metal Inert Gas). Le mouvement oscillatoire de l'organe de soudage 2 est effectué par rapport à un axe d'oscillation 15 parallèle au mouvement de défilement longitudinal du dispositif, de sorte que le mouvement d'oscillation de l'organe de soudage 2 est transversal audit mouvement de défilement longitudinal. Par ailleurs, le dispositif comporte des moyens de réglage de la position latérale de l'organe de soudage, permettant d'ajuster la position de l'axe d'oscillation 15 par rapport au plan médian P de l'espace de soudage 16 constitué par les bords biseautés (chanfreins) 17A et 18A des deux pièces 17 et 18 à souder (figure 4). Ces moyens de réglage, représentés de façon très schématique, peuvent etre constitués par une crémaillère 19 associée à une roue dentée 20 pouvant être actionnée par l'opérateur. Grâce à la vis 11 des moyens de réglage en hauteur, tout en agissant sur la roue dentée 20, on peut amener le dispositif, à un certain niveau des chanfreins, en positions extrêmes d'oscillation, c'est-àdire dans les positions 6l, 211 et 62, 212. Le dispositif comprend de plus des moyens de réglage de l'amplitude de l'oscillation de l'organe de soudage 2, (décrits en détail dans FR-A-2 526 596) grâce à une vis 22 dont la rotation permet de limiter, ou au contraire d'amplifier, ledit mouvement oscillatoire, et des moyens de réglage en rotation 23, par rapport à l'axe d'oscillation 15, du plan médian d'oscillation de l'organe de soudage 2. Plus particulièrement, selon l'invention, la figure 5 illustre un exemple de réalisation des moyens de temporisation 24, permettant de décrire un motif de soudage avec temporisation sans contact de la buse de l'organe de soudage avec les bords des pièces à souder. Cette temporisation peut être une temporisation droite et gauche symétrique, mais également asymétrique ou ne s'exerçant que sur un côté si nécessaire. Les moyens de temporisation 24 comprennent une pince 25 réglable en écartement, dont l'ouverture des mâchoires 25a,25b est réglée grâce à une première vis micrométrique 26, et qui est destinée à enserrer l'extrémité libre de l'axe d'oscillation 15. Par ailleurs, une seconde vis micrométrique 27 permet de régler l'asymétrie de la pince 25. Quand la pince 25 est serre, on force l'extrémité de l'axe d'oscillation 15, formant doigt, à venir en butée sur les mâchoires de la pince, et on induit une compression des ressorts (les moyens de compression décrits en détail dans le document FR-A-2 526 696) de même nature que s'il y avait un contact de la buse de l'organe de soudage avec les bords des pièces à souder. Pour mémoire, les moyens de compression disposés entre la tige de support 7 et le mécanisme d'entraînement oscillatoire (notamment la tige oscillante 126), représentés sur les figures 10a-10c, sont constitués d'un goujon 130 vissé dans la tige oscillante 126 et susceptible de coulisser dans une bague 131, elle-même coulissant dans un fourreau 132a et 132b. Entre la bague 131 et l'épaulement d'extrémité de la tige 126 est disposé, autour d'un goujon 130, un premier ressort 133, tandis qu'entre la bague 131 et le fond du fourreau 132b est placé un second ressort 134. La vis 126 est susceptible de coulisser dans le fourreau 1-32b. La tête 135 du goujon 130 peut buter contre la paroi frontale de la bague 131. En jouant à la fois sur le réglage t (vis 26), sur le régla- ge r (vis 27), et sur l'amplitude générale A par l'intermédiaire de la vis 22 (figure 3), on peut obtenir les motifs M suivants A A A A > A - si A - 6 est centré, temporisation symétrique de valeur quelconque en fonction de la valeur de A et de A (figure 6b). - si A - 6 est décentré par le jeu relatif de ô, temporisation soit à droite (figure 6c), soit à gauche (figure 6d), ces motifs pouvant prendre toutes les valeurs relatives en fonction des réglages possibles des vis 22, 26 et 27. Par ailleurs, le dispositif selon l'invention comporte des moyens 28 de positionnement dans l'espace, servant, d'une part, d'attache rapide à l'organe de soudage et permettant, d'autre part, à l'axe d'oscillation X,X' (15) d'être positionné dans l'espace dans toutes les directions nécessaires au soudage, et de réaliser ainsi différents motifs, en particulier un motif où ledit axe est perpendiculaire au plan de la tôle (et non parallèle à celui-ci). Comme montré sur les figures 7 et 8, les moyens de positionnement 28 comportent deux tubes perpendiculaires 29,30, sur chacun desquels est fixée une crémaillère 31,32, deux noix de commande 33,34 associées, chacune, à un ensemble tube-crémaillère, à