Brevet FR2837413A1 — publié le 20030926

l'interrupteur commandé (12). 1 2837413 La présente invention concerne une machine de soudage par points ou de sertissage de type comprenant un porte-électrode fixe destiné à recevoir une électrode fixe et un porte-électrode mobile destiné à recevoir une électrode mobile, les électrodes fixe et mobile étant destinées à presser entre elles deux composants s pour les souder ou les sertir ensemble, le porte-électrode mobile pouvant étre entrâné par un premier moyen de man_uvre et par un second moyen de maneuvre de type à électroaimant et dont la fréquence de travail de cette machine est accrue par rapport aux machines de soudage par points ou de sertissage connues. La fréquence de travail est définie par la durée mesurée entre deux cycles de soudure ou de o sertissage. L'invention concerne également un procédé de soudage par points ou de sertissage mettant en _uvre une machine de soudage par points ou de sertissage. L'invention s'applique en particulier à la formation en série de soudures par points ou de sertis sur un jeu de composants. Dans l'invention, le sertissage est défini par la déformation d'au moins un composant qui est réalisée par l'action de pressage des électrodes pendant la commutation d'un courant électrique entre lesdites électrodes. Il s'avère souvent intéressant de chercher à accroitre la fréquence de travail de machines de soudage par points ou de sertissage dans le but économique de réduire le temps de fabrication de composants assemblés par de telles machines. Classiquement, une telle machine de soudage par points ou de sertissage représentée sGhématiquement à la Fig. 1 est constituée d'un porteélectrode fixe supportant une électrode fixe Ef, d'un porte-électrode mobile supportant une électrode mobile Em par rapport à l'électrode fixe Ef et entre lesquelles deux composants C1 et C2 destinés à être soudés ou sertis ensemble par points peuvent étre interposés. L'électrode mobile Em peut étre déplacée vers une position de soudage ou de sertissage o sa face de travail est mise en contact avec un composant, en l'occurrence le composant C2, soit par gravité lorsqu'elle est à déplacement vertical, soit par l'intermédiaire d'un premier moyen de man_uvre lorsqu'elle est à déplacement horizontal, par exemple un ressort R. comme cela est représenté à la Fig. 2. Un second moyen de maneuvre tel qu'un électroaimant El est ensuite mis en _uvre pour transmettre, par l'intermédiaire du porte-électrode mobile, une force axiale F de soudage ou de sertissage à l'électrode mobile Em dans sa position de 2 2837413 soudage ou de sertissage, alors qu'un courant électrique est commuté entre les électrodes mobile Em et fixe Ef par une source de courant G. dont le fonctionnement est commandé par une unité de commande UC, et qui provoque, par effet Joules, la formation d'un point de soudure ou d'un serti entre les composants C1 et C2. A l'issue de cette opération, l'électrode mobile Em peut également étre déplacce dans une position de dégagement par un troisième moyen de man_uvre agi ssant à l'encontre du ressort R Dans sa position de dégagement, I' él ectro de mob ile Em n'est plus en contact avec ledit composant C2, ce qui permet, soit de déplacer, relativement par rapport aux électrodes fixe Ef et mobile Em, les composants C1 et o C2 vers une autre position de soudage ou de sertissage, soit de les évacuer. Le troisième moyen de man_uvre est. par exemple, un vérin V raccordé à une électrovanne Ev et dont le fonctionnement est commandé par l'unité de commande UC, comme cela est représenté à la Fig. 1. La machine de soudage par points ou de sertissage est alors préte pour un autre cycle de soudage ou de sertissage. L'unité de commande UC est associée à la machine de soudage par points ou de sertissage pour commander les différentes étapes d'un cycle en fonction de paramètres déLinis par l'utilisateur ou en fonction de paramètres issus de mesures réalisées en temps réel, par exemple des mesures concernant le déplacement relatif de l'électrode mobile. o Lorsqu'elle est utilisée pour former une série de soudure par points ou de sertis, une telle machine ne permet pas de dépasser