Brevet FR2908336A1 — publié le 20080516

La présente invention concerne une machine à souder comportant un générateur électrique, un câble de connexion, une pince à souder par résistance comportant deux bras et connectée par le câble de connexion audit générateur, et au moins un outil électrique. De telles machines à souder sont notamment utilisées en réparation automobile. La pince permet de réaliser des soudures par point pour solidariser des pièces métalliques de carrosserie. Sur ce type de machine à souder, l'outil électrique le plus souvent rencontré est un pistolet de soudage électrique par résistance. Le pistolet de soudage est alors associé à un patin de masse. Le pistolet de soudage est un outil à usages multiples. Il permet par exemple le soudage par résistance de tôle de faibles épaisseurs, le soudage de goujons, le soudage de picots de débosselage, ou encore le chauffage avec un crayon graphite. Le patin de masse est une pièce métallique que l'on fixe sur l'ensemble métallique sur lequel on intervient avec l'outil. Le courant de soudure délivré depuis le pistolet de soudage au point de soudure, traverse l'ensemble métallique, retourne au patin de masse, et de là revient par le câble du patin de masse au générateur électrique de la machine à souder. Il est connu d'utiliser pour la réalisation d'une telle machine un générateur électrique relié d'une part à une pince à souder et d'autre part à un outil électrique. On utilise généralement comme générateur électrique un onduleur de type 'inverter'. Les deux outils sont alors alimentés indépendamment l'un de l'autre en courant électrique, par des câbles reliés au générateur électrique. La pince ainsi que certains outils électriques pouvant être montés sur la machine peut consommer des intensités de courant très importantes, pouvant atteindre plusieurs milliers d'ampères. De ce fait, même si la résistance des câbles est très faible, ceux-ci dissipent une énergie importante. Pour réduire autant que possible la résistance des câbles, on emploie des câbles de forte section (plusieurs cm2). Ces câbles qui mesurent habituellement de 2 à 3 mètres sont donc chers, encombrants, et difficiles à manoeuvrer. 2908336 2 L'encombrement qui en résulte pose notamment problème dans l'espace restreint des ateliers de réparation automobile. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients précités en fournissant une machine à souder comportant un générateur électrique, 5 un câble de connexion, une pince à souder par résistance comportant deux bras et connectée par le câble de connexion audit générateur, et au moins un outil électrique, et dans laquelle le nombre et/ou l'encombrement des câbles de raccordement soient réduits. Cet objectif est atteint grâce au fait que dans cette machine, l'outil 10 électrique est raccordé à la pince pour son alimentation électrique. Le câble de connexion électrique de l'outil sur le générateur n'est donc plus nécessaire. Pour permettre le raccordement électrique de l'outil sur la pince, celle-ci peut comporter des moyens permettant de la transformer en prise 15 en vue de ce raccordement. L'outil peut être par exemple un pistolet de soudage électrique par résistance, une autre pince à souder ayant une configuration différente de la première, ou autre. De manière plus générale, la pince peut comporter des moyens 20 permettant que tous les raccordements de l'outil û et du patin de masse associé dans le cas notamment d'un pistolet de soudage û se fassent via la pince. Ce raccordement peut comprendre un raccordement d'alimentation électrique, un raccordement des circuits de refroidissement de l'outil, et enfin un raccordement pour l'échange d'informations entre 25 l'outil et des moyens de contrôle et de commande de la machine. Cette configuration de machine est particulièrement adaptée à des machines à souder délivrant des courants d'alimentation de la pince à haute fréquence, c'est-à-dire pour des fréquences supérieures à 1 kHz, comme par exemple typiquement 10 kHz. 30 En effet à ces fréquences il est possible d'utiliser un transformateur secondaire de petite taille. Ce transformateur ainsi que ses diodes de redressement peuvent être intégrés à la pince et logés à l'intérieur de celle-ci. Dans ce cas, l'intensité de courant circulant dans le câble entre le générateur électrique et la pince est réduite par rapport à une 35 configuration traditionnelle dans laquelle le transformateur est situé dans le carter de la machine ; et par conséquent il est possible 2908336 3 avantageusement d'utiliser un câble de moindre section entre la machine et la pince. