Brevet FR2693932A1 — publié le 19940128

Procédé et appareil pour régler la vitesse de progression (vitesse de l'avance de soudage) lors du soudage de rivets à souder. L'invention se rapporte à un procédé pour régler la vitesse de progression lors du soudage de rivets à souder, ou de composants similaires, lors du déroulement du procédé de soudage par décharge de condensateur à amorçage par pointe, dans lequel le rivet à souder est tenu par un porte- rivets guidé et est amené à l'emplacement de soudure en étant pneumatiquement entraîné par ce porte-rivets. Lorsqu'on soude des rivets à souder au moyen du procédé de soudure dit "par décharge de condensateur avec amorçage par pointe" (procédé Graham), il est nécessaire de régler différentes vitesses d'enfoncement du rivet dans le bain de soudure selon le matériau Pour des installations fixes de soudage, cette vitesse d'enfoncement est réglée de façon fixe une seule fois et n'est ensuite plus modifiée pendant les multiples opérations de soudure De cette manière, on peut obtenir de bons résultats de soudure avec des installations fixes Cependant, lorsque la tête de soudure de l'installation de soudure n'est pas accouplée à une installation fixe, mais à un automate qui peut amener et souder des rivets à souder à différents points de soudure, il se produit par conséquent une modification de la vitesse en fonction de l'angle lorsque ces différents points se trouvent dans l'espace sous des angles différents La cause en est que la force d'attraction terrestre (gravité) exerce des effets différents sur l'unité fonctionnelle formée par le rivet, le porte-rivets et l'élément de guidage selon l'angle de cette unité fonctionnelle dans l'espace Pour cette raison on obtient des vitesses d'enfoncement ou de progression totalement différentes selon que le rivet est avancé vers l'emplacement de soudure en direction de la gravité ou doit p ex être avancé vers un emplacement de soudure en direction opposée à la gravité. En partant de cet état de la technique, le problème à la base de l'invention est de parvenir à un procédé et un appareil avec lesquels on puisse atteindre la vitesse constante de progression que l'on désire même sous des angles d'avance différents du rivet par rapport à la gravité. Pour résoudre ce problème on propose que le rivet à souder soit avancé en direction de l'emplacement de soudure sous des angles différents dans l'espace, ensemble avec le porte- rivets, en tant que composant d'un automate de soudure ou d'une machine à commande numérique (CNC) à trois axes, et que le rivet à souder soit enfoncé à cet emplacement de soudure avec une vitesse constante, la vitesse de progression étant maintenue constante en fonction de la direction de progression par rapport à la direction de la force d'attraction terrestre en prévoyant d'alimenter ou d'évacuer le média pneumatique avec une pression différente et/ou étranglement correspondant de son échappement en fonction de la position angulaire relative dans l'espace de la direction de progression. Un appareil préféré pour la mise en oeuvre du procédé, qui comprend un automate de soudure ou une machine CNC à trois axes avec une tête de soudure rotative et un porte-rivets mobile en direction longitudinale et monté rotatif ou pivotant sur ou avec ladite tête, ce porte- rivets comportant un logement du côté frontal pur recevoir des rivets à souder, est caractérisé en ce qu'il est prévu comme organe de positionnement pour le déplacement longitudinal du porte-rivets un cylindre de travail pneumatique maintenu fixement par rapport au châssis en particulier sur l'automate; en ce qu'il est prévu une valve de réglage, en particulier une valve de réglage à pression proportionnelle dans la conduite d'alimentation en air comprimé de l'organe de positionnement, le degré d'ouverture de cette valve étant déterminé par une unité accouplée qui fournit une valeur de consigne, au moyen de laquelle la position angulaire relative du porte- rivets, ou sa direction de montage, peut être mesurée et qui associe une certaine pression à cette position angulaire, et ceci en tenant compte de la direction de la force d'attraction terrestre par rapport à la direction de positionnement du porte-rivets, et/ou en ce qu'il est prévu une valve d'étranglement réglable au moyen d'un moteur, ou plusieurs valves d'étranglement qui peuvent être mises en service de manière alternative et présentant des sections d'étranglement différentes en fonction de la direction de positionnement, branchée ou branchées à la sortie d'évacuation d'air du cylindre