Brevet FR2838663A1 — publié le 20031024

securite (9) est forme de deux bosses (20). -- - 1 2838663 La presente invention concerne une piece de soudage par points ou de sertissage a chaud destinee en particulier a souder ou a sertir a chaud entre eux des composants dont le positionnement vis-a-vis des electrodes est precaire. La piece de soudage par points ou de sertissage a chaud est du type comprenant deux bras articules sur un chassis et destines a recevoir respectivement deux electrodes prevues pour appliquer des forces d'accostage sur un jeu de composants pour les souder par points) ou les sertir a chaud, les bras etant mobiles entre une position de degagement ou les electrodes ne vent pas en contact avec les composants et une position de soudage ou les electrodes vent en contact avec les composants. lo La piece de soudage par points ou de sertissage a chaud est prevue pour 8tre utilisee en posse fixe ou portee par un robot. Dans ['invention, le sertissage a chaud est defini par ['action de presser un composant contre un autre par l'intermediaire d'electrodes pendant la commutation d'un courant electrique entre lesdites electrodes permettant un collage mutuel des ls composants. Lorsque l'on souhaite souder par points ou sertir a chaud un jeu de composants dont le positionnement par rapport aux electrodes est precaire, une solution consiste a utiliser une piece de soudage par points ou de sertissage a chaud, par exemple du type comprenant deux bras articules sur le chassis de ladite piece. Les bras vent pourvus de deux porte-electrodes sur lesquels vent montees respectivement des electrodes entre lesquelles un jeu de composants destines a etre soudes par points ou serti a chaud ensemble peuvent etre interposes. Les bras vent mus, par exemple, par l'intermediaire d'un verin, ce qui permet de deplacer les electrodes de maniere a ce qu'elles puissent presser les composants. 2s Lorsque la piece de soudage par points ou de sertissage a chaud est montee en posse fixe ou est tenue par un robot et lorsque les composants ne peuvent etre deplaces de leur position de soudage, par exemple lorsqu'ils vent positionnes dans un support de soudage fixe, les electrodes appliquent sur les composants des forces d'accostage de directions opposees mais dont les modules peuvent etre sensiblement so differents suivant le degre de precision du positionnement procure par le support de soudage ou suivant une usure non identique des electrodes. Les composants peuvent alors etre deformes par les pressions inegales des electrodes et la geometric de ['assemblage realise a ['issue de leur soudage peut ne pas convening 2 2838663 Le but de ['invention est done de proposer une piece de soudage par points ou de sertissage a chaud dont les electrodes peuvent appliquer des forces d'accostage de modules identiques et de directions opposees sur les composants, meme stirs ne vent pas parfaitement positionnes de maniere equidistante entre lesdites electrodes. A cet effet, la piece de soudage par points ou de sertissage a chaud, ladite piece comprenant deux bras articules sur un chassis et destines a recevoir respectivement deux electrodes prevues pour appliquer des forces d'accostage sur un jeu de composants pour les souder par points ou les sertir a chaud, les bras etant mobiles entre une position de degagement ou les electrodes ne vent pas en contact o avec les composants et une position de soudage ou les electrodes vent en contact avec les composants, est remarquable en ce que ladite piece comprend un dispositif de deplacement a compensation, destine a permettre, d'une part, le deplacement des bras suivant des mouvements symetriques en ['absence de reactions transmises par les electrodes sur lesdits bras et, d'autre part, lorsque les bras se deplacent vers leur position de soudage, l'arret du deplacement d'un bras dont ['electrode entre en contact avec un composant tout en permettant le deplacement de l'autre bras jusqu'a ce que l'autre electrode entre en contact avec l'autre composant. Ainsi, les electrodes peuvent appliquer des forces d'accostage de modules identiques et de directions opposees sur les composants, meme