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation 5 représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une machine à souder selon des techniques connues. - la figure 2 est une vue schématique d'une machine à souder selon 10 l'invention. - la figure 3a est une représentation de principe d'une machine à souder agencée suivant un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel la pince à souder est transformée en prise permettant le raccordement de l'outil. 15 - la figure 3b est une vue schématique d'une variante de pince à souder d'une machine à souder suivant ce premier mode de réalisation ; suivant cette variante, la pince comporte une entretoise montée entre les bras de la pince. - la figure 4a est une représentation de principe d'une machine à souder 20 agencée suivant un second mode de réalisation de l'invention dans lequel la pince à souder remplit la fonction de patin de masse ; dans cette variante, un bras de la pince est isolé par ajout d'une pièce isolante. - la figure 4b est une vue schématique d'une variante de pince à souder d'une machine à souder suivant le second mode de réalisation ; dans cette 25 deuxième variante, un bras amovible de la pince est remplacé par un bras de pinçage. Nous allons maintenant décrire de manière plus détaillée, en liaison avec les figures annexées, certains modes de réalisation de l'invention. En faisant référence à la figure 1, une machine à souder utilisant 30 des techniques connues va maintenant être décrite. Cette machine comporte tout d'abord un générateur électrique 2 logé dans un carter métallique 22. Elle comporte également une pince de soudage 4 et un premier câble 12 par lequel la pince est reliée au générateur électrique. Elle comporte également un outil électrique par 35 exemple un pistolet de soudage 6. Celui-ci est relié au générateur électrique par un deuxième câble 8. Le patin de masse 10 qui est associé 2908336 4 au pistolet de soudage, est raccordé au générateur électrique à l'aide d'un troisième câble de raccordement 18. Le générateur électrique comporte une partie de contrôle et de commandes 24 au moyen de laquelle on déclenche et on règle son fonctionnement. Il comporte également des 5 moyens de raccordement non représentés pour sa propre alimentation électrique. Comme la pince est généralement assez lourde et peut dépasser 10 kg, un dispositif de suspension 14 est également prévu. Il permet de supporter le poids de la pince et éventuellement du ou des câbles pour 10 faciliter les interventions. Enfin ce type de machine à souder est généralement mobile sur des roues 16, de manière à pouvoir être déplacé facilement dans un atelier de réparation automobile ou autre. En faisant référence à la figure 2, une machine à souder selon 15 l'invention va maintenant être décrite. Cette machine comporte les mêmes éléments que la machine décrite précédemment, aux différences suivantes près : Au lieu d'avoir plusieurs câbles de raccordement (12,8,18) au générateur électrique, un pour la pince, un autre pour l'outil, un troisième 20 pour le patin de masse, dans cette machine, seule la pince est raccordée au générateur électrique. L'outil - ici un pistolet de soudage - se raccorde sur la pince. De plus la pince fait office de patin de masse. En faisant référence à la figure 3a, une machine à souder selon l'invention dans un premier mode de réalisation va maintenant être 25 décrite. Dans ce mode de réalisation, la pince est transformée en prise permettant le raccordement notamment électrique de l'outil. Sa fonction de pinçage, et a fortiori sa fonction de soudage, ne sont pas utilisées pendant les interventions avec l'outil. Les bras de pince peuvent être ou 30 non démontés (le cas échéant) et n'ont pas été représentés. L'outil est un pistolet de soudage électrique par résistance, associé à un patin de masse. Cette machine comporte un générateur électrique 2, une pince à