de travail, de telle sorte que la vitesse de positionnement du porte-rivets et ainsi la vitesse de progression du rivet à souder porté par ce porte-rivets soit au moins essentiellement constante indépendamment de la direction de positionnement par rapport à la gravité. Le procédé et l'appareil concernent principalement des têtes de soudage à actionnement pneumatique Une telle tête de soudage comprend un cylindre de travail pneumatique qui est relié au moyen d'un accouplement pour un arbre de guidage pour le porte-rivets, ce dernier présentant du côté frontal un logement de réception pour un rivet Cette tête de rivet est fixée sur l'automate de soudage correspondant et peut être déplacée par celui-ci dans toute position voulue Grâce à ceci, la pression du média pneumatique est augmentée ou 4 - réduite selon que la direction de progression est orientée dans le même sens que la gravité ou en sens inverse, en fonction de la direction relative de progression du rivet à souder, donc en fonction de la direction relative de positionnement du porte-rivets En variante ou en supplément, on peut également étrangler l'échappement de l'élément pneumatique en fonction de la position angulaire relative, afin d'atteindre la vitesse de progression constante désirée indépendamment de la direction de déplacement. Un développement préféré consiste à monter du côté d'entrée en amont du cylindre de travail une valve de réglage de pression proportionnelle, qui peut être actionnée au moyen d'une unité qui fournit des valeurs de consigne et un circuit électronique de pilotage, unité qui fournit des valeurs de consigne associant une certaine pression à chaque positionnement angulaire de la direction du porte-rivets, et commandant de façon correspondante la valve de régulation à pression proportionnelle par l'intermédiaire du circuit électronique de pilotage. Dans une telle réalisation, une valve de régulation à pression proportionnelle est montée en amont de l'entrée du cylindre de travail pneumatique, cette valve de régulation étant actionnée au moyen d'un circuit électronique de pilotage, lequel est couplé à son tour avec une unité qui délivre des valeurs de consigne Au moyen de l'unité des valeurs de consigne on saisit la position angulaire relative de la direction du porte-rivets et on associe à chaque position angulaire une certaine pression qui est alors établie dans la valve de réglage à pression proportionnelle au moyen du circuit électronique de pilotage, et qui est alors appliquée au cylindre de travail Par ce moyen il est possible d'équilibrer la force du piston du cylindre de - travail pneumatique à chaque fois avec la force exercée par l'attraction terrestre sur les masses déplacées (guidage, porte-rivets, rivet) de sorte que l'on peut obtenir en résultat la même vitesse de progression constante du rivet dans le bain de fusion pour chaque point de soudure. Une variante qui peut également être prévue en supplément des caractéristiques décrites ci-avant consiste à brancher à la sortie du cylindre de travail plusieurs valves d'étranglement suivies de valves de commutation, en particulier électro-magnétiques, ces valves d'étranglement pouvant être actionnées en fonction de la position relative du porte-rivets, en particulier au moyen d'un organe qui mesure cette position angulaire. Ce mode de réalisation est en particulier approprié lorsqu'il ne se produit qu'un nombre limité de positions angulaires En correspondance de ce nombre limité de positions angulaires, on peut associer à chaque position angulaire une valve d'étranglement correspondante avec une valve de commutation électro-magnétique L'échappement du cylindre pneumatique est alors étranglé par la valve d'étranglement associée à la position angulaire et en fonction de la position angulaire relative, de sorte que pour une pression d'entrée constante le débit d'évacuation est modifié, dont résulte une influence sur la vitesse du piston et par conséquent une influence sur la vitesse de progression du rivet à souder dans le bain de fusion De cette manière il est également possible d'obtenir pour chaque point de soudure sous les positions angulaires différentes la même vitesse de progression constante. Une autre variante qui peut également être prévue en supplément des caractéristiques décrites ci-avant consiste à prévoir du côté de sortie du cylindre de travail une valve d'étranglement réglable avec un moteur de réglage, ce moteur de réglage pouvant être commandé au moyen d'un organe qui mesure la position angulaire relative du porte-rivets. Avec ce