stirs ne vent pas parfaitement positionnes de maniere equidistante entre lesdites electrodes Selon une autre caracteristique de ['invention, le dispositif de deplacement a compensation est constitue d'une chape sur laquelle vent montes de maniere articulee, par l'intermediaire de biellettes, les bras, la chape comprenant un arbre monte a coulissement dans un palier qui est monte a coulissement par rapport au chassis dans une direction sensiblement perpendiculaire a celle de la direction de coulissement de l'arbre. Selon une autre caracteristique de ['invention, le palier est pourvu lateralement de tiges montees a coulissement respectivement dans deux bagues fixees sur le chassis. Selon une autre caracteristique de ['invention, la piece de soudage par points ou de sertissage a chaud comporte un premier moyen de manceuvre destine a agir, par l'intermediaire du dispositif de deplacement a compensation, sur les bras de maniere a ce que les electrodes puissent appliquer des forces d'accostage sur les composants lorsque les bras vent positionnes dans leur position de soudage. r 3 2838663 Selon une autre caracteristique de ['invention, le premier moyen de manccuvre est de type a electroaimant. Selon une autre caracteristique de ['invention, un ressort est monte dans l'electroaimant a l'encontre de son noyau de maniere a ce que ledit noyau puisse s deplacer, en agissant sur la chape, les bras de leur position de degagement vers leur position de soudage. Selon une autre caracteristique de ['invention, un second moyen de manccuvre permet, par l'intermediaire du dispositif de deplacement a compensation, de deplacer les bras de leur position de soudage vers leur position de degagement. o Selon une autre caracteristique de ['invention, le second moyen de manceuvre est constitue d'un verin pneumatique. Selon une autre caracteristique de ['invention, un moyen de rappel est interpose entre le chassis et le palier pour permettre, en ['absence de contraintes laterales sur la chape, de maintenir l'arbre dans une position centrale ou il est s positionne de maniere coaxiale avec l'axe du noyau du premier moyen de manccuvre. Selon une autre caracteristique de ['invention, le moyen de rappel est constitue de deux ressorts montes respectivement entre les bagues et le palier. Selon une autre caracteristique de ['invention, les bras vent articules respectivement par l'intermediaire d'axes d'articulation montes dans des glissieres pouvant 8tre positionnees en translation et fixees dans une gorge du chassis pour adapter la position des electrodes aux conditions d'accessibilite des composants. Les caracteristiques de ['invention mentionnees ci-dessus, ainsi que d'autres, apparatront plus clairement a la lecture de la description suivante d'un exemple de realisation, ladite description etant faite en relation avec les dessins joints, parmi 2s lesquels: la Fig. 1 represente une vue principale d'une piece de soudage par points ou de sertissage a chaud dont les bras vent disposes dans une position de degagement selon ['invention, la Fig. 2 represente une vue principale d'une piece de soudage par points ou so de sertissage a chaud dont les bras vent disposes dans une position de soudage selon ['invention, la Fig. 3 represente une vue principale d'une piece de soudage par points ou de sertissage a chaud dont la face de travail d'une electrode est en contact avec la face exterieure d'un composant selon ['invention, et t 7 4 2838663 la Fig. 4 represente une vue principale d'une piece de soudage par points ou de sertissage a chaud dont les faces de travail des electrodes vent en contact avec les faces exterieures des composants selon ['invention. La piece 100 de soudage par points ou de sertissage a chaud decrite ciapres convient pour souder par point(s) ou pour sertir a chaud des composants entre eux. Pour illustrer le fonctionnement de ['invention, seul le soudage de composants entre eux est evoque dans les exemples de realisation decrits ci-apres. A la Fig. 1, la piece 100 de soudage par points ou de sertissage a chaud est constituee d'un chassis 200 sur lequel vent montes de maniere articulee deux bras 0 210a et 210b. Ils