Brevet FR2928854A1 — publié le 20090925

EMBOUT D'ELECTRODE DE SOUDAGE PAR POINTS La présente invention concerne un embout d'électrode de soudage par point. La présente invention vise notamment les embouts d'électrode de 5 soudage par points qui sont utilisés dans les ateliers de fabrication des carrosseries des véhicules automobiles. L'industrie fait un usage important des machines de soudage automatique pour assembler des panneaux de tôles métalliques par soudage électrique par points. Une machine de soudage 10 typique comporte une paire d'électrodes montées sur des allonges d'une pince qui viennent presser les tôles à réunir l'une contre l'autre. Le courant électrique appliqué entre les électrodes élève localement la température du métal pour produire une soudure ponctuelle. Dans les lignes de fabrication automatisées, les 15 électrodes sont habituellement déplacées par des robots commandés par ordinateur, qui sont programmés de manière à réaliser une séquence de soudage prédéterminée en fonction de la forme des pièces à réunir par soudage par points. Après avoir réalisé un certain nombre de cycles de soudage, les 20 embouts d'électrode peuvent devenir pollués et/ou être déformés. Il faut alors opérer re-surfaçage de ces électrodes afin de maintenir la qualité des points de soudure. Pour ce faire, il est connu d'opérer périodiquement des opérations de rodage (ou dressage) des électrodes au moyen d'outils appropriés qui viennent usiner les 25 extrémités des électrodes. La tendance actuelle en matière d'assemblage métallique est de vouloir réduire les largeurs de bord ou des feuillures où s'opèrent les points de soudage et ce, de façon notamment à réduire la masse de ces assemblages. Ce qui en matière de conception de véhicules automobiles est important puisque la masse des véhicules a une incidence directe sur la consommation en carburant de ceux-ci. A ce jour, les embouts de soudage par points ne permettent pas d'opérer avec des largeurs de bord (ou de feuillure) réduites, du fait notamment de la conception des embouts de soudage et des méthodes de rodage connues. Il est donc aujourd'hui nécessaire de se tourner vers d'autres méthodes de soudage, comme le soudage laser, qui sont chères et complexes à mettre en oeuvre. Cependant cette solution peut aussi être utilisée pour des reprises et ou retouche de cordons laser défectueux en série. La présente invention, vise à palier ces inconvénients en proposant un embout d'électrode de soudage qui permette tout à la fois 15 d'opérer sur des largeurs de bord réduites et son rodage. Ce but est atteint par un embout d'électrode de soudage comportant une embase cylindrique de révolution dans laquelle est formé un alésage conique borgne, ladite embase étant prolongée par un téton excentré. 20 Selon l'invention cet embout d'électrode de soudage est caractérisé en ce que d'une part, l'extrémité libre dudit téton est de forme sensiblement circulaire et tangente le cylindre de révolution de l'embase et en ce que d'autre part, sur une partie de la périphérie de ladite extrémité libre, le raccordement de ladite extrémité libre 25 avec les parois latérales du téton s'opère par une surface de raccordement évolutive. Selon une autre caractéristique de l'embout d'électrode de soudage objet de l'invention, la surface de raccordement est de type rayonnée. Selon une autre caractéristique de l'embout d'électrode de soudage objet de l'invention, le téton s'étend en saillie d'une face biseautée de l'embase, la face s'étendant à l'opposé de la face de l'embase où débouche l'alésage. Selon une autre caractéristique de l'embout d'électrode de soudage objet de l'invention, le téton est de forme cylindrique et sa courbe 10 directrice est formée par deux segments de cercle. Selon une autre caractéristique de l'embout d'électrode de soudage objet de l'invention, le premier segment de cercle est tangent avec le cylindre de l'embase. Selon une autre caractéristique de l'embout d'électrode de soudage 15 objet de l'invention, la surface de raccordement évolutive s'étend sensiblement dans le prolongement du second segment cercle. Selon une autre caractéristique de l'embout d'électrode de soudage objet de l'invention, la surface d'extrémité circulaire du téton est plane ou bombée. 20 Selon une autre caractéristique de l'embout d'électrode de soudage objet de l'invention, l'embase comporte à sa périphérie une rainure pour d'indexation en position du téton. Selon une autre caractéristique de l'embout d'électrode de soudage objet de l'invention, le diamètre de l'embase est d'environ 20 mm, 25 le diamètre de l'extrémité libre du téton est d'environ 6 mm et le rayon de la surface de raccordement est d'environ 3 mm. Selon une autre caractéristique de l'embout d'électrode de soudage objet de l'invention, le téton est rapporté sur l'embase. Selon une autre caractéristique de l'embout d'électrode de soudage objet de l'invention, l'embout d'électrode de soudage est réalisé de 5 façon monobloc en alliage de cuivre. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un 10 mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue partielle en coupe axiale d'un embout d'électrode de soudage selon l'invention en position de soudage sur un bord de tôles à souder ; - la figure 2 est une vue de dessous de l'embout d'électrode selon la 15 figure 1 ; - La figure 3 est une vue en coupe axiale de l'embout d'électrode selon la figure 1. En se reportant aux figures et notamment sur la figure 3, l'embout d'électrode de soudage, référencé 3, formé en alliage de cuivre, 20 présente une embase 30 constituée d'un cylindre de révolution présentant un diamètre extérieur d'environ 20 mm. Cette embase 30 comprend un alésage intérieur borgne 36 débouchant à une extrémité axiale de l'embase 30. Cet alésage 36 qui est coaxial à l'axe longitudinal de l'embase 30, est sensiblement tronconique, 25 son plus grand diamètre au niveau de la base de l'embout 3 est d'environ 15 mm et sa profondeur est de 11,5 mm. Cet alésage 36 permet d'engager l'embout 3 à force sur l'extrémité conique d'un porte-électrode non figuré d'une pince de soudage également non figurée et ce, de manière à obtenir un maintien par coincement de l'embout 3 sur le porte-électrode. L'embase 30 présente à son extrémité axiale opposée à celle où débouche l'alésage 36 une face inclinée (en biseau) sensiblement plane et formant un angle d'environ 15° par rapport à la normale à l'axe longitudinal de l'embase 30. Sur cette face inclinée 31, s'étend en saillie un téton 32 disposé de façon excentrée le long d'un bord du corps cylindrique. Ce téton 32, venu de matière avec le reste de l'embase 30, présente une hauteur d'environ 8 mm par rapport à la face 31. Le téton 32 a principalement la forme d'un cylindre dont la génératrice est parallèle à l'axe longitudinal de l'embase 30 et dont la courbe directrice est formée de deux segments de cercle : un premier segment de rayon 10 mm et centré sur l'axe longitudinal de l'embase 30, de façon que la paroi latérale du téton 32 soit dans le prolongement de l'embase 30, et un second segment de rayon 6 mm et centré sur un axe parallèle à l'axe de l'embase 30 et s'étendant à environ 7 mm de celui-ci. L'extrémité libre du téton 32 se termine par une face d'appui 34 sensiblement plane parallèle à l'extrémité axiale opposée de l'embase 30 où débouche l'alésage 36. Cette extrémité libre est de forme circulaire 34. C'est cette extrémité 34 qui est destinée à venir au contact des tôles à souder. De préférence, on peut donner une forme légèrement bombée à cette surface 34, par exemple avec un rayon de courbure d'environ 40 mm pour favoriser l'accostage de l'électrode sur la tôle. Cette face d'appui 34 présente un diamètre de 6 mm et a pour caractéristique de venir directement tangenter le bord latéral de l'embase cylindrique 30, cf. la figure 2. La jonction entre la face d'appui 34 et les parois longitudinales du téton, à l'exclusion de celles inscrites dans le prolongement de l'embase cylindrique 30 est opérée par un bord rayonné 33 de rayon 3 mm. Ce bord rayonné s'étend donc dans la partie du cylindre formant le téton 32 qui est associée au segment circulaire de rayon 6 mm de la courbe directrice. La forme du bord rayonnée peut être de type à rayon tangent ou encore à rayon sécant, voire même à l'extrême conique. Compte tenu du caractère dissymétrique de l'embout, il est nécessaire de l'indexer en position sur le porte-électrode. Pour cela une rainure 35 s'étendant parallèlement à l'axe de l'embase 30 est usinée sur le bord de l'embase cylindrique 30 pour assurer l'indexation en position de l'embout sur le porte-électrode. De préférence cette rainure est disposée au point de tangence entre la surface 34 et la paroi latérale de l'embase cylindrique 30. Un tel embout d'électrode de soudage est donc destiné à équiper une pince de soudage par exemple du type comportant deux bras articulés l'un à l'autre, l'un étant fixe tandis que le second est mobile par rapport au premier. Ces bras sont disposés à l'extrémité d'un axe de robot. Ce robot est programmé pour actionner les axes de façon à amener la pince en position vis-à-vis des tôles à souder puis à serrer les deux bras de la pince pour disposer les électrodes coaxialement l'une à l'autre de part et d'autre des tôles en enserrant les tôles puis à faire passer le courant électrique avec une durée et une intensité adaptées. Conformément à la figure 1, on voit que grâce à la forme donnée à l'embout de soudage la surface d'appui 34 peut venir au plus prêt de la tôle 1 et opérer ainsi un point de soudage sur un bord extrêmement réduit réunissant les tôles 1 et 2. Si on considère le jeu J qui doit être respecté entre les parois latérales l'embout 2 vis-à-vis de la tôle 1, jeu J d'environ 1 mm, pour éviter tout arc électrique entre la tôle 1 et l'électrode 3, on peut assurer un point de soudage correcte de diamètre 6 mm avec une largeur de bord Lb réduite, la côte sur plat CSP et le recouvrement Rvt étant alors de respectivement de l'ordre de 9 mm. Les embouts de soudage se polluent et s'usent en fonction du nombre de points réalisés. Pour retrouver un profil initial, ils sont rodés périodiquement en automatique par une fraise de forme. Le positionnement des embouts montés sur la pince vis-à-vis de l'outil de rodage est réalisé par le robot. Grâce au fut cylindrique du téton 32 et aux surfaces de raccordement rayonnées 33 s'étendant sur plus de la moitié de la périphérie du téton 32, on obtient un excellent centrage de l'embout dans l'outil de rodage et par là la suppression de tout phénomène de glissement dans l'outil de rodage et donc de recentrage de la face d'appui 34 au fur et à mesure des opérations de rodage, inconvénient rencontré jusqu'à présent avec les embouts excentrés connus et qui en limitait l'application puisqu'au bout de quelque rodage la face d'appui se trouvait décalée par rapport au bord à souder. Les pinces à souder n'offrent en effet qu'une rigidité relative lors du rodage et peuvent être soumises à des phénomènes vibratoires qui en l'absence de bord rayonné 33 provoquent le glissement de l'extrémité à roder de l'électrode. Il en résulte donc que la portance de l'embout 3 définit par la surface 34, demeure constante rodage après rodage. On garde ainsi la même excentration sans déport de la face active ce qui permet de travailler sur des feuillures réduites. La présence du plan incliné 31 facilite les opérations de rodage et évite toute interférence avec l'outil de coupe. L'embout selon l'invention permet de transmettre un effort de soudage entre 150 et 700 daN et de préférence entre 200 et 600 daN et de distribuer un courant de soudage compris entre 8 000 et 20 000 A et de préférence entre 10 000 et 15 000 A. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit précédemment mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour l'homme du métier. Ainsi les côtes données ci-dessus n'ont été données qu'à titre d'illustration d'un mode particulier de réalisation, on peut en déduire notamment par homothétie un embout excentré pour feuillures réduites présentant une surface d'appui de 8 mm de diamètre, pour des tôles plus épaisses par exemple. Ainsi l'alliage de cuivre peut être remplacé par tout matériau équivalent permettant d'obtenir une dureté correspondante. De même, l'embout mono matière peut être réalisé en bi-matière, le téton 32 étant alors rapporté sur l'embase cylindrique 30. REVENDICATIONS 1. Embout d'électrode de soudage (3) comportant une embase cylindrique de révolution (30) dans laquelle est formé un alésage conique borgne (36), ladite embase (30) étant prolongée par un téton excentré (32), caractérisé en ce que d'une part, l'extrémité libre (34) dudit téton (32) est de forme sensiblement circulaire et tangente le cylindre de révolution de l'embase (30) et en ce que d'autre part, sur une partie de la périphérie de ladite extrémité libre (34) le raccordement de ladite extrémité libre avec les parois latérales du téton (32) s'opère par une surface de raccordement évolutive (33). 2. Embout d'électrode de soudage (3) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface de raccordement (33) est de type rayonnée. 3. Embout d'électrode de soudage (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que ledit téton (32) s'étend en saillie d'une face biseautée de ladite embase (30), ladite face s'étendant à l'opposé de la face de l'embase (30) où débouche ledit alésage (36). 4. Embout d'électrode de soudage (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit téton (32) à sensiblement la forme d'un cylindrique dont la courbe directrice est formée par deux segments de cercle. 5. Embout d'électrode de soudage (3) selon la revendication 4, 25 caractérisé en ce que ledit premier segment de cercle est tangent avec le cylindre de l'embase (30). 6. Embout d'électrode de soudage (3) selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite surface de raccordement (33) évolutives'étend sensiblement dans le prolongement dudit second segment cercle. 7. Embout d'électrode de soudage (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite surface 5 d'extrémité circulaire dudit téton (32) est plane ou bombée. 8. Embout d'électrode de soudage (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite embase (30) comporte à sa périphérie une rainure pour d'indexation en position dudit téton (32). 10 9. Embout d'électrode de soudage (3) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le diamètre de l'embase (30) est d'environ 20 mm, le diamètre de l'extrémité libre du téton (32) est d'environ 6 mm et le rayon de raccordement d'environ 3 mm. 10. Embout d'électrode de soudage (3) selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit téton (32) est rapporté sur ladite embase (30). 11. Embout