Brevet FR2914205A1 — publié le 20081003

La présente invention concerne un outil de soudage comprenant un pistolet et le patin de masse associé permettant le retour du courant de soudage vers la machine à souder ; elle concerne de plus une machine à souder par résistance, en particulier une machine à souder autonome 5 mobile, comprenant cet outil de soudage. Par pistolet, on désigne dans ce qui suit tout outil à main utilisé pour le soudage. Ce type de machine à souder par résistance est utilisé notamment dans le secteur de la réparation automobile. Une telle machine à souder par résistance se compose 10 habituellement d'un générateur électrique de puissance, disposé dans un carter, et sur lequel se connectent des outils de soudage tels que l'outil de soudage précité comportant un pistolet comme un pistolet porte-accessoire de soudage et un patin de masse, ou encore une pince de soudage. 15 En faisant référence à la figure 1, une telle machine à souder par résistance de type connu va maintenant être décrite. Cette machine 10 comporte un générateur électrique 2 de puissance logé dans un carter métallique ou autre 22. Elle comporte notamment en outre au moins un outil de soudage, alimenté par un câble électrique connecté 20 audit générateur électrique 22. Le générateur électrique peut comporter notamment un onduleur à découpage, ainsi qu'un sous-ensemble transformateur-redresseur à diodes équipé de bornes pour permettre le raccordement d'outils de soudage. Dans ce qui suit, en fonction du contexte le terme 'machine à 25 souder' pourra désigner soit l'ensemble de la machine, soit le corps de machine proprement dit, c'est-à-dire le carter 22 et tout ce qu'il contient. La machine à souder de la figure 1 comporte une pince de soudage 4, et un premier câble 12 par lequel la pince est reliée au générateur électrique, ainsi qu'un autre outil de soudage comprenant un pistolet 6 30 (sur cette figure, un pistolet porte-accessoire de soudage) et un patin de masse 26, raccordés au générateur électrique 22 à l'aide de câbles de raccordement respectivement 8 et 18. Le générateur électrique comporte par ailleurs des moyens de contrôle-commande 24 au moyen desquels on peut commander et régler le fonctionnement de la machine. La machine à 35 souder comporte également des moyens d'alimentation non représentés pour sa propre alimentation électrique. Comme la pince est généralement assez lourde, un dispositif de suspension 14 permet de supporter le poids de la pince et des câbles pour faciliter les interventions. Enfin, la machine à souder est mobile sur des roues 16, de manière à pouvoir être déplacée facilement dans un atelier de réparation automobile ou autre. Les outils de soudage manoeuvrés par l'opérateur sont alimentés en courant électrique par des câbles de liaison de forte section de longueur de 2,5 à 3 m, reliés au générateur électrique de la machine à souder. Ces câbles de liaison sont traversés par de fortes variations de courant, qui provoquent l'émission de champs magnétiques variables qui peuvent être dangereux pour la santé des opérateurs s'ils dépassent certaines limites fonction de leur fréquence. Pour cette raison, un objectif permanent dans une telle machine à souder est de réduire les flux magnétiques émis, en particulier les flux magnétiques rayonnés par les courants variables circulant dans les câbles d'alimentation des outils de soudage (dits câbles de soudage) ou les outils de soudage eux-mêmes. L'importance des flux magnétiques rayonnés est directement fonction de la surface de la boucle de courant, c'est-à-dire de la surface du circuit formé par les câbles de transport du courant, l'outil de soudage, et éventuellement la structure métallique traversée par le courant. Dans les machines à souder connues, le pistolet et le patin de masse associé sont raccordés chacun séparément à la machine à souder 10. La figure 2A va permettre d'étudier les conséquences, en terme d'importance du flux magnétique rayonné, de ce raccordement séparé du pistolet et du patin de masse sur une machine à souder. Comme le présente cette figure, la boucle de courant de soudage est alors constituée essentiellement par les câbles 8 et 18 respectivement du pistolet et du patin de masse, et la structure métallique 32 sur laquelle on réalise le soudage. Ainsi, et en particulier si l'emplacement de fixation du patin de masse et l'emplacement du point de soudure sont un peu éloignés, le champ magnétique se déploie sur une zone 30 relativement grande, s'étendant notamment de part et d'autre des câbles 8 et 18.35 Comme on peut le