Brevet FR2759007A1 — publié le 19980807

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine de l'assemblage de pièces ou d'éléments métalliques, notamment la solidarisation d'écrous sur des parties à relier entre elles, et a pour objet une machine à souder par résistance. Ce type de machines à souder ou soudeuses permet de souder sans apport de métal tous types de pièces métalliques (soudage d'un écrou sur une tôle, soudage entre deux tôles, soudage de renfort, etc.). Le soudage s'effectue en faisant passer un courant de très forte intensité à travers les pièces à assembler entraînant un échauffement local élevé au niveau de la zone de contact et une fusion partielle des matériaux des pièces à ce niveau. Ces machines à souder ou soudeuses sont en général principalement constituées par un châssis à extension verticale solidaire d'une embase, par un ensemble support supérieur portant au moins une électrode mobile, par un ensemble support inférieur portant au moins une électrode fixe située en regard de l'électrode mobile, par des moyens d'alimentation en fluide sous pression et en courant électrique, par des moyens de réglage, de commande et de contrôle du fonctionnement de ladite machine à souder regroupés dans une armoire électrique et, enfin, par des moyens de commande et d'arrêt d'une séquence de soudage, destinés à être actionnés par un opérateur. Toutefois, les machines à souder par résistance connues présentent toutes une armature de forme complexe, un encombrement important et un poids élevé, et n'assurent pas une protection efficace de l'opérateur lors de leur fonctionnement, plus particulièrement lors de leur manipulation par ce dernier. En outre, ces machines connues ne peuvent pas être installées en grand nombre dans un espace limité du fait de la nécessité de pouvoir accéder à leurs organes et composants fonctionnels, et sont d'un entretien et d'une maintenance fastidieux du fait d'une dispersion importante desdits organes et composants fonctionnels et de leur situation en des emplacements difficiles à atteindre. Par ailleurs, ces machines connues sont difficiles à transporter et à déplacer, et nécessitent à cette fin des moyens de levage et de transport spécifiquement adaptés (treuils, ponts roulants ou analogues). Enfin, ces machines connues n'assurent aucun contrôle des conditions de réalisation des opérations de soudage et ne sont pas aisément adaptables à des pièces de tailles et/ou d'épaisseurs variables. La présente invention a notamment pour but de pallier les inconvénients précités. A cet effet, elle a pour objet une machine à souder par résistance du type mentionné ci-dessus, caractérisée en ce que le châssis consiste uniquement en deux montants tubulaires espacés, solidaires d'un arrangement tubulaire inférieur, à extension latérale, formant l'embase, en ce que l'armoire électrique est fixée sur un côté du châssis et présente une ouverture d'accès latérale et en ce que ladite machine à souder comporte un écran de protection escamotable, pouvant être intercalé entre l'opérateur et la zone située entre la ou les électrode(s) supérieure(s) et la ou les électrode(s) inférieure(s). L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en élévation latérale d'une machine à souder par résistance conforme à l'invention; la figure 2 est une vue en élévation frontale de la machine représentée à la figure 1 ; la figure 3 est une vue de dessus d'un dispositif de contacteur ou de variateur statique faisant partie de la machine à souder selon l'invention, et, la figure 4 est une vue en élévation latérale du dispositif de contacteur ou de variateur statique représenté à la figure 3. Comme le montrent les figures 1 et 2 des dessins annexés, la machine à souder par résistance 1 est principalement constituée par un châssis ou une armature 2 à extension verticale solidaire d'une embase 3, par un ensemble support supérieur 4 portant au moins une électrode mobile 4', par un ensemble support inférieur 5 portant au moins une électrode fixe 5' située en regard de l'électrode mobile 4', par des moyens d'alimentation en fluide sous pression et en courant électrique, par des moyens de réglage, de commande et de contrôle du fonctionnement de ladite machine à souder 1 regroupés dans une armoire électrique 6 et, enfin, par des moyens 7 de commande et d'arrêt d'une séquence de soudage, destinés à être actionnés par un opérateur. Conformément à l'invention, le châssis 2 consiste uniquement en deux montants tubulaires espacés, solidaires d'un arrangement tubulaire inférieur, à extension latérale, formant l'embase 3. De plus, L'armoire électrique 6 est fixée sur un côté du châssis 2 et présente une ouverture d'accès latérale. En outre, ladite machine à souder 1 comporte un écran de protection 8 escamotable, pouvant être intercalé entre l'opérateur et la zone située entre la ou les électrode(s) supérieure(s) 4' et la ou les électrode(s) inférieure(s) 5'. Comme le montrent également les figures 1 et 2 des dessins annexés, L'embase 3 présente avantageusement une structure tubulaire dont la configuration est adaptée à une manipulation et à un déplacement de ladite machine à souder 1 par un chariot élévateur ou un engin