sont, a cette Fig. 1, montes respectivement par 1'intermediaire de deux axes d'articulation 220a et 220b. Les extremites libres des bras 210a et 210b comportent respectivement deux porte-electrodes 230a et 230b destines respectivement a permettre la fixation de deux electrodes 240a et 240b prevues pour exercer des forces d'accostage sur un jeu de composants C1 et C2 disposes entre lesdites electrodes 240a et 240b, aux fins par exernple de les souder ensemble. Les composants C1 et C2 vent a cet effet montes dans un support de soudage P. Avantageusement, les axes d'articulation 220a et 220b vent montes respectivement dans des glissieres 202a et 202b pouvant etre positionnees en translation dans une gorge 204 realisee dans le chassis 200 et fixees, par exemple, par un moyen de vissage, dans ladite gorge 204 de maniere a permettre la modification des positions des axes d'articulation 220a et 220b pour adapter la position des electrodes 240a et 240b aux conditions d'accessibilite des composants C1 et C2. 2s Dans le meme but et dans une variante de realisation, non representee, chaque porte-electrode 230a ou 230b est constitue d'au moins deux composants pouvant etre orientes l'un par rapport a l'autre, et dont les geometries vent specifiques et adaptees a une operation de soudure par points sur un type particulier de composants C1 et C2. Les porte-electrodes 230a ou 230b vent egalement raccordes respectivement so d'un point de vue electrique a une source de courant par l'intermediaire de borniers 250a et 250b. Les autres extremites des bras 210a et 210b vent pourvues respectivement d'axes d'articulation 260a et 260b sur lesquels vent montees a rotation, et par leurs premieres extremites, deux biellettes 270a et 270b. s 2838663 Les biellettes 270a et 270b vent destinees a etre mues pour deplacer respectivement les bras 21 Oa et 21 Ob autour de leurs axes d'articulations 220a et 220b entre une position de degagement visible a la Fig. 1 ou les electrodes 240a et 240b ne vent pas en contact avec les composants C1 et C2, et une position de soudage, visible a la Fig. 2, ou les faces de travail des electrodes 240a et 240b vent en contact avec les composants C1 et C2. A la Fig. 1, un dispositif de deplacement a compensation 400 est. a cet effet, monte entre les biellettes 270a et 270b et peut etre manceuvre par l'intermediaire de l'un ou l'autre de deux moyens de manccuvre 300 et SOO. o Le dispositif de deplacement a compensation 400 est destine a permettre, d'une part, le deplacement des bras 210a et 210b suivant des mouvements symetriques en ['absence de reactions transmises par les electrodes 240a et 240b sur lesdits bras 210a, 210b et, d'autre part, lorsque les bras 210a et 210b se deplacent vers leur position de soudage, l'arret du deplacement d'un bras 210a ou 210b dont I'electrode correspondante 240a ou 240b entre en contact avec un composant C1 ou C2 tout en permettant le deplacement de l'autre bras 210b ou 210a jusquta ce que l'autre electrode 240b ou 240a entre en contact avec 1'autre composant C2 ou C1. A la Fig. 1, le dispositif de deplacement a compensation 400 est constitue d'une chape 410 pourvue d'axes d'articulation 280a et 280b sur lesquels vent montees a rotation, et par leurs secondes extremites, les deux biellettes 270a et 270b. La chape 410 comprend un arbre 412 monte a coulissement dans un palier 420 lui-meme monte a coulissement par rapport au chassis 200, dans une direction sensiblement perpendiculaire a celle de l'axe du palier 420. Le palier 420 est pourvu a cet effet lateralement de tiges 422a et 422b montees respectivement a coulissement dans deux bagues 424a et 424b fixees sur le chassis 200. La chape 410 possede ainsi une liberte de mouvement suivant deux directions qui peuvent etre combinees. Le premier moyen de mancouvre 300 est constitue de preference d'un electroaimant dont le temps de reponse est beaucoup plus reduit qu'un moyen de manccuvre de type verin. L'electroaimant 300 est fixe au chassis 200 de telle maniere so que l'axe de son noyau 310 se trouve positionne de maniere coaxiale avec celui de l'arbre 412 dans la position de degagement des bras 210a et 