constater, cette configuration conduit donc à constituer une large boucle de courant. De ce fait, le flux magnétique émis lors des opérations de soudage est important, et est susceptible de porter atteinte à la santé de l'opérateur en charge des opérations de soudage. En réponse à ce problème, le but de l'invention est de définir un outil de soudage comprenant un pistolet de soudage et un patin de masse permettant le retour de courant de soudage dudit pistolet, et qui émet un flux magnétique réduit. Cet objectif est atteint grâce au fait que le patin de masse est raccordé sur le pistolet. Un second objectif de l'invention est de définir une machine à souder par résistance émettant un flux magnétique réduit lors d'opérations de soudage avec le pistolet. Cet objectif est atteint grâce au fait que la machine à souder par résistance comporte un outil de soudage tel que l'outil de soudage précité. Dans l'invention, l'outil de soudage peut comprendre un pistolet de différents types. Ainsi, le pistolet peut être un pistolet porte-accessoire de soudage, c'est-à-dire un outil à main porte-accessoire, apte à recevoir notamment l'un des accessoires suivants : un marteau à inertie, une électrode de retirage d'impacts, une électrode de soudage par cordon, une électrode pour soudage de goujons, une électrode pour soudage de rivets, une électrode pour soudage par points, un crayon graphite. Le pistolet peut être également un outil à main dédié, comportant 25 un équipement de soudage monté à demeure, qui peut être typiquement l'un des accessoires cités ci-dessus. L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation 30 représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 déjà décrite est une vue perspective extérieure d'une machine à souder par résistance connue ; la figure 2A déjà décrite est une vue schématique présentant le flux 35 magnétique rayonné par une machine à souder par résistance avec un pistolet porte accessoire de soudage et un patin de masse connectés de manière connue ; la figure 2B est une vue schématique présentant le flux magnétique rayonné par une machine à souder par résistance avec un outil de soudage selon l'invention ; les figures 3A et 3B présentent un outil de soudage selon l'invention, comportant un pistolet porte-accessoire de soudage, en vue de côté et en coupe axiale ; les figures 4A et 4B présentent les positions recommandées pour un 10 opérateur de soudage respectivement droitier ou gaucher utilisant l'outil de soudage selon l'invention. Comme cela va être détaillé par la suite, l'utilisation d'un outil de soudage selon l'invention conduit donc à modifier certains éléments de la machine. Plus précisément, elle conduit à permettre le branchement du 15 câble 18 de raccordement du patin de masse 26, non pas sur le carter 22 de la machine à souder, mais sur le pistolet 6. L'intérêt de cette modification est de permettre une forte réduction du flux magnétique rayonné. En faisant référence à la figure 2B, cette réduction du flux magnétique va maintenant être présentée. La figure 2B 20 présente le flux magnétique rayonné par une machine à souder par résistance comprenant un outil de soudage selon l'invention avec un pistolet 6' et un patin de masse 26'. Le flux magnétique est rayonné par la boucle de courant parcourue par le courant de soudage. Cette boucle de courant est constituée 25 essentiellement par le câble 8' d'alimentation de l'outil de soudage, le câble 18', et la structure métallique 32. Comme le patin de masse est raccordé sur le pistolet, l'essentiel de la surface de la boucle de courant se trouve entre le câble 18' du patin de masse et la structure métallique 32. 30 Cette surface est relativement faible et émet donc un flux magnétique relativement réduit. Grâce à cela, en utilisant l'outil de soudage selon l'invention, le champ magnétique émis par l'outil de soudage se déploie sur une zone 30' nettement plus petite que la zone 30 observée dans la configuration de l'art antérieur, et la réduction de flux 35 magnétique est importante. De plus, contrairement à la configuration de l'art antérieur (figure 2A, câbles 8 et 18), le câble 8' grâce auquel l'outil de soudage est raccordé à la machine à souder 10 peut être un câble bipolaire, assurant le passage du courant dans les deux sens. Avantageusement, cette configuration permet de réduire le flux magnétique rayonné par le courant électrique entre la machine à souder d'une part, et le pistolet et le patin de masse, d'autre part. Avantageusement, ce flux magnétique peut être réduit encore davantage en utilisant plus