à fourches analogue. Conformément à une caractéristique de l'invention, les moyens de distribution de fluide sous pression et les organes de commande associés sont regroupés au niveau de la face arrière de l'armoire électrique 6 et le transformateur d'alimentation 9 des électrodes 4' et 5' est monté en position verticale, partiellement entre les deux montants formant le châssis 2, d'où il résulte une largeur moins importante et un gain au niveau du volume occupé par la machine à souder 1. Grâce aux dispositions indiquées ci-dessus, on aboutit à une machine à souder par résistance 1 dont le poids est relativement faible du fait de la constitution allégée de la structure support (montants + embase), dont l'encombrement horizontal est minimal (du fait d'une structure à extension verticale) et qui peut être disposée en grand nombre dans un espace limité, notamment en accolant deux machines dos à dos, L'ensemble des organes, composants et éléments fonctionnels étant regroupés sur un coté latéral de ladite machine à souder 1 et aisément accessibles. De manière avantageuse, L'écran de protection 8 consiste en un matériau transparent rigide, tel que par exemple du polycarbonate, et est mobile en translation verticale au moyen d'un vérin pneumatique 8' fixé sur l'ensemble support supérieur 4. Cet écran de protection 8 peut être composé de trois panneaux verticaux formant une structure à section horizontale en U et entourant sensiblement la zone de localisation des extrémités des électrodes 4' et 5' en position de soudure, de manière à limiter au maximum toute possibilité d'accès à cette zone au cours d'une opération de soudure et toute projection de soudure ou d'étincelles vers l'extérieur. L'actionnement du vérin de manoeuvre 8', solidaire de l'ensemble support supérieur 4, pourra le cas échéant être stoppé en cas d'obstruction au déplacement normal dudit écran de protection 8 et la séquence de soudage n'être autorisée qu'après une mise en place dudit écran 8 autour de la zone à isoler. L'ensemble support supérieur 4 peut consister, comme le montrent les figures 1 et 2 des dessins annexés, en une mâchoire fixe montée rigidement sur les extrémités supérieures des montants 2 et portant le vérin 10 qui soutient et assure le positionnement de l'électrode mobile 4'. Le vérin 10 pourra consister en un vérin pneumatique à deux ou trois étages, par exemple du type de ceux commercialisés par la société GEP 17, et être commandé par une vanne proportionnelle. Toutefois, selon un mode de réalisation préféré de l'invention, permettant de disposer d'une puissance plus souple et d'aboutir à une consommation d'air plus faible, L'ensemble support supérieur 4 comprend un vérin oléo-pneumatique 10, commandé par une vanne proportionnelle et assurant le déplacement de l'électrode mobile supérieure 4', la pression d'alimentation en fluide pneumatique étant surveillée par l'intermédiaire d'un pressostat. Le vérin pneumatique 10 précité pourra par exemple consister en un vérin du type K5 1 de la société Dimafluid. La mise en oeuvre d'une vanne proportionnelle permet de réaliser un ajustage précis de la pression d'appui des deux électrodes 4' et 5' en fonction des pièces à assembler, cette pression d'appui étant prédéterminée au niveau de la séquence de soudure programmée choisie. On évite ainsi les éclats de soudure dus à une pression d'appui trop faible et l'écrasement de la soudure pouvant résulter d'une pression d'appui trop élevée. Afin de pouvoir adapter la machine à souder 1 selon l'invention à des pièces de tailles variées, il peut être prévu, comme le montrent les figures 1 et 2 des dessins annexés, que l'ensemble support inférieur 5 soit solidarisé au bâti 2 par l'intermédiaire d'un dispositif 11 de guidage vertical et de blocage en des positions verticales variables, le déplacement dudit ensemble support inférieur 5 et la détermination de son positionnement en hauteur étant assurés par un organe de réglage 12 pouvant être actionné par l'opérateur. Cet ensemble support inférieur 5 peut consister en une table soutenant le plateau en cuivre rainuré recevant le porte-électrode, dont l'ajustement en hauteur permet le montage de différents types d'outillage et le réglage de la course du vérin 10 assurant le déplacement de l'électrode supérieure 4' (course la plus faible possible - gain de temps), tout en autorisant la mise en place et l'évacuation des pièces à souder et soudées. Le réglage en hauteur de cet ensemble support inférieur 5 s'effectue au moyen d'un volant de réglage 12 associé à un dispositif de crémaillère, ce après avoir desserré les vis de blocage en position. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens 7 de commande et d'arrêt d'urgence d'une séquence de soudage consistent en un pupitre de commande bi-manuelle, situé à l'extrémité d'un bras support 7' orientable et de longueur variable, solidaire de l'ensemble support inférieur 5. Ce pupitre de commande bi-manuelle 7, par exemple du type XY2 SB de la société Schneider Electric S.A., est bien entendu situé à l'extérieur du volume intérieur délimité par l'écran de protection 8 en position abaissée, est adaptable à la morphologie de l'opérateur, coopère avec un relais de sécurité et comporte, outre les deux boutons d'actionnement devant être pressés simultanément par l'opérateur pour lancer une séquence de soudure et être maintenus à l'état enfoncés tout au long de cette dernière, un bouton d'arrêt d'urgence. Les séquences de soudure, par exemple du type de celles proposées par la société Aro, pourront être stockées dans la mémoire d'un automate programmable ou d'une unité informatique spécialisée similaire, qui en assurera l'exécution en fonction des paramètres de réglage et des commandes de l'opérateur. Ces séquences de soudage définissent notamment le mode opératoire (soudage point par point, à la volée, par impulsion, avec un recuit, etc...), les différents temps des phases du cycle (I'accostage, le soudage proprement dit, le forgeage, la trempe, le recuit, etc...) et les paramètres de soudage. Il peut également être prévu une régulation du courant de soudage, la mesure et le contrôle de ce dernier s'effectuant au moyen d'un tore déterminant la valeur de l'intensité au secondaire du transformateur 9 (qualité de soudage constante). Il peut, en outre, être prévu une régulation de la pression d'appui entre les électrodes en indiquant au niveau de ladite séquence à exécuter la fraction de la pression d'alimentation disponible au niveau du vérin 10. Un pressostat contrôlant la pression d'alimentation en air comprimé du vérin 10 permettra de couper l'alimentation en air et d'interdire la soudure en cas de chute anormale de la pression d'alimentation et d'éviter ainsi les risques d'arc électrique entre les électrodes 4' et 5'. Il peut être prévu également que, lorsque la pression d'alimentation est rétablie, I'opérateur doive valider le fonctionnement de la machine à souder 1 en initialisant cette dernière, ce qui permet d'éviter un actionnement involontaire des différents vérins lors du rétablissement de la pression d'alimentation. Par ailleurs, il peut également être prévu une compensation automatique de l'usure des électrodes 4' et 5'. Ainsi, lorsqu'au bout d'un certain nombre d'opérations de soudure, la surface d'appui augmente et, par conséquent, la densité de courant surfacique diminue, la valeur du courant de soudage est automatiquement augmentée pour aboutir à une soudure de qualité constante, indépendante de l'usure des électrodes 4' et 5'. Lorsque l'électrode 4' atteint un taux d'usure limite, une alarme automatique pourra avertir l'opérateur de la nécessité du changement d'électrode et la séquence de soudage être interrompue jusqu'à la validation du remplacement de l'électrode concernée. L'alimentation électrique des électrodes 4' et 5' s'effectue par l'intermédiaire d'un transformateur 9 abaisseur de tension, dont le secondaire est relié par des conducteurs rigides 16 et souples 16' auxdites électrodes 4' et 5'. Conformément à une caractéristique de l'invention, représentée plus particulièrement aux figures 3 et 4 des dessins annexés, un dispositif 13 de contacteur ou de variateur statique bidirectionnel, par exemple sous la forme de deux thyristors 13' montés en opposition, est intégré dans le circuit de branchement du primaire du transformateur d'alimentation 9, lesdits thyristors 13' étant associés à un circuit de refroidissement et pris en sandwich entre deux corps creux 14, par exemple en forme de barres, parcourus par un flux forcé de liquide de refroidissement. Ladite machine à souder 1 comporte avantageusement un moyen de surveillance thermique du dispositif 13 de contacteur ou de variateur statique, associé à un moyen d'interdiction de pilotage et le circuit de refroidissement des deux thyristors 13' tête-bêche est isolé électriquement par rapport à l'alimentation électrique de la machine à souder 1. Ladite machine à souder 1 peut également comporter un débitmètre mesurant la quantité d'eau de refroidissement circulant dans les barres creuses 14 et permettant d'interdire toute opération de soudure lorsque le débit mesuré est inférieur à une valeur seuil minimale, ce afin d'éviter toute détérioration des composants dissipateurs de chaleur et refroidis (transformateur, thyristors, électrodes et câbles de liaison). Afin d'autoriser une adaptation rapide de la machine à souder I à des puissances de soudage différentes, les circuits de commande ou de pilotage du dispositif 13 de contacteur ou de variateur statique sont regroupés en un module unique 15, par exemple logé dans un boîtier, monté de manière interchangeable dans l'armoire électrique 6. De même, le dispositif 13 de contacteur et de variateur statique pourra être fixé au moyen d'un support 17 correspondant dans l'armoire électrique 6 en étant ainsi aisément interchangeable. Selon une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'alimentation électrique est contrôlée par un disjoncteur associé à un déclencheur thermique et à une bobine à émission de tension. Le déclencheur thermique constitue une protection efficace contre les surcharges et la bobine à émission de tension permet de couper le disjoncteur en cas de forte baisse ou de coupure de tension, et oblige l'opérateur à réenclencher volontairement le disjoncteur lors du rétablissement de la tension d'alimentation. L'armoire électrique 