Brevet FR2829956A1 — publié le 20030328

La présente invention concerne un porte-électrode mobile pour machine à souder de type électrique. Une machine à souder de type électrique comporte classiquement au moins un porte-électrode mobile dont l'équipage mobile comprend généralement un moyen de guidage, par exemple un arbre coulissant dans un jeu de bagues, un moyen de pression, par exemple un vérin et un support d'électrode muni de son électrode. Pendant l'opération de soudage, cet équipage mobile est déplacé de telle manière que l'électrode mobile puisse presser les uns contre les autres des composants, le plus souvent deux qu'il convient de souder ensemble, et dont l'un repose en particulier sur une électrode fixe, généralement alignée avec l'électrode mobile. Le circuit électrique est alors fermé et un courant électrique circule entre les électrodes fixe et mobile et provoque, en traversant les composants, un échauffement local par effet Joule qui soude lesdits composants. Pour que le courant circule convenablement entre les deux électrodes, il importe de maintenir en contact permanent l'électrode mobile avec le composant sur lequel elle appuie. Pendant le temps où circule le courant, la géométrie des pièces est modifiée et ceci de manière extrêmement rapide. Or, la masse importante de l'équipage mobile, et par conséquent sa grande inertie mécanique, ne permet pas à l'électrode mobile de suivre les déformations géométriques des pièces avec une réponse dynamique suffisante. Le courant circule mal entre les électrodes et les composants, ce qui provoque des fusions locales de matières entre chaque électrode et la pièce avec laquelle elle est en contact. Ce phénomène, appelé flashage, est nuisible à la qualité de la soudure et engendre une usure rapide des électrodes. Le but de l'invention est donc de proposer un porte-électrode mobile pour machine à souder de type électrique qui puisse réduire considérablement ce phénomène et dont le prix de revient soit inférieur aux porte-électrodes mobiles connus. A cet effet, le porte-électrode mobile pour machine à souder de type électrique, destiné à déplacer une électrode mobile en direction d'une électrode fixe, est remarquable en ce qu'il comprend un cadre fixe prévu pour être lié mécaniquement à l'électrode fixe, au moins deux cadres mobiles, le second cadre mobile étant prévu pour être lié mécaniquement à l'électrode mobile, les cadres étant réunis deux par deux et successivement par au moins une paire de lames flexibles, de telle manière que la structure formée par les cadres et les lames flexibles forme un double parallélogramme déformable permettant que le mouvement relatif entre le second cadre mobile et le cadre fixe soit un mouvement de translation rectiligne. Ainsi, le porte-électrode mobile forme un moyen de guidage à translation et à faible inertie comparé à un guidage de type arbre coulissant dans un jeu de bagues. Selon une autre caractéristique de l'invention, la seconde paire de lames flexibles est disposée entre la première paire de lames flexibles. Selon une autre caractéristique de l'invention, les longueurs libres des paires de lames flexibles sont identiques permettant ainsi que les déplacements longitudinaux et opposés des paires de lames flexibles puissent être compensés lors du déplacement du second cadre mobile par rapport au cadre fixe. Selon une autre caractéristique de l'invention, le second cadre mobile est disposé à l'intérieur du cadre fixe. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'électrode mobile est destinée à être montée dans un support d'électrode qui est lié au second cadre mobile par l'intermédiaire d'au moins une paire de lames flexibles de manière à ce que la structure formée par le support d'électrode, le second cadre mobile et les lames flexibles puisse se déformer comme un parallélogramme déformable permettant un déplacement de l'électrode mobile suivant une trajectoire curviligne par rapport au second cadre mobile. Selon une autre caractéristique de l'invention, la troisième paire de lames est disposée entre la seconde paire de lames et traverse le premier cadre mobile de manière à pouvoir déporter l'électrode mobile sur la zone de soudage, en vis-à-vis de l'électrode fixe. Selon une autre caractéristique de l'invention, un moyen de manoeuvre est monté entre le second cadre mobile et le cadre fixe, le moyen de manoeuvre étant destiné à permettre le déplacement de l'électrode mobile entre une position de dégagement, permettant l'insertion de composants à souder entre les électrodes fixe et mobile et une position de soudage où l'électrode mobile vient comprimer les composants à souder sur l'électrode fixe. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de manoeuvre est un vérin pneumatique permettant d'amortir l'énergie cinétique de la masse mobile liée à l'électrode mobile lors de la phase de soudure, avant la mise en contact de l'électrode mobile sur les composants pour réduire le choc de l'électrode mobile sur les composants. Selon une autre caractéristique de l'invention, la direction de déplacement du moyen de manoeuvre est sensiblement perpendiculaire aux directions des grandes longueurs des bandes flexibles. Selon une autre caractéristique de l'invention, les lames flexibles peuvent se déformer élastiquement et essentiellement dans une direction perpendiculaire à leurs grandes longueurs. Selon une autre caractéristique de l'invention, les extrémités des lames flexibles sont reliées à leurs cadres et à leur porte-électrode respectifs par un montage de type encastré où les extrémités des deux faces principales desdites lames flexibles sont tenues. Selon une autre caractéristique de l'invention, certaines de ces lames au moins sont fabriquées dans une matière à base de bronze pour permettre l'alimentation électrique de l'électrode mobile en point fixe, par exemple un point du cadre fixe. Selon une autre caractéristique de l'invention, des lames au moins peuvent être fabriquées dans un alliage d'acier pour accroître leur fiabilité. Une machine à souder de type électrique incorporant un porte-électrode mobile pourvu des caractéristiques susmentionnées est également couvert par l'invention. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : la Fig. 1 représente une vue principale d'un porte-électrode mobile pour machine à souder de type électrique à l'état de repos selon l'invention, la Fig. 2 représente une vue principale d'un porte-électrode mobile pour machine à souder de type électrique, dont l'électrode mobile est dans une position de dégagement selon l'invention, et la Fig. 3 représente une vue principale d'un porte-électrode mobile pour machine à souder de type électrique, dont l'électrode mobile est dans une position de soudage selon l'invention. Le porte-électrode mobile 100 pour machine à souder de type électrique représenté à la Fig. 1 est constitué essentiellement d'un cadre fixe 110, d'un premier et second cadres mobiles 130 et 150 réunis par des lames flexibles 170 et d'un moyen de manoeuvre 190. Le cadre fixe 110 est constitué d'un support fixé rigidement sur un socle 112 prévu pour recevoir une électrode fixe 200a, si bien que le cadre fixe 110 peut être lié mécaniquement à l'électrode fixe 200a. L'alimentation électrique de cette électrode fixe 200a n'est pas représentée. Le cadre fixe 110 est relié au premier cadre mobile 130 par l'intermédiaire d'au moins une paire de lames flexibles 170a et 170b disposées sensiblement parallèlement l'une à l'autre à l'état de repos. La longueur libre des lames flexibles 170a et 170b est sensiblement identique, si bien que la structure formée par les cadres fixe 110 et mobile 130 réunis par les lames flexibles 170a et 170b peut se déformer comme un parallélogramme déformable. Le second cadre mobile 150 est également relié au premier cadre mobile 130 par l'intermédiaire d'au moins une paire de lames flexibles 170c et 170d qui sont aussi disposées sensiblement parallèlement l'une à l'autre. La longueur libre des lames flexibles 170c et 170d est sensiblement identique, si bien que la structure formée par les premier et second cadres mobiles 130 et 150 réunis par les lames flexibles 170c et 170d peut se déformer comme un parallélogramme déformable. Dans un mode de réalisation préféré, la paire de lames flexibles 170c et 170d est disposée entre la paire de lames flexibles 170a et 170b de sorte que le second cadre mobile 150 est situé à l'intérieur du cadre fixe 110 si bien que la structure formée par les cadres 110,130, 150 et les lames flexibles 170 forme un double parallélogramme déformable qui est réuni par le cadre flexible 130. Les longueurs des paires de lames