particulièrement un câble bipolaire, notamment un câble basse impédance d'inductance inférieure à 0,2pH, qui entraine une faible émission de champ magnétique. En faisant référence aux figures 3A et 3B, un mode de réalisation préférentiel d'un outil de soudage selon l'invention va maintenant être décrit. Comme on peut le voir sur la figure 3A, le pistolet 6' est un pistolet porte accessoire de soudage comportant un corps 34 et une poignée 36. La poignée 36 comporte elle-même une gâchette 38, permettant de déclencher les points de soudure. Le pistolet 6' est raccordé à la machine à souder (non représentée) par un câble 8'. Naturellement, comme le courant en retour, venant du patin de masse, transite via ce câble 8', ce dernier présente une structure sensiblement plus complexe que celle du câble 8 d'un pistolet connu ; il comporte au minimum deux conducteurs. Pour la réalisation des points de soudure, le pistolet comporte en outre une électrode 40, et un porte-électrode 42 sur lequel celle-ci est montée, les deux éléments étant électriquement en contact étroit. En outre, le pistolet comporte des moyens de connexion permettant le raccordement du patin de masse. Dans l'exemple présenté, ces moyens sont disposés au niveau du porte-électrode, pour réduire au minimum la surface de la boucle de courant de soudage. Grâce à ces moyens de connexion, avantageusement le patin de masse est raccordé sur le porte-électrode 42 du pistolet 6'. Ces moyens de connexion comprennent un manchon isolant 44 monté sur le porte-électrode pour isoler celui-ci du courant de masse provenant du patin de masse. Pour le retour du courant de masse, un tube conducteur (ou une gaine conductrice) 46 est disposé autour du manchon isolant 44. Le raccordement du patin de masse se fait via un cerclage métallique 48, qui enserre le tube conducteur 46. Le serrage de ce cerclage sur le tube conducteur 46 est réalisé par une molette filetée 54. Naturellement, d'autres moyens connus peuvent être utilisés pour le raccordement électrique du patin de masse sur le pistolet. La molette 54 comporte une tête de vissage manoeuvrable à la main, grâce à laquelle le patin de masse peut-être facilement détaché du pistolet. Ainsi avantageusement, le patin de masse 26' est raccordé au pistolet par une connexion amovible. Cette disposition permet tout d'abord de débrancher le patin de masse du pistolet, par exemple pour le remplacer par un autre patin de masse plus adapté pour les opérations de soudage à réaliser. Ce besoin peut survenir si par exemple on a besoin d'un câble plus long ou plus court, ou d'un patin de masse se fixant sur la structure métallique d'une manière spécifique, en fonction de la configuration de l'atelier et/ou de la structure métallique à souder. Cette disposition permet d'autre part si nécessaire de régler la position du patin de masse, afin de le brancher d'une manière plus avantageuse ou plus pratique. Le câble du patin de masse peut être orienté par rotation autour de l'axe de l'électrode 40, c'est-à-dire autour d'un axe généralement relativement perpendiculaire à la surface de la structure métallique à souder et qui est la direction de soudage. Il faut noter d'autre part que l'extrémité du câble du patin de masse servant au raccordement de celui-ci sur le cerclage 48 comporte une cosse 56 sertie sur le câble 18'. Cette cosse 56 comporte une extrémité plate 58, percée d'un trou, dans lequel passe une vis ou un rivet 60 fixé sur le cerclage 48. Ce type de connexion permet d'orienter facilement le câble de liaison du patin de masse par rapport au pistolet et à la structure métallique sur laquelle on intervient. De ce fait, les moyens de connexion présentés permettent que le patin de masse soit raccordé sur le pistolet par une connexion orientable, en l'espèce continûment orientable. Cette disposition permet d'orienter le câble du patin de masse dans une direction plus pratique pour la réalisation du point de soudure, s'il y a des problèmes d'encombrement ; ou encore de changer de côté le patin de masse et son câble, pour réduire l'exposition de l'opérateur aux champs magnétiques selon qu'il est gaucher ou droitier, comme cela va être présenté plus loin en relation avec les figures 4A et 4B. Alors que la molette 54 permettait de faire varier l'orientation du câble de raccordement du patin de masse en rotation autour de l'axe de l'électrode 40 (axe du pistolet), la cosse 56 permet de faire tourner l'extrémité de ce même câble autour d'une direction ù généralement verticale ù perpendiculaire à l'axe du pistolet. En relation avec la figure 