210b, comme cela est visible a la Fig. 1. L'electroaimant 300 est destine, pendant sa mise sous tension et par l'intermediaire de son noyau 310, a appuyer sur 1'extremite libre de 1'arbre 412 de 6 2838663 maniere a ce que le dispositif de deplacement a compensation 400 puisse retransmettre indirectement des forces aux electrodes 240a et 240b, lorsqu'elles vent en contact avec les composants C1 et C2, afin qu'elles puissent appliquer des forces d'accostage F sur lesdits composants C1 et C2, comme cela est represente a la Fig. 2. s Un courant electrique peut alors etre commute entre lesdites electrodes 240a et 240b de maniere a provoquer, par effet Joules, la formation d'un point de soudure entre les composants C1 et C2. Le second moyen de manaeuvre 500 constitue de preference d'un verin pneumatique, permet egalement, par l'intermediaire du dispositif de deplacement a o compensation 400, de deplacer les bras 210a et 210b de leur position de soudage vers leur position de degagement. Le second moyen de manceuvre 500 est monte sur le chassis 200 de telle maniere qu'il puisse agir, lorsqu'il est sollicite dans sa position de travail visible a la Fig. 1, sur la chape 410 et dans une direction opposee a celle dans laquelle peut agir s l'electroaimant 300. II est utile de faire remarquer ici que lorsque la piece 100 de soudage par points ou de sertis sage a chaud est di spo see quasi verticalement, c'est-a-dire lorsque les electrodes 240a et 240b vent disposees en dessous du chassis 200, comme cela est represente a la Fig. 2, les bras 210a et 210b peuvent etre deplaces de leur position de degagement vers leur position de soudage par 1'eet de la gravite agissant sur les composants mobiles a mouvements axiaux de ladite piece 100, en particulier le noyau 310 et la chape 410 et ceci lorsque le second moyen de manaeuvre 500 est sollicite dans sa position de repos visible a la Fig. 2, ctest-a-dire lorsqu'il n'agit pas sur la chape 410. 2s Autrement, c'est-a-dire lorsque la piece 100 de soudage par points ou de sertissage a chaud est disposee de telle maniere que l'ef33et de la gravite ne permet plus le deplacement des bras 210a et 210b de leur position de degagement vers leur position de soudage, un ressort, non represente, est monte dans l'electroaimant 300 de maniere a ce que le noyau 310 puisse deplacer, en agissant sur la chape 410, lesdits bras 210a et 210b de leur position de degagement vers leur position de soudage. Un moyen de rappel est interpose entre le chassis 200 et le palier 420 pour permettre, lorsque l'electroaimant 300 ntest pas sous tension et en 1'absence de contraintes laterales sur la chape 410, de ramener 1'arbre 412 en position centrale, 7 2838663 c'est-a-dire de permettre son positionnement coaxial avec l'axe du noyau 310. Ces contraintes laterales sur la chape 410 peuvent 8tre exercees, en particulier, par une biellette 270a et 270b en reaction a la mise en contact d'une electrode 240a ou 240b, par sa face de travail, sur la face externe d'un composant C1 ou C2. Le moyen de rappel est constitue avantageusement par deux ressorts 426a et 426b qui vent montes respectivement entre l es bagues 424a et 424b et le pal i er 420. Le fonctionnement de la piece 100 de soudage par points ou de sertissage a chaud s'etablit comme suit. La piece 100 de soudage par points ou de sertissage a chaud est installee en posse fixe ou est montee sur un robot. Des electrodes 24Da et o 240b vent montees convenablement sur leurs porte-electrodes 230a et 230b. Un jeu de composants C1 et C2 qu'il convient, par exemple, de souder ensemble est monte dans le support de soudage P de telle maniere qu'il se trouve positionne entre les deux electrodes 240a et 240b lorsque la piece 100 de soudage par points ou de sertissage a chaud est installee en posse fixe. Lorsque la piece 100 de soudage par points ou de sertissage a chaud est montee sur un robot, ladite piece l OO est amenee sur le lieu de soudage pour que les composants C1 et C2 montes dans le support de soudage P se trouvent positionnes entre les deux electrodes 240a et 240b. Le second moyen de manceuvre 500 est alors actionne pour qu'il poisse passer de sa