la fréquence de soudage de 10 Hz. Le but de l'invention est donc de proposer une machine de soudage par points ou de sertissage de type comprenant un porteélectrode fixe destiné à recevoir une électrode fixe et un porteélectrode mobile destiné à recevoir une électrode mobile, les électrodes fixe et mobile étant destinées à presser entre elles deux composants pour les souder ou les sertir ensemble, le porte-électrode mobile pouvant étre entra^né par un premier moyen de man_uvre et par un second moyen de man_uvre de type à électroaimant et dont la fréquence maximale de travail de cette machine dépasse largement cette fréquence. A cet effet, la machine de soudage par points ou de sertissage de type comprenant un porte-électrode fixe destiné à recevoir une électrode fixe et un porte électrode mobile destiné à recevoir une électrode mobile, les électrodes fixe et mobile étant destinées à presser entre elles deux composants pour les souder ou les 3 2837413 sertir ensemble, le porte-é}ectrode mobile pouvant être entra^né par un premier moyen de man_uvre et par un second moyen de maneuvre de type à électroaimant, est remarquable en ce que le premier moyen de man_uvre permet d'agir sur le porte- électrode mobile de manière à pouvoir déplacer l'électrode mobile entre une position de dégagement et une position d'approche o sa face de travait se trouve positionnée à proximité d'un composant, et en ce que le second moyen de man_uvre permet d'agir sur le porte-électrode mobile de manière à pouvo* déplacer l'électrode mobile entre la position d'approche et une position de soudage o sa face de travail entre en contact avec un composant de manière à ce que le second moyen de man_uvre o puisse transmettre à l'électrode mobile une force axiale de soudage ou de sertissage. Ainsi, la course de travail du porte-électrode mobile est réduite entre deux cycles, ce qui permet, en association avec un moyen de man_uvre de type à électroaimant à temps de réponse réduit, d'accro^tre la fréquence de travail de la machine. Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier moyen de man_uvre agit sur le porte-électrode mobile par l'intermédiaire d'un poussoir monté dans une tige de renvoi reliée au porte-électrode mobile, la tige de renvoi étant montée coulissante sur ledit poussoir de manière à permettre le déplacement de l'électrode mobile entre sa position d'approche et sa position de soudage lors de la mise sous tension du second moyen de maneuvre. Selon une autre caractéristique de l'invention, un moyen de rappel permet de ramener le porte-électrode mobile de manière à déplacer l'électrode mobile de sa position de soudure vers sa position d'approche lorsque le second moyen de man_uvre n'est pas mis sous tension. Selon une autre caractéristique de l'invention, le moyen de rappel est un ressort. Selon une autre caractéristique de l'invention, le tarage du ressort peut être modifié par un moyen de réglage. S elon une autre caractéri st ique de l'invent ion, le moyen de régl age est constitué d'un écrou vissé sur l'extrémité libre filetée du poussoir. Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier moyen de man_uvre est un vérin pneumatique. Un procédé de soudage par points ou de sertissage mettant en _uvre une machine de soudage par points ou de sertissage comprenant un porteélectrode fixe 4 2837413 destiné à recevoir une électrode fixe et un porte-électrode mobile destiné à recevo* une électrode mobile, les électrodes étant destinées à presser deux composants interposés entre elles pour les souder ou les sertir ensemble est également couvert par l'invention. Le procédé de soudage par points ou de sertissage est remarquable en ce qu'il consiste à agir sur le porte-électrode mobile de manière à pouvo* déplacer l'électrode mobile dans une position d'approche o sa face de travail se trouve positionnée à proximité d'un composant et à agir, par l'intermédiaire d'un électroaimant, sur le porte-électrode mobile de manière à pouvoir déplacer l'électrode mobile entre sa position d'approche et une position de soudage ou de sertissage o sa o face de travail entre en contact avec un composant de manière à ce que l'électroaimant puisse transmettre à l'électrode mobile une force axiale de soudage ou de sertissage. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, appara^tront 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. I représente une vue schématique d'une machine de soudage par points ou de sertissage de l'état de la technique dont l'électrode mobile est placée dans une position de dégagement, la Fig. 2 représente une vue schématique d'une machine de soudage par points ou de sertissage de l'état de la technique dont l'électrode mobile est placée dans une position de soudure, la Fig. 3 représente une vue principale d'une machine de soudage par points ou de sertissage dont l'électrode mobile est placée dans une position de dégagement 2s selon 1'invention, la Fig. 4 représente une vue principale d'une machine de soudage par points ou de sertissage dont l'électrode mobile est placée dans une position d'approche selon l'invention, et la Fig. 5 représente une vue principale d'une machine de soudage par points ou de sertissage dont 1'électrode mobile est placée dans une position de soudage selon l'invention. La machine et le procédé décrits ci-après conviennent pour souder par points ou pour sertir des composants entre eux. Pour illustrer le fonctionnement de s 2837413 I 'invention, seul le soudage de compo sants entre eux est évoqué dans le s exemp le s de réalisation décrits ci-après. La machine de soudage par points ou de sertissage 100 représentée à la Fig. 3 comprend une électrode fixe 102 et une électrode mobile 106 par rapport à 1'électrode fixe 102 et entre lesquelles deux composants C1 et C2 destinés, par exemple, à être soudés ensemble par des points de soudure peuvent étre interposés. L'électrode fixe 102 est montée sur un chassis 120 par 1'intermédiaire d'un porte-électrode fixe 104, alors que 1'électrode mobile 106 est fixée sur un porte- électrode mobile 108. Celui-ci est lui-même fixé sur un arbre 110 qui est monté à o coulissement dans un moyen de guidage 130 de type linéaire fixé au châssis 120, par exemple par l'intermédiaire d'au moins un flasque 122 dont un seul est représenté à la Fig. 3. Les électrodes fixe 102 et mobile 106 sont reliées électriquement à une source de courant G dont le fonctionnement est commandé par une unité de commande UC. Une tige de renvoi 112 fixée à 1'arbre llO permet, par l'intermédiaire du porte-électrode mobile 108, l'entra^'nement en translation de l'électrode mobile 106. Cette tige de renvoi 112 peut étre déplacée par un premier moyen de manceuvre 140 fixé au châssis 120 et constitué, de préférence, d'un vérin pnenmatique raccordé à une électrovanne Ev dont le fonctionnement est commandé par l'unité de commande o UC. Ce moyen de man_uvre 140 peut ainsi, par 1'intermédiaire d'un poussoir 142 agissant sur la tige de renvoi 112, déplacer 1'électrode mobile 106 entre une position de dégagement visible à cette Fig. 3 et une position d'approche visible à la Fig. 4 o sa face de travail se trouve positionnée à proximité d'un composant à souder, en l'occurrence le composant C2. A titre d'exemple, une distance d voisine de 1 mm, mesurée entre la face de travail de 1'électrode mobile 106, dans sa position d'approche, et le composant C2 convient de manière à permettre le déplacement des composants C1 et C2 entre les électrodes fixe 102 et mobile 106 entre la formation de deux points de soudure. A la Fig. 4, un second moyen de man_uvre 150 constitué de préférence d'un électroaimant dont le temps de réponse réduit, de 1'ordre de la milliseconde, est utilisé pour déplacer également l'électrode mobile 106. L'électroaimant 150 est fixé également au châssis 120, par exemple, par 1'intermédiaire dudit ou de chaque flasque 122. 