mode de réalisation on mesure la position angulaire relative de la direction d'avance du porte-rivets au moyen d'un organe de positionnement correspondant, et on associe à chaque position angulaire un débit donné pour la valve d'étranglement, débit sur lequel la valve d'étranglement est réglée au moyen du moteur de réglage De cette manière il est à nouveau possible de maintenir constante et égale la vitesse de progression pour toutes les positions angulaires. Des modes de réalisation de l'invention sont montrés dans les dessins et décrits plus en détails dans ce qui suit. Ces dessins montrent: fig 1 la structure de principe d'une tête de soudure; fig 2 un premier mode de réalisation pour maintenir la vitesse de progression constante; fig 3 et 4 deux autres variantes en représentation schématique. La fig 1 montre un cylindre de travail pneumatique 1 qui est relié au moyen d'un accouplement 2 avec un arbre de guidage 3, lequel est tenu fixe par rapport au châssis dans un guidage 4 Un porte-rivets 4 est accouplé à l'arbre de guidage 3 et ce porte-rivets porte du côté frontal un rivet à souder 5 avec une pointe d'allumage 6 Tout l'ensemble de la fig 1 est désigné comme tête de soudure, et cette tête de soudure forme partie d'un automate de soudure au moyen duquel la tête de soudure peut être tournée, pivotée et 7 - déplacée linéairement, de sorte que la tête de soudure peut être avancée vers un nombre quelconque d'emplacements de soudure agencés dans l'espace Dans le mode de réalisation de la fig 2, une valve de régulation à pression proportionnelle 7 est branchée du côté entrée sur le cylindre de travail 1 Cette valve de régulation 7 peut être commandée au moyen d'un circuit électronique de pilotage 8, lequel est à son tour accouplé à une unité 9 qui délivre des valeurs de consigne Au moyen de l'unité des valeurs de consigne 9 on saisit la position angulaire relative de la direction de positionnement du porte- rivets 4 et on lui associe une certaine valeur de pression Au moyen du circuit électronique de pilotage 8 on règle la valve de régulation 7 sur cette valeur de pression et on applique cette pression du côté de l'entrée dans le cylindre de travail 1 Dans ce cas l'air d'échappement s'écoule en 10 sans étranglement hors du cylindre de travail 1. Dans le mode de réalisation de la fig 3, on a prévu plusieurs valves d'étranglement 12 avec différentes caractéristiques d'étranglement agencées du côté de sortie du cylindre de travail 2 L'entrée d'air comprimé de ce cylindre de travail est désignée par 11 Ces valves d'étranglement 12 sont respectivement associées à une position angulaire déterminée de la direction du porte-rivets 4, de sorte que pour la position angulaire correspondante, la valve d'étranglement associée 12 est ouverte, et ceci par actionnement d'une valve de commutation électro-magnétique 13 Ainsi, l'échappement 10 peut s'échapper du cylindre de travail 2 en étant plus ou moins étranglé en fonction de la position angulaire de la direction du porte-rivets 4, de sorte que l'on obtient un déplacement constant correspondant de l'élément pneumatique de positionnement, ajusté à la position angulaire relative. 8 - Dans le mode de réalisation de la fig 4, une valve d'étranglement réglable 14 est branchée du côté de la sortie du cylindre de travail 2 L'air d'échappement peut s'échapper du cylindre de travail 2 via cette valve d'étranglement 14 Selon la position angulaire de la direction du porte-rivets 4, on règle le débit dans la valve d'étranglement au moyen d'un moteur de positionnement 15 accouplé avec la valve d'étranglement 14 Le moteur de positionnement 15 est actionné ici au moyen d'un circuit électronique de pilotage 16, lequel est à son tour accouplé avec une unité qui fournit des valeurs de consigne, cette unité saisissant la position angulaire relative de la direction du porte-rivets 4 et fournissant un signal correspondant au circuit électronique de pilotage 16 afin de pouvoir actionner le moteur de positionnement 15 au moyen de cette unité électronique. Avec toutes les variantes montrées, il est possible de maintenir égale et constante la vitesse de progression du rivet à souder dans le bain de fusion, totalement indépendamment de la position angulaire relative de la direction du porte-rivets, donc de la direction d'avance du rivet à souder vers l'emplacement de soudage correspondant. L'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation, mais peut être modifiée de façons multiples dans le cadre de la divulgation. Toutes les caractéristiques nouvelles isolées ou en