flexibles 170a, 170b et 170c, 170d sont avantageusement les mêmes, ce qui permet, lors du déplacement du cadre mobile 150 par rapport au cadre fixe 110, que les déplacements longitudinaux et opposés des paires de lames flexibles 170a, 170b et 170c, 170d puissent être compensés. Par déplacements longitudinaux des paires de lames flexibles 170a, 170b et 170c, 170d on désigne leurs déplacements qui se mesurent suivant une projection dans un plan parallèle à leurs grandes longueurs. Ces déplacements des paires de lames flexibles 170a, 170b et 170c, 170d sont indiqués respectivement par les flèches Dl et D2 à la Fig. 2. Par ailleurs, les lames flexibles 170a-170d peuvent se déformer élastiquement dans une direction perpendiculaire à leurs grandes longueurs, mais ne peuvent pratiquement pas se déformer suivant une direction parallèle à leurs grandes longueurs. Ainsi, le cadre mobile 150 est mobile élastiquement suivant un mouvement de translation rectiligne par rapport au cadre fixe 110. A la Fig. 1, une électrode mobile 200b est montée dans un support d'électrode 202 qui est lié mécaniquement au cadre mobile 150. Dans un mode préféré de réalisation, cette liaison mécanique est de type flexible, le cadre mobile 150 est relié au support d'électrode 202 par l'intermédiaire d'au moins une paire de lames flexibles 170e et 170f disposées sensiblement parallèlement l'une à l'autre. La longueur libre des lames flexibles 170e et 170f est sensiblement identique, si bien que la structure formée par le support d'électrode 202 et le cadre mobile 150 réunis par les lames flexibles 170e et 170f peut se déformer comme un parallélogramme déformable. Par ailleurs, les lames flexibles 170e-170f peuvent se déformer élastiquement dans une direction perpendiculaire à leurs grandes longueurs, mais ne peuvent pratiquement pas se déformer suivant une direction parallèle à leurs grandes longueurs. Ainsi, l'électrode mobile 200b est mobile suivant une trajectoire curviligne par rapport au cadre mobile 150, ce qui permet de réduire le collage de l'électrode mobile 200b sur les composants à l'issue de l'opération de soudage de ceux-ci. Dans un mode préféré de réalisation, la paire de lames flexibles 170e et 170f est disposée entre les lames flexibles 170c et 170d et traverse le cadre 130 de manière à pouvoir déporter l'électrode mobile 200b sur la zone de soudage, en vis-àvis de l'électrode fixe 200a. On remarquera que les extrémités des lames flexibles 170a-f sont reliées aux cadres 110,130, 150 et au porte-électrode 202 par un montage de type encastré où les extrémités des deux faces principales desdites lames 170a-f sont tenues. Certaines de ces lames flexibles 170 au moins peuvent être fabriquées dans une matière à base de bronze pour permettre l'alimentation électrique de l'électrode mobile 200b en point fixe, par exemple un point du cadre fixe 110. Pour accroître la fiabilité mécanique des lames flexibles 170, certaines des lames flexibles 170 au moins peuvent être fabriquées dans un alliage d'acier. Il convient dans ce cas d'alimenter d'un point de vue électrique directement l'électrode mobile 200b. Un moyen de manoeuvre 190, et de préférence un vérin pneumatique, est monté entre le cadre mobile 150 et le cadre fixe 110. A la Fig. 1, le moyen de manoeuvre 190 est monté entre le socle 112 et une patte d'ancrage 152 réalisée en protubérance du cadre mobile 150. La direction de déplacement du moyen de manoeuvre 190 est sensiblement perpendiculaire aux directions des grandes longueurs des bandes flexibles 170. Ainsi, le moyen de manoeuvre 190 peut déplacer l'électrode mobile 200b entre une position de dégagement, représentée à la Fig. 2, permettant l'insertion de composants à souder Cl, C2 entre les électrodes fixe 200a et mobile 200b et une position de soudage, représentée à la Fig. 3, où l'électrode mobile 200b vient comprimer les composants à souder Cl, C2 sur l'électrode fixe 200a. On remarquera que la position de repos du porte-électrode mobile 100, dans laquelle le moyen de manoeuvre 190 ne sollicite pas le cadre fixe 150, est celle représentée à la Fig. 1, où les lames flexibles 170 sont sensiblement parallèles les unes aux autres. Pour souder des composants Cl et C2 entre eux, il convient au préalable de mettre en mouvement le moyen de manoeuvre 190, suivant une direction indiquée par