position de travail a sa position de repos. Sous l'effet de la gravite ou sous leffet du ressort monte dans l'electroaimant 3GO, l'arbre 412 coulisse alors dans le palier 420 et la chape 410 entrane, par 1'intermediaire des biellettes 270a et 270b, les bras 210a et 210b qui se deplacent de leur position de degagement vers leur position de soudage et les electrodes 240a et 240b s'approchent des composants C1 et C2. L'une des electrodes 240a ou 240b, en ['occurrence, I'electrode 240a a la Fig. 3, entre en contact en premier, par sa face de travail, avec la face externe d'un composant C1 ou C2, en ['occurrence, le composant C1 a la Fig. 3, puis par reaction, interrompt son mouvement. L'arbre 412 pour-quit son coulissement dans le palier 420 et, par reaction, la biellette 270a ou 270b articulee a ladite electrode 240a ou 240b dont le mouvement est interrompu, deplace lateralement le palier 420 par coulissement des tiges 422a et 422b dans les bagues 424a et 424b. La chape 410 continue alors de deplacer l'autre electrode 240b ou 240a, en ['occurrence, I'electrode 240b a la Fig. 3, jusqu'a ce que sa face de travail entre en 8 2838663 contact avec la face externe de l'autre composant C2, comme cela est represente a la Fig. 4. L'electroaimant 300 est alors mis sous tension et, par reaction, les electrodes 240a et 240b appliquent alors des forces d'accostage F sur le jeu de composants C1 et s C2 qui vent de directions opposees et de memes modules. Un courant electrique est commute entre les electrodes 240a et 240b qui provoque, par effet Joules, la formation d'un point de soudure entre les composants C1 et C:2. A ['issue de cette phase de soudure, I'electroaimant 300 est mis hors tension io pods le second moyen de manccovre 500 est actionne pour qu'il puisse passer de sa position de repos a sa position de travail. n entrane dans son mouvement la chape 410 qui deplace les bras 210a et 210b de leur position de soudage vers leur position de degagement, ce qui a pour effet de separer les electrodes 240a et 240b des composants C1 et C2. La piece 100 de soudage par points ou de sertissage a chaud est alors disposee dans une position d'attente pour permettre le retrait des composants soudes C 1 et C2 et la pose de nouveaux composants sur le support de soudage P. La piece de soudage par points ou de sertissage a chaud de ['invention permet d'appliquer les electrodes sur des composants dont le positionnement entre les electrodes est imparfait, c'est-a-dire lorsqu'ils ne vent pas parfaitement positionnes de maniere equidistante entre lesdites electrodes. La piece de soudage par points ou de sertissage a chaud de ['invention permet aux electrodes d'appliquer des forces d'accostage sur le jeu de composants uniquement lorsque celles-ci vent deja mises en contact avec les composants a souder. Les chocs des electrodes sur les composants vent alors considerablement reduits, ce qui permet, d'une part, de reduire l'usure desdites electrodes et, d'autre part, de souder des composants fragiles. Wile permet egalement aux electrodes d'appliquer des forces d'accostage de memes modules mais de directions opposees sur les composants. Des composants sensibles aux deformations peuvent alors 8tre soudes par la piece de soudage par points ou de sertissage a chaud de ['invention. La piece de soudage par points ou de sertissage a chaud de ['invention permet egalement l'utilisation d'un electroaimant comme moyen de manuvre et dont le temps de reponse est beaucoup plus reduit qu'un moyen de manccuvre de type verin. 9 2838663 REVENDICATIONS 1) Pince (100) de soudage par points ou de sertissage a chaud, ladite piece (100) comprenant deux bras (210a, 210b) articules sur un chassis (200) et destines a recevoir respectivement deux electrodes (240a, 240b) prevues pour appliquer des forces d'accostage sur un jeu de composants (C1, C2) pour les souder par points ou s les sertir a chaud, les bras (210a, 210b) etant mobiles entre une position de degagement ou les electrodes {240a, 240b) ne vent pas en contact avec les composants (C1, C2) et une position de soudage ou les electrodes (240a, 240b) vent en contact avec les composants (C1, C2), caracterisee