souder 40 reliée par un câble 12 au générateur électrique ; un pistolet de 35 soudage 60, un câble 62 reliant ce pistolet à la pince à souder 40 ; un 2908336 5 patin de masse 100, un câble 102 reliant ce patin de masse à la pince à souder 40. Dans une version simple, les éléments terminaux de la pince sont prévus démontables ; ils peuvent être remplacés par des éléments de 5 connexion prévus aux extrémités des câbles 62 et 102. Cette machine est configurée pour une intervention sur un ensemble métallique 32 à l'aide du pistolet de soudage : On veut dans l'exemple présenté réaliser un point de soudure entre les pièces métalliques 34 et 35 de l'ensemble métallique 32. 10 Pour cela, l'opérateur raccorde ù ou s'assure du raccordement le cas échéant ù le pistolet de soudage 60 et le patin de masse 100 directement sur la pince 40. Il fixe également le patin de masse sur l'ensemble métallique 32, en veillant à une bonne connexion électrique du patin de masse sur cet ensemble. Il positionne ensuite le pistolet de 15 soudage au droit des pièces 34 et 35 à souder. Il peut alors réaliser son point de soudure. Ainsi pour la réalisation du point de soudure avec la machine à souder, seul le câble 12 de raccordement de la pince au générateur électrique a du être déployé et raccordé au générateur électrique ; l'outil a 20 pu être directement raccordé sur la pince. En faisant référence à la figure 3b, une variante de pince d'une machine à souder réalisée suivant le premier mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrite. Cette pince à souder comprend un bâti 44 sur lequel sont fixés les 25 deux bras de la pince (20A, 20B). Ces deux bras sont coudés l'un vers l'autre. La pince comporte une articulation 46 permettant aux deux bras de se refermer l'un contre l'autre. Ainsi, lorsque les deux bras sont serrés sur des pièces à souder ensemble et que le courant de soudage est délivré par les bras de la pince au travers des pièces à souder, un point de 30 soudure est réalisé suivant une opération de soudage connue dans ce métier. Sur les figures, une pince articulée en 'X' est présentée. Naturellement, une pince utilisant tout autre type d'articulation, par exemple une articulation en 'Cl, peut également être agencée dans une 35 machine à souder selon l'invention. 2908336 6 La machine à souder comporte également le pistolet de soudage 60. Ce pistolet comporte une électrode 64 sertie sur un carter 68, et une poignée 66. Il est raccordé sur la pince à souder par un câble 62. Ce câble assure le transport du courant de la pince vers le pistolet. 5 Dans le cas le plus simple, ce câble peut être un simple conducteur électrique dans une gaine isolante ; il peut être aussi un câble plus complexe, intégrant un ensemble de conducteurs (pour le transfert de courant ou l'échange d'informations), ainsi que des conduites de fluide de refroidissement. 10 Le retour du courant vers la pince s'effectue via le patin de masse 100 associé au pistolet de soudage 60. Ce patin de masse est constitué par une platine métallique 104 apte à être fixée sur une tôle ou un ensemble métallique sur lequel on veut intervenir avec le pistolet. La platine 104 est raccordée sur la pince à souder par un câble 102. 15 La pince à souder 40 comporte également un système de refroidissement interne, non visible sur les figures. La pince peut présenter avantageusement un ensemble de moyens qui permettent de la transformer en prise permettant le raccordement de l'outil, non seulement pour son alimentation électrique, mais également 20 pour son refroidissement, et les échanges d'information avec le reste de la machine. En ce qui concerne le raccordement de l'outil pour son alimentation électrique, ces moyens peuvent être par exemple des bornes électriques sur lesquels des fiches de raccordement peuvent être branchées. Ces 25 bornes peuvent être situées soit sur le bâti de la pince, soit sur les bras. Suivant la variante présentée en figure 3b, ces moyens comportent une entretoise montée entre les bras de la pince et comportant deux parties de connexion isolées électriquement l'une de l'autre et reliées respectivement aux deux pôles de la pince, l'outil et un patin de masse 30 pouvant se raccorder électriquement respectivement à ces deux