6 2837413 Le noyau 152 de l'électroaimant 150 est maintenu en contact avec la tige de renvoi 112, par exemple par gravité lorsque son axe se trouve positionné quasi verticalement ou par l'intermédiaire d'un ressort, non représenté, lorsque son axe se trouve positionné horizontalement ou dans une position intermédiaire. Le noyau 152 de 1'électroaimant 150 permet de déplacer, par 1'intermédiaire de l'arbre 110 et du porte-électrode mobile 108, l'électrode mobile 106 de sa position d'approche vers une position de soudage représentée à la Fig. S lors de la mise sous tension de l'électroaimant 150. Dans cette position de soudage, la face de travail de l'électrode mobile 106 o entre en contact avec le composant C2 et le noyau 152 de 1'électroaimant 150 peut alors lui transmettre une force axiale F de soudage pendant la mise sous tension de l'électroaimant lSO pour améliorer le passage d'un courant de soudage entre les deux composants C1 et C2 lors d'une phase de soudage d'un cycle de soudage par points. Le fonctionnement de l'électroaimant 150 est commandé par 1'unité de commande UC. Il est utile de faire remarquer ici que la force axiale F de soudage n'est pas appliquée sur l'électrode mobile 106 avant que celle-ci n'ait atteint sa position d'approche de manière à limiter le choc de l'électrode mobile 106 sur le composant C2 lors de la mise sous tension de l'électroaimant 150. Pour permettre le déplacement de l'électrode mobile 106 entre sa position d'approche et sa position de soudage sans entrainer le premier moyen de man_uvre , la tige de renvoi 112 est montée à coulissement sur le poussoir 142. Un moyen de rappel 144, de préférence un ressort, est monté entre 1'extrémité libre du poussoir 142 et la tige de renvoi 112, ce qui permet de ramener 1'électrode mobile 106 de sa position de soudure représentée à la Fig. 5 vers sa position d'approche représentée à la Fig. 4, lorsque 1'électroaimant 150 n'est pas mis sous tension. Le tarage du ressort 144 peut être modifié par un moyen de réglage 146 constitué avantageusement d'un écrou vissé sur l'extrémité libre filetée du poussoir 142. so Un capteur de position, non représenté, peut à cet effet étre monté entre le châssis 120 et la tige de renvoi 112 ou un autre élément associé structurellement à l'électrode mobile 106 pour transmettre à 1'unité de commande UC des mesures concernant le déplacement relatif de l'électrode mobile 106 par rapport au châssis 120. 7 2837413 La machine de soudage par points ou de sertissage 100 a des applications intéressantes dans la forrnation en série de soudures par points sur un jeu de composants C1 et C2. Le fonctionnement de la machine de soudage par points ou de sertissage lOO dans cette application s'opère comme suit. Certains paramètres de soudage liés entre autres à la nature des composants à souder sont au besoin introduits dans l'unité de commande UC. Des électrodes fixe 102 et mobile 106 adéquates sont installees et réglées convenablement. Deux composants C1 et C2 sont interposés entre les électrodes fixe 102 et mobile 106, puis 1'unité de commande UC est sollicitée pour démarrer un cycle de o soudure par points. Le premier moyen de man_uvre 140 déplace alors 1'électrode mobile 106 vers sa position d'approche, puis 1'électroaimant 150 est mis sous tension et déplace ensuite l'électrode mobile 106 vers sa position de soudure o l'électroaimant 150 lui transmet une force axiale F de soudage. Pendant tout ou partie de l'application de la force axiale F de soudage, un courant de soudage est commuté entre l'électrode fixelO2 et l'électrode mobile 106 par une source de courant G pour former un point de soudure entre les composants C1 et C2. A l'issue de cette phase de soudure, I'électroaimant lSO est mis hors tension, puis le moyen de rappel 144 ramène alors l'électrode mobile 106 de sa position de soudure vers sa position d'approche. Les composants C1 et C2 peuvent ainsi étre déplacés relativement par o rapport aux électrodes fixe 102 et mobile 106 vers une autre position de soudage. Un autre cycle de soudure par points peut alors démarrer. Lorsque toutes les soudures par points ont été formées sur les composants C l et C2, I'unité de commande UC, suite par exemple à un comptage du nombre de points de soudure déjà formés ou suite à un ordre de l'opérateur, commande le s premier moyen de manceuvre 140 de manière à ce qu'il puisse déplacer 1'électrode mobile 106 vers sa position de dégagement afin de pouvoir évacuer les composants C1 et C2 soudés et interposer entre les électrodes fixe 102 et mobile 106 deux nouveaux composants C1 et C2. La faible course de l'électrode fixe 102 entre sa position