3B, le raccordement du patin de masse sur le pistolet va maintenant être présenté plus en détail. Le patin de masse 26' est raccordé à un câble unipolaire 18' de liaison sur lequel il est serti. L'autre extrémité de ce câble 18' est raccordé comme cela été indiqué précédemment aux moyens de connexion du patin de masse sur le pistolet, qui comprennent principalement le manchon isolant 44, le tube conducteur 46, le cerclage métallique 48. Enfin, une autre conséquence du raccordement du patin de masse directement sur le pistolet, est la possibilité de réunir les deux câbles respectivement du pistolet et du patin de masse, qui étaient distincts dans les machines à souder traditionnelles, au sein d'un câble bipolaire unique (8'). Avantageusement, il est alors possible d'utiliser un câble à émission de champ électromagnétique réduit. Pour un tel câble, on peut notamment choisir un câble multipolaire, comportant plusieurs paires de conducteurs de polarités opposées. Avantageusement, ces polarités sont disposées alternées, dans une vue en coupe, à l'intérieur du câble. Avantageusement de plus, le câble est torsadé, les différents conducteurs adoptant de ce fait une forme en hélice à l'intérieur de la gaine du câble. Ainsi, l'utilisation d'un tel câble faiblement émissif (en termes de champ magnétique), ajoute ses bénéfices à ceux de la boucle de courant de surface réduite formée au niveau du pistolet, provoquant ainsi avantageusement une forte réduction des émissions de champ magnétique de la machine à souder par résistance. En faisant référence aux figures 4A et 4B, la méthode de montage préférentielle du patin de masse de l'outil de soudage selon l'invention va maintenant être présentée. Il s'agit ici de choisir le montage du patin de masse le plus adapté selon que l'opérateur en charge du soudage est gaucher ou droitier. La figure 4A présente la configuration à préférer si l'opérateur est droitier, en vue de dessus. Etant face à la structure à souder 100, l'opérateur, dont la position est marquée par une croix dans un cercle, se tient sur la gauche du pistolet. Le patin de masse doit donc être disposé à droite du pistolet 26', de manière à ce que la boucle de courant se trouve à l'opposé de l'opérateur par rapport au pistolet 6'. De même, comme le montre la figure 4B, dans le cas d'un opérateur gaucher, le patin de masse 26' doit être monté sur la gauche du pistolet 6', l'opérateur se tenant alors sur la droite.10 REVENDICATIONS 1. Outil de soudage comprenant un pistolet (6') et un patin de masse (26') permettant le retour du courant de soudage dudit pistolet, caractérisé en ce que le patin de masse est raccordé sur ledit pistolet. 2. Outil de soudage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit pistolet est un pistolet porte-accessoire de soudage. 3. Outil de soudage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit pistolet est un outil à main dédié, comportant un équipement de soudage monté à demeure. 4. Outil de soudage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit pistolet (6') comporte une électrode (40) et un porte-électrode (42), et que le patin de masse est raccordé sur le porte-électrode dudit pistolet. 5. Outil de soudage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le patin de masse (26') est raccordé au pistolet (6') par une connexion amovible. 6. Outil de soudage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le patin de masse (26') est raccordé au pistolet (6') par une connexion orientable. 7. Machine à souder par résistance (10) équipée d'un outil de soudage caractérisée en ce qu'elle comporte un outil de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8. Machine à souder par résistance (10) selon la revendication 7, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un onduleur à découpage. 9. Machine à souder par résistance (10) selon la revendication 7 ou 8, 35 caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un sous-ensemble30:10 transformateur-redresseur à diodes, et que l'outil de soudage est raccordé à ce sous-ensemble. 10. Machine à souder par résistance (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisée en ce que l'outil de soudage est raccordé à la machine à souder par un câble bipolaire. 11. Machine à souder par résistance (10) selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisée en ce que l'outil de soudage est raccordé à la machine à souder par un câble basse impédance d'inductance inférieure à 0,2pH. 12. Utilisation de la machine à souder (10) selon l'une des revendications 7 à 11, pour la réparation automobile.