parties par des câbles. Avantageusement, l'entretoise ainsi placée permet aussi le blocage des bras de la pince. Les deux parties de connexion de l'entretoise 80A et 80B sont 35 conductrices et séparées par un élément isolant 82. À leurs extrémités 2908336 7 opposées, elles se fixent directement sur les bras de la pince 20A, 20B où un contact électrique est établi. Les câbles de raccordement 62,102 du pistolet de soudage et du patin de masse sont connectés respectivement sur ces deux parties de 5 connexion. Pour réaliser le branchement du pistolet de soudage et du patin de masse, on écarte les bras de la pince, on place l'entretoise entre ceux-ci, et on referme les bras de la pince. L'entretoise est agencée de telle sorte qu'elle assure le maintien des bras de la pince dans une position sans 10 contact mutuel. Avantageusement, les extrémités de l'entretoise peuvent présenter une forme complémentaire de la forme des bras de la pince, afin d'assurer un montage stable de l'entretoise sur ces bras. Par exemple, si les bras de pince sont de section circulaire, chaque extrémité de l'entretoise pourra 15 être en forme de fourche avec un passage de section cylindrique entre les branches de la fourche, le bras de pince venant se loger et s'appuyer dans ce passage. Ainsi de manière très pratique, dans une seule opération de montage de l'entretoise entre les bras de la pince, on assure le 20 raccordement électrique de l'outil, du patin de masse, et on bloque les bras de pince en position sans contact mutuel. Dans certains cas, l'outil comporte un circuit de refroidissement par air ou par eau. La pince doit alors comporter naturellement des moyens 48 pour permettre le raccordement de ce circuit de refroidissement à la 25 pince. Pour permettre ce raccordement, ces moyens peuvent être notamment des conduites flexibles 48 qui relient le circuit propre de refroidissement de la pince au circuit de refroidissement de l'outil. L'entretoise 80 peut intégrer une interface de raccordement entre ces 30 conduites 48 et le câble hybride 62 de connexion de l'outil. (Ce câble est dit hybride dans le sens où il véhicule à la fois le courant d'alimentation de l'outil et son fluide de refroidissement.) Enfin, le fonctionnement de l'outil peut nécessiter des échanges d'informations entre l'outil et la partie de contrôle et de commande de la 35 machine à souder. Par souci de simplicité on parlera ici d'échanges d'informations entre l'outil et la machine à souder. 2908336 8 Avantageusement, cet échange d'informations peut se faire depuis l'outil via la pince. Par exemple comme le montre la figure 3, un câble de transfert d'informations 50 est raccordé entre l'outil et la pince et permet le transfert d'informations entre l'outil et la machine à souder. 5 Dans un premier cas relativement simple, l'information que l'on cherche à transmettre à la machine à souder est simplement une information de raccordement de l'outil sur la pince, c'est-à-dire de présence de l'outil. Grâce à cette information, le générateur de courant ne délivre de courant que pour les seules opérations réalisables par l'outil, et 10 ne peut délivrer de courant pour des opérations réalisables par la pince. Les sécurités éventuellement prévues pour désactiver la pince sont mises en oeuvre. Dans ce cas, l'outil peut comporter un prolongement allant jusqu'à la pince, et qui permet à la machine à souder d'obtenir l'information de 15 raccordement de l'outil sur la pince. Ce prolongement est typiquement un câble 50. Il peut être également un simple lien à l'extrémité duquel se trouve un connecteur 51. Ce connecteur est fixé sur la pince lors du raccordement de l'outil. Il y établit un contact électrique grâce auquel l'information de connexion de 20 l'outil est obtenue et transmise à la machine à souder. Avantageusement, la machine comporte des moyens de mesures de température de la pince et/ou de l'outil. Grâce à ces mesures, les interventions réalisées avec la pince à souder et l'outil peuvent être réalisées de manière plus fine et plus performante. 