d'approche et sa so position de soudure associée au temps de réponse rapide de l'électroaimant 150 permettent à la machine de soudure par points d'atteindre et de dépasser la fréquence de soudage de 30 Hz. REVDICATIONS 1) Machine de soudage par points ou de sertissage (100) de type comprenant un porte-électrode fixe (104) destiné à recevoir une électrode fixe (102) et un porte électrode mobile (108) destiné à recevoir une électrode mobile (106), les électrodes (102, 106) étant destinées à presser entre elles deux composants (C1, C2) pour les souder ou les sertir ensemble, le porte-électrode mobile (108) pouvant étre entrâîné par un premier moyen de man_uvre (140) et par un second moyen de man_uvre (150) de type à électroaimant, caractérisée en ce que le premier moyen de man_uvre (140) permet d'agir sur le porte-électrode mobile (108) de manière à pouvoir déplacer l'électrode mobile (106) entre une position de dégagement et une position d'approche o o sa face de travail se trouve positionnée à proximité d'un composant (C1, C2), et en ce que le second moyen de man_uvre (150) permet d'agir sur le porte-électrode mobile (108) de manière à pouvoir déplacer l'électrode mobile (106) entre la position d'approche et une position de soudage o sa face de travail entre en contact avec un composant (C1, C2) de manière à ce que le second moyen de man_uvre (150) puisse transmettre à l'électrode mobile (106) une force axiale () de soudage ou de sertissage. 2) Machine de soudage par points ou de sertissage (100) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier moyen de man_uvre (140) agit sur le porte-électrode mobile (108) par l'intermédiaire d'un poussoir (142) monté dans une tige de renvoi (112) reliée au porte-électrode mobile (108), la tige de renvoi (112) étant montée coulissante sur ledit poussoir (142) de manière à permettre le déplacement de l'électrode mobile (106) entre sa position d'approche et sa position de soudage lors de la mise sous tension du second moyen de man_uvre (150). 3) Machine de soudage par points ou de sertissage (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'un moyen de rappel (144) permet de ramener le porte-électrode mobile (108) de manière à déplacer 1'électrode mobile (106) de sa position de soudure vers sa position d'approche lorsque le second moyen de man_uvre (150) n'est pas mis sous tension. 4) Machine de soudage par points ou de sertissage (100) selon la revendication 3, caractérisce en ce que le moyen de rappel (144) est un ressort. 9 2837413 ) Machine de soudage par points ou de sertissage (100) selon la revendication 4, caractérisée en ce que le tarage du ressort (144) peut étre modifié par un moyen de réglage (146). 6) Machine de soudage par points ou de sertissage (100) selon la s revendication 5, caractérisée en ce que le moyen de réglage (146) est constitué d'un écrou vissé sur l'extrémité libre filetée du poussoir (142). 7) Machine de soudage par points ou de sertissage (100) selon 1'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier moyen de manceuvre (140) est un vérin pnenmatique. o 8) Procédé de soudage par points ou de sertissage mettant en _uvre une machine de soudage par points ou de sertissage (100) comprenant un porteélectrode fixe (104) destiné à recevoir une électrode fixe (102) et un porte-électrode mobile (108) destiné à recevoir une électrode mobile (106) , les électrodes (102, 106) étant destinées à presser deux composants (C1, C2) interposés entre elles pour les souder ou les sert* ensemble, caractérisé en ce qu'il consiste à agir sur le porte-électrode mobile (108) de manière à pouvoir déplacer 1'électrode mobile (106) dans une position d'approche o sa face de travail se trouve positionnée à proximité d'un composant (C1, C2) et à agir, par 1'intermédiaire d'un électroaimant (150), sur le porte-électrode mobile (108) de manière à pouvoir déplacer 1'électrode mobile (106) o entre sa position d'approche et une position de soudage ou de sertissage o sa face de travail entre en contact avec un composant (C1, C2) de manière à ce que l'électroaimant (150) puisse transmettre à 1'électrode mobile (106) une force axiale (F) de soudage ou de sertissage.