6 pourra comporter, outre les organes de commande et de réglage et les voyants de signalisation habituels, visibles pour l'opérateur depuis son poste de travail, également un compteur de pièces à souder pouvant être préréglé à une valeur déterminée et avertissant l'opérateur de la fin de la série concernée. Les différents autres composants et organes de la machine à souder selon l'invention, connus de l'homme du métier et présents traditionnellement sur ce type de machine, n'ont pas besoin d'être décrits de manière plus précise. Bien entendu, I'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Machine à souder par résistance, principalement constituée par un châssis à extension verticale solidaire d'une embase, par un ensemble support supérieur portant au moins une électrode mobile, par un ensemble support inférieur portant au moins une électrode fixe située en regard de l'électrode mobile, par des moyens d'alimentation en fluide sous pression et en courant électrique, par des moyens de réglage, de commande et de contrôle du fonctionnement de ladite machine à souder regroupés dans une armoire électrique et, enfin, par des moyens de commande et d'arrêt d'une séquence de soudage, destinés à être actionnés par un opérateur, caractérisée en ce que le châssis (2) consiste uniquement en deux montants tubulaires espacés, solidaires d'un arrangement tubulaire inférieur, à extension latérale, formant l'embase (3) et en ce que l'armoire électrique (6) est fixée sur un côté du châssis (2) et présente une ouverture d'accès latérale. 2. Machine à souder selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'embase (3) présente une structure tubulaire dont la configuration est adaptée à une manipulation et à un déplacement de ladite machine à souder (1) par un chariot élévateur ou un engin à fourches analogue. 3. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens de distribution de fluide sous pression et les organes de commande associés sont regroupés au niveau de la face arrière de l'armoire électrique (6) et en ce que le transformateur d'alimentation (9) des électrodes (4' et 5') est monté en position verticale, partiellement entre les deux montants formant le châssis (2). 4. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un écran de protection (8) escamotable, pouvant être intercalé entre l'opérateur et la zone située entre la ou les électrode(s) supérieure(s) (4') et la ou les électrode(s) inférieure(s) (5') 5. Machine à souder selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'écran de protection (8) consiste en un matériau transparent rigide, tel que par exemple du polycarbonate, et est mobile en translation verticale au moyen d'un vérin pneumatique (8') fixé sur l'ensemble support supérieur (4). 6. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'ensemble support supérieur (4) comprend un vérin oléo pneumatique (10), commandé par une vanne proportionnelle et assurant le déplacement de l'électrode mobile supérieure (4'), la pression d'alimentation en fluide pneumatique étant surveillée par l'intermédiaire d'un pressostat. 7. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'ensemble support inférieur (5) est solidarisé au bâti (2) par l'intermédiaire d'un dispositif (11) de guidage vertical et de blocage en des positions verticales variables, le déplacement dudit ensemble support inférieur (5) et la détermination de son positionnement en hauteur étant assurés par un organe de réglage (12) pouvant être actionné par l'opérateur. 8. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les moyens (7) de commande et d'arrêt d'urgence d'une séquence de soudage consistent en un pupitre de commande bi-manuelle, situé à l'extrémité d'un bras support (7') orientable et de longueur variable, solidaire de l'ensemble support inférieur (5). 9. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, en ce qu'un dispositif (13) de contacteur ou de variateur statique bidirectionnel, par exemple sous la forme de deux thyristors (13') montés en opposition, est intégré dans le circuit de branchement du primaire du transformateur d'alimentation (9), lesdits thyristors (13') étant associés à un circuit de refroidissement et pris en sandwich entre deux corps creux (14), par exemple en forme de barres, parcourus par un flux forcé de liquide de refroidissement. 10. Machine à souder selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen de surveillance thermique du dispositif (13) de contacteur ou de variateur statique, associé à un moyen d'interdiction de pilotage et en ce que le circuit de refroidissement est isolé électriquement par rapport à l'alimentation électrique de la machine à souder (1). 11. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisée en ce que les circuits de commande ou de pilotage du dispositif (13) de contacteur ou de variateur statique sont regroupés en un module unique (15), par exemple logé dans un boîtier, monté de manière interchangeable dans l'armoire électrique (6). 12. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à Il, caractérisée en ce que l'alimentation électrique est contrôlé par un disjoncteur associé à un déclencheur thermique et à une bobine à émission de tension.