25 En faisant référence aux figures 4a et 4b un second mode de réalisation de l'invention avec deux variantes de la pince à souder va maintenant être décrit. Ce mode de réalisation concerne en particulier les outils utilisés en association avec un patin de masse. Il consiste à utiliser la pince, non 30 seulement pour le raccordement notamment électrique de l'outil, mais de plus comme prise de masse. La pince est alors utilisée pincée sur l'ensemble métallique sur lequel on intervient avec l'outil, en conjonction avec celui-ci. De ce fait, le patin de masse peut être supprimé, puisque la pince remplit sa fonction. 35 Ce mode de réalisation nécessite d'une part que l'outil soit relié électriquement à un premier pôle de la pince, et d'autre part, que la partie 2908336 9 de la pince qui réalise le serrage sur l'ensemble métallique soit connectée au second pôle de la pince et isolée du premier pôle, afin d'assurer le retour du courant vers la pince et de là vers le générateur électrique. Pour obtenir ce résultat, une première variante est illustrée par la 5 figure 4a. Elle consiste à ce que la machine comprenne en outre une pièce d'isolation 30 amovible par exemple un bouchon, adaptée pour s'intercaler entre un premier bras 20A de la pince et la pièce sur laquelle celle-ci est pincée. La pièce amovible isole donc le premier bras par rapport à la pièce sur laquelle la pince est pincée et par rapport à l'autre bras. Ainsi lors du 10 serrage de la pince sur l'ensemble métallique, celui-ci est alors serré entre la pièce d'isolation amovible et le second bras et il est raccordé électriquement au second pôle de la pince. Pour obtenir le résultat précité, une deuxième variante est illustrée par la figure 4b. Elle nécessite qu'une partie d'un bras de pince soit 15 amovible. La machine à souder comporte alors une partie de pinçage pouvant se monter sur la pince à la place de cette partie amovible. Une extrémité de la partie de pinçage est isolée par rapport à son point de fixation sur la pince ou le bras de la pince, et coopère avec l'autre bras de la pince pour assurer la fonction de pinçage de la pince. Eventuellement, 20 cette partie amovible peut être le bras entier. Avantageusement, l'outil peut se raccorder à la pince sur ladite partie de pinçage. Cette configuration est présentée en détail sur la figure 4b. Le bras 120B de cette figure est identique au bras 20B présenté sur la figure 3b. 25 En revanche, le bras 20A de la figure 3b a été démonté et remplacé par une partie de pinçage 120A. Comme cette partie de pinçage remplace le bras de pince entier, on parlera plutôt ici de bras de pinçage 120A. Ce bras de pinçage comporte une électrode 122 coudée, dont l'extrémité peut arriver en face de l'extrémité du bras 120B, ce qui permet aux deux bras 30 120A et 120B de réaliser la fonction de serrage. Le bras de pinçage comporte de plus un manchon isolant 124. Ce manchon supporte rigidement l'électrode 122 et l'isole du reste de la pince. Il est fixé sur un embout de raccordement 126 qui permet le raccordement électrique de l'outil 60 (le pistolet de soudage) sur le 35 premier pôle de la pince 140, et la fixation mécanique du bras de pinçage 120A sur la pince. 2908336 10 Ainsi, l'outil est alimenté électriquement via son embout 126 connecté au premier pôle de la pince ; d'autre part, le bras 122 peut être pincé avec le second bras de la pince sur l'ensemble métallique sur lequel est faite l'intervention avec l'outil, connectant électriquement du fait de ce serrage 5 l'ensemble métallique au second pôle de la pince, sans risque de contact électrique avec le premier pôle de la pince. Ce second mode de réalisation par rapport à la machine à souder suivant les techniques connues, permet la suppression du câble de raccordement de l'outil au générateur électrique, mais aussi la suppression 10 du patin de masse et de son câble de raccordement, la fonction de patin de masse étant directement assurée par la pince à souder. On peut dériver de ce second mode de réalisation une pince comportant un bras dont une partie amovible peut être démontée afin de connecter à sa place l'alimentation électrique de l'outil ou le câble d'un 15 patin de masse. Naturellement cette partie amovible peut être le bras entier. On notera que dans ce document le terme câble désigne un câble au sens large, c'est-à-dire un ou plusieurs câbles, chacun de ces câbles pouvant être éventuellement un câble hybride c'est-à-dire un câble 20 transportant un ou plusieurs flux parmi des signaux électriques ou optiques, des courants électriques, des fluides de refroidissement, ou autre. REVENDICATIONS 1. Machine à souder comportant un générateur électrique (2), un câble de connexion (12,62), une pince à souder par résistance (4,40,140) comportant deux bras (20A,20B) et connectée par le câble de connexion audit générateur, et au moins un outil électrique (60), caractérisée en ce que ledit outil est raccordé à la pince pour son alimentation électrique. 