combinaison divulguées dans la description et/ou dans les dessins sont considérées comme essentielles pur l'invention. -9- Revendications 1 Procédé pour régler la vitesse de progression lors de la soudure de rivets à souder, ou composants similaires, au cours du processus de soudure par décharge de condensateur avec amorçage de pointe, dans lequel le rivet à souder est tenu par un porte-rivets guidé et est enfoncé dans l'emplacement de soudure en étant actionné de manière pneumatique par ce porte-rivets, caractérisé en ce que le rivet à souder est avancé en direction de l'emplacement de soudure sous des angles différents dans l'espace, ensemble avec le porte-rivets en tant que composant d'un automate de soudure ou d'une machine à commande numérique (CNC) à trois axes, et que le rivet à souder est enfoncé à cet emplacement de soudure avec une vitesse constante, la vitesse de progression étant maintenue constante en fonction de la direction de progression par rapport à la direction de la force d'attraction terrestre en prévoyant d'alimenter ou d'évacuer le média pneumatique avec une pression différente et/ou d'étrangler en correspondance son échappement en fonction de la position angulaire relative dans l'espace de la direction de progression. 2 Appareil pour mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comprenant un automate de soudage ou une machine CNC à trois axes avec tête de soudage tournante et avec un porte-rivets susceptible de se déplacer longitudinalement, monté rotatif ou pivotant sur la tête de soudure ou avec celle-ci, le porte-rivets présentant un logement du côté frontal pour recevoir un rivet à souder, caractérisé en ce qu'il comprend en tant qu'organe de positionnement pour le déplacement longitudinal du porte-rivets ( 4) un cylindre de travail ( 1) tenu de manière fixe sur le châssis, en particulier sur l'automate, en ce qu'il est prévu dans la conduite d'alimentation ( 11) en air comprimé pour l'organe de positionnement une valve de régulation, en particulier une valve de régulation à pression proportionnelle ( 7), dont le degré d'ouverture est déterminé par une unité ( 9) accouplée qui délivre des valeurs de consigne, au moyen de laquelle la position angulaire relative du porterivets ( 4), ou sa direction de positionnement, peut être saisie et qui associe une certaine pression à cette position angulaire, et ceci en tenant compte de la direction de la force d'attraction terrestre par rapport à la direction de positionnement du porte-rivets ( 4), et/ou en ce qu'il est prévu à la sortie d'évacuation ( 10) du cylindre de travail ( 1) une valve d'étranglement ( 14) réglable au moyen d'un moteur en fonction de la direction de positionnement du porte-rivets ( 4), ou plusieurs valves d'étranglement ( 12) commutables de manière alternative et présentant des sections d'étranglement différentes, de sorte que la vitesse de positionnement du porte-rivets ( 4) et par conséquent la vitesse de progression du rivet à souder ( 5) porté par ce porte-rivets est au moins essentiellement constante indépendamment de la direction de positionnement par rapport à la gravité terrestre. 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu du côté de l'entrée du cylindre de travail ( 1) une valve de régulation à pression proportionnelle ( 7), qui peut être actionnée au moyen d'une unité ( 9) qui délivre des valeurs de consigne et d'un circuit électronique de pilotage ( 8), cette unité des valeurs de consigne ( 9) associant une certaine pression à chaque position angulaire de la direction de positionnement du porte-rivets ( 4), et règle de manière correspondante la valve de régulation à pression proportionnelle ( 7) au moyen du circuit là - électronique de pilotage ( 8). 4 Appareil selon l'une ou l'autre des revendications ( 2) ou ( 3), caractérisé ce qu'il est prévu du côté de la sortie du cylindre de travail ( 1) plusieurs valves d'étranglement ( 12) suivies de valves de commutation ( 13), en particulier électro-magnétiques, les valves d'étranglement pouvant être actionnées en fonction de la direction de positionnement relative du porte-rivets ( 4), en particulier au moyen d'un organe qui mesure cette position angulaire. Appareil selon l'une quelconque des revendications ( 2) à ( 4), caractérisé en ce qu'il est prévu du côté de la sortie du cylindre de travail ( 1) une valve d'étranglement réglable ( 14) avec un moteur de positionnement ( 15), le moteur de positionnement ( 15) pouvant être commandé au moyen d'un organe (p ex 16) qui saisit la position angulaire relative du porte-rivets ( 4).