savoir une noix transversale 33 et une noix de plongée 34. La noix transversale 33 est solidarisée soit à un chariot automoteur de translation, soit à un point fixe (cas de la soudure de tubes en rotation). La noix de plongée 34 est reliée à l'organe de soudage par l'intermédiaire d'une platine 35. De plus, chaque noix 33,34 est munie d'une molette de positionnement 36 et d'un dispositif de blocage rapide 37. Par ailleurs, une noix de liaison 38 reçoit les deux tubes perpendiculaires 29,30, en pouvant les faire pivoter autour des axes Y,Y' et Z,Z', et présente, de même, les dispositifs de blocage rapide correspondants. Grâce aux moyens 28 de positionnement dans l'espace qui viennent d'être décrits, l'organe de soudage de l'invention peut prendre toutes les positions dans l'espace, et notamment permettre des balayages B "en biais" (figure 9a), et des balayages semi-circulaires de rayons variables avec ou sans mouvement de recul de la tête en fonction de l'angle que fait l'axe d'oscillation avec la surface de la tôle. Par exemple a) cas du balayage sans recul pendulaire (axe perpendiculaire à la tôle) : figures 9b et 9c b) axe faisant un certain angle (différent de 90 ) avec la tôle avec un léger mouvement pendulaire dépendant de l'écart angulaire entre l'axe d'oscillation et la perpendiculaire à la tôle : figures 9d et 9e. Le fonctionnement du dispositif dans son ensemble est tout à fait analogue, par ailleurs, à celui du dispositif décrit dans le document FR-A-2 526 696, et on n'y reviendra pas ici en détail. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour la commande et le pilotage de la position d'un organe de soudage à l'arc à électrode fusible, entre les bords en regard de deux pièces métalliques présentant, chacun, un chanfrein, lesdits chanfreins formant un espace de soudure de forme générale en V, ledit organe de soudage étant monté sur un élément mobile animé d'un premier mouvement relatif de défilement par rapport auxdits bords et d'un second mouvement d'oscillation autour d'un axe, transversal audit premier mouvement, de façon que, à chaque passage de l'organe de soudage, soit déposée une couche de matériau de soudage d'épaisseur donnée, ledit dispositif comportant des premiers moyens de réglage de la position transversale dudit axe d'oscillation, des deuxièmes moyens de réglage de la position en hauteur de l'axe d'oscillation, par rapport à l'élément mobile animé dudit mouvement relatif, et des troisièmes moyens de réglage en rotation du plan d'oscillation médian de l'organe de soudage par rapport à l'axe d'oscillation, ledit organe de soudage comportant une buse dont l'extrémité est susceptible de venir en butée, alternativement, contre l'un ou l'autre des chanfreins desdits bords à chaque mouvement d'oscillation dudit élément mobile, caractérisé par des quatrièmes moyens de réglage (24) permettant la temporisation du mouvement de balayage de l'organe de soudage (2), sans contact de la buse (6) avec les bords des pièces à souder. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de temporisation (24) comprennent une pince (25) réglable en écartement, dont l'ouverture des mâchoires (25a,25b) est réglée grâce à une première vis (26), notamment micrométrique, et qui est destinée à enserrer l'extrémité libre dudit axe d'oscillation (15), une seconde vis (27), notamment micrométrique permettant de régler l'asymétrie de la pince (25), le plan médian d'oscillation par rapport au plan médian des chanfreins étant réglé par une troisième vis (23), notamment micrométrique. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une quatrième vis (22) permet de régler l'amplitude de l'oscillation de l'organe de soudage (2). 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (28) de positionnement dans l'espace de l'organe de soudage. 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de positionnement (28) comprennent un système à mouvements croisés comportant deux tubes perpendiculaires (29,30), sur chacun desquels est fixée une crémaillère (31,32), et deux noix de commande (33,34) associées, chacune, à un ensemble tube-crémaillère, à savoir une noix de commande transversale (33) et une noix de plongée (34). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la noix de commande transversale (33) est solidarisée soit à un chariot automoteur de translation, soit à un point fixe, tandis que la noix de plongée (34) est reliée à l'organe de soudage (2) par l'intermédiaire d'une platine (35), et en ce qu'une noix de liaison (38) reçoit les deux tubes perpendiculaires (29,30).