2. Machine à souder selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'outil (60) est un pistolet de soudage électrique par résistance. 3. Machine à souder selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la fréquence du courant d'alimentation de la pince est supérieure à 1 kHz. 4. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'un transformateur de courant ainsi que ses diodes 15 de redressement est intégré à la pince. 5. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la pince comporte en outre des moyens qui permettent de la transformer en prise pour le raccordement électrique de l'outil. 20 6. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'une entretoise (80) montée entre les bras (20A,20B) de la pince assure en outre le maintien des bras de la pince dans une position sans contact mutuel. 7. Machine à souder selon la revendication 6, caractérisée en ce que 25 ladite entretoise (80) comporte deux parties de connexion (80A,80B) isolées électriquement l'une de l'autre et reliées respectivement aux deux pôles de la pince, l'outil (60) et un patin de masse (100) pouvant se raccorder électriquement respectivement à ces deux parties par des câbles (62,102). 30 8. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'une partie d'un bras est amovible et peut être démontée afin de connecter à sa place l'alimentation électrique de l'outil ou le câble d'un patin de masse. 9. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 35 1,2,3,4,5 ou 8, caractérisée en ce que la pince (140) est utilisée comme 2908336 12 prise de masse en étant pincée sur un ensemble métallique sur lequel on intervient avec l'outil (32). 10. Machine à souder selon la revendication 9, caractérisée en ce que pour pouvoir utiliser la pince (140) comme prise de masse, ladite machine 5 comprend en outre une pièce d'isolation amovible (30) adaptée pour s'intercaler entre un premier bras de la pince et la pièce sur laquelle celle-ci est pincée, et isoler ainsi le premier bras par rapport à la pièce sur laquelle la pince est pincée et par rapport à l'autre bras. 11. Machine à souder selon la revendication 9, caractérisée en ce que 10 pour pouvoir utiliser la pince comme prise de masse, une partie d'un bras de pince est amovible et ladite machine comprend en outre une partie de pinçage, ladite partie amovible pouvant être remplacée par ladite partie de pinçage dont une extrémité est isolée par rapport à son point de fixation sur la pince ou le bras de la pince et coopère avec l'autre bras de la pince pour assurer la fonction de pinçage de la pince. 12. Machine à souder selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'en outre l'outil est raccordé à la pince sur ladite partie de pinçage. 13. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que tous les raccordements de l'outil se font via la pince. 14. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'un câble de transfert d'informations (50) entre la machine à souder et l'outil (60) est raccordé à la pince (40). 15. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce qu'un prolongement (50) de l'outil allant jusqu'à la pince (40) permet à la machine à souder d'obtenir l'information de raccordement de l'outil (60) sur la pince. 16. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de mesure de 30 température de pince (4 ,40,140). 17. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de mesure de température de l'outil (60). 18. Machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 35 17, caractérisée en ce que l'outil (60) comporte un circuit de refroidissement par air ou par eau. 2908336 13 19.Application de la machine à souder selon l'une quelconque des revendications 1 à 18 à la réparation de véhicules automobiles.