en ce que ladite piece (100) comprend un dispositif de deplacement a compensation (400) destine a permettre, o d'une part, le deplacement des bras (210a, 210b) suivant des mouvements symetriques en ['absence de reactions transmises par les electrodes (240a, 240b) sur lesdits bras (210a, 210b) et, d'autre part, lorsque les bras (210a, 210b) se deplacent vers leur position de soudage, l'arret du deplacement d'un bras (210a, 210b) dont ['electrode (240a, 240b) entre en contact avec un composant (C1, C2) tout en permettant le deplacement de l'autre bras (210b, 210a) jusqu'a ce que l'autre electrode (240b, 240a) entre en contact avec l'autre composant (C2, C1). 2) Pince (100) de soudage par points ou de sertissage a chaud selon la revendication 1, caracterisee en ce que le dispositif de deplacement a compensation (400) est constitue d'une chape (410) sur laquelle vent montes de maniere articulee, par 1'intermediaire de biellettes (270a, 270b), les bras (210a, 210b), la chape (410) comprenant un arbre (412) monte a coulissement dans un palier (420) qui est monte a coulissement par rapport au chassis (200) dans une direction sensiblement perpendiculaire a celle de la direction de coulissement de l'arbre (412). 3) Pince (100) de soudage par points ou de sertissage a chaud selon la 2s revendication 2, caracterisee en ce que le palier (420) est pourvu lateralement de tiges (422a, 422b) montees a coulissement respectivement dans deux bagues (424a, 424b) fixees sur le chassis (200). 4) Pince (100) de soudage par points ou de sertissage a chaud selon 1'une des revendications 1 a 3, caracterisee en ce qu'elle comporte un premier moyen de so manccuvre (300) destine a agir, par l'intermediaire du dispositif de deplacement a compensation (400), sur les bras (210a, 210b) de maniere a ce que les electrodes 2838663 (240a, 240b) puis sent appliquer des forces d' acco stage (F) sur le s compo sants (C1, C2) lorsque les bras (210a, 210b) vent positionnes dans leur position de soudage. S) Pince (100) de soudage par points ou de sertissage selon la revendication 4, s caracterisee en ce que le premier moyen de manceuvre (300) est de type a electroaimant. 6) Pince (100) de soudage par points ou de sertissage a chaud selon la revendication 5, caracterisee en ce qu'un ressort est monte dans 1'electroaimant (300) a l'encontre de son noyau (310) de maniere a ce que ledit noyau (310) puisse o deplacer, en agissant sur la chape (410), les bras (210a, 210b) de leur position de degagement vers leur position de soudage. 7) Pince (100) de soudage par points ou de sertissage a chaud selon 1'une des revendications 1 a 6, caracterisee en ce qu'un second moyen de manocuvre (500), permet, par l'intermediaire du dispositif de deplacement a compensation (400), de is deplacer les bras (210a, 210b) de leur position de soudage vers leur position de degagement. 8) Pince (100) de soudage par points ou de sertissage a chaud selon la revendication 7, caracterisee en ce que le second moyen de manceuvre (500) est constitue d'un verin pneumatique. 9) Pince (100) de soudage par points ou de sertissage a chaud selon 1'une des revendications 4 a 8, caracterisee en ce qu'un moyen de rappel est interpose entre le chassis (200) et le palier (420) pour permettre, en 1'absence de contraintes laterales sur la chape (410), de maintenir l'arbre (412) dans une position centrale ou il est positionne de maniere coaxiale avec l'axe du noyau (310) du premier moyen de 2s manuvre (300). ) Pince (100) de soudage par points ou de sertissage a chaud selon la revendication 9, caracterisee en ce que le moyen de rappel est constitue de deux ressorts (426a, 426b) montes respectivement entre les bagues (424a, 424b) et le palier (420). 11) Pince (100) de soudage par points ou de sertissage a chaud selon l'une des revendications precedentes, caracterisee en ce que les bras (210a, 210b) vent articules respectivement par l'intermediaire d'axes d'articulation (220a, 220b) montes dans des glissieres (202a, 202b) pouvant etre positionnees en translation et fixees dans une 11 2838663 gorge (204) du chassis (200) pour adapter la position des electrodes (240a, 240b)