la flèche FI à la Fig. 2, pour amener l'électrode mobile 200b dans sa position de dégagement. Dans cette position, les deux paires de lames flexibles 170a, 170b et 170c, 170d subissent une contrainte de flexion et emmagasinent de l'énergie potentielle. Les composants CI et C2 sont alors mis en position sur l'électrode fixe 200a, puis le moyen de manoeuvre 190 est mis en mouvement suivant la direction indiquée par la flèche F2 à la Fig. 1. L'énergie potentielle accumulée par les lames flexibles 170 est libérée, et s'associe à l'effort fourni par le moyen de manoeuvre 190 pour procurer à l'électrode mobile 200b une vitesse d'approche élevée favorable à la réduction du temps de cycle d'une opération de soudage. La vitesse d'approche diminue au fur et à mesure que l'énergie potentielle des lames flexibles 170a-d se libère. Cette énergie potentielle est nulle dans la position des lames flexibles 170a-d représentée à la Fig. 2, où elles sont sensiblement parallèles les unes par rapport aux autres. La vitesse d'approche diminue encore passée cette position, puisque le moyen de manoeuvre 190 doit agir à l'encontre de la flexion des lames flexibles 170a-d. L'électrode mobile 200b peut alors être mise en contact des composants CI et C2 sans choc notables susceptible de l'user prématurément. Il est intéressant de remarquer que l'utilisation d'un vérin pneumatique comme moyen de manoeuvre 190 et dont la vitesse de déplacement est liée à la charge qu'il déplace permet, avant la mise en contact de l'électrode mobile 200b sur les composants CI et C2, d'amortir efficacement l'énergie cinétique de la masse mobile liée à l'électrode mobile 200b lors de la phase de soudure. Cette masse mobile est en effet limitée à celle de l'électrode mobile 200b, du support d'électrode 202 et des lames flexibles 170e-170f L'utilisation de ce moyen de manoeuvre 190 participe également à réduire le choc de l'électrode mobile 200b sur les composants Cl et C2 tout en recherchant à réduire le temps de cycle d'une opération de soudage. Le moyen de manoeuvre 190 se déplace jusqu'à permettre le positionnement de l'électrode mobile 200b dans sa position de soudure, comme cela apparaît à la Fig. 3. Dans cette position, les lames flexibles 170e et 170f subissent une contrainte de flexion, ce qui permet à l'électrode mobile 200b d'exercer une force sur les composants CI et C2. Un courant électrique est alors injecté au travers des électrodes 200a et 200b et provoque, en traversant les composants Cl et C2, un échauffement local par effet Joule qui soude lesdits composants. Les variations dimensionnelles de grande fréquence que subissent les composants Cl et C2 au cours de la phase de soudage sont suivies par l'électrode mobile 200b dont la réponse dynamique est liée à la masse de l'équipage mobile, cette dernière étant plus faible que celle d'un porte-électrode de l'état de la technique. On constate ainsi une réduction du phénomène de flashage par rapport à un porte- électrode connu. Le porte-électrode mobile pour machine à souder de type électrique de l'invention présente l'avantage de réduire l'inertie de l'équipage mobile et permet à l'électrode mobile de suivre sans retard les rapides déformations des composants à souder pendant la phase de soudage. La fonction de guidage de l'électrode mobile est bien sûr conservée. Le porte-électrode mobile permet aussi d'améliorer la qualité de la soudure réalisée et réduit l'usure des électrodes. Son coût de fabrication est moins élevé qu'un porte-électrode mobile de l'état de la technique. Cette construction originale du porte-électrode mobile permet également de décentrer l'axe de l'électrode mobile du lieu d'application de la force de soudage pour permettre de souder des pièces dont la géométrie est complexe. REVENDICATIONS 1) Porte-électrode mobile (100) pour machine à souder de type électrique, destiné à déplacer une électrode mobile (200b) en direction d'une électrode fixe (200a), caractérisé en ce qu'il comprend un cadre fixe (110) prévu pour être lié mécaniquement à l'électrode fixe (200a), au moins deux cadres mobiles (130,150), le cadre mobile (150) étant prévu pour être lié mécaniquement à l'électrode mobile (200b), les cadres (110,130, 150) étant réunis deux par deux et successivement par au moins une paire de lames flexibles (170a, 170b ; 170c, 170d), de telle manière que la structure formée par les cadres (110, 130,150) et les lames flexibles (170a-d) forme un double parallélogramme déformable permettant que le mouvement relatif entre le cadre mobile (150) et le cadre fixe (110) soit un mouvement de translation rectiligne. 2) Porte-électrode mobile (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paire de lames flexibles (170c, 170d) est disposée entre la paire de lames flexibles (170a, 170b). 3) Porte-électrode mobile (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les longueurs libres des paires de lames flexibles (170a, 170b ; 170c, 170d) sont identiques permettant que les déplacements longitudinaux et opposés des paires de lames flexibles (170a, 170b et 170c, 170d) puissent être compensés lors du déplacement du cadre mobile (150) par rapport au cadre fixe (110). 4) Porte-électrode mobile (100) selon l'une des 1 à 3, caractérisé en ce que le cadre mobile (150) est disposé à l'intérieur du cadre fixe (110). 5) Porte-électrode mobile (100) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'électrode mobile (200b) est destinée à être montée dans un support d'électrode (202) qui est lié au cadre mobile (150) par l'intermédiaire d'au moins une paire de lames flexibles (170e, 170f) de manière à ce que la structure formée par le support d'électrode (202), le cadre mobile (150) et les lames flexibles (170e, 170f) puisse se déformer comme un parallélogramme déformable permettant un déplacement de l'électrode mobile (200b) suivant une trajectoire curviligne par rapport au cadre mobile (150). 6) Porte-électrode mobile (100) selon la revendication 5, caractérisé en ce que la paire de lames (170e, 170f) est disposée entre la paire de lames (170c, 170d) et traverse le cadre mobile (130) de manière à pouvoir déporter l'électrode mobile (200b) sur la zone de soudage, en vis-à-vis de l'électrode fixe (200a). 7) Porte-électrode mobile (100) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'un moyen de manoeuvre (190) est monté entre le cadre mobile (150) et le cadre fixe (110), le moyen de manoeuvre (190) étant destiné à permettre le déplacement de l'électrode mobile (200b) entre une position de dégagement, permettant l'insertion de composants à souder (Cl, C2) entre les électrodes fixe (200a) et mobile (200b) et une position de soudage où l'électrode mobile (200b) vient comprimer les composants à souder (Cl, C2) sur l'électrode fixe (200a). 8) Porte-électrode mobile (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen de manoeuvre (190) est un vérin pneumatique permettant d'amortir l'énergie cinétique de la masse mobile liée à l'électrode mobile (200b) lors de la phase de soudure, avant la mise en contact de l'électrode mobile (200b) sur les composants (Cl, C2) pour réduire le choc de l'électrode mobile (200b) sur les composants (Cl, C2). 9) Porte-électrode mobile (100) selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que la direction de déplacement du moyen de manoeuvre (190) est sensiblement perpendiculaire aux directions des grandes longueurs des bandes flexibles (170). 10) Porte-électrode mobile (100) selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les lames flexibles (170a-170f) peuvent se déformer élastiquement et essentiellement dans une direction perpendiculaire à leurs grandes longueurs. 11) Porte-électrode mobile (100) selon la revendication 10, caractérisé en ce que les extrémités des lames flexibles (170a-f) sont reliées à leurs cadres (110,130, 150) et à leur porte-électrode (202) respectifs par un montage de type encastré où les extrémités des deux faces principales desdites lames flexibles (170a-f) sont tenues. 12) Porte-électrode mobile (100) selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que certaines de ces lames (170a-f) au moins sont fabriquées dans une matière à base de bronze pour permettre l'alimentation électrique de l'électrode mobile (200b) en point fixe, par exemple un point du cadre fixe (110). 13) Porte-électrode mobile (100) selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que certaines des lames (170a-f) au moins peuvent être fabriquées dans un alliage d'acier pour accroître leur fiabilité. 14) Machine à souder de type électrique, caractérisée en ce qu'elle incorpore un porte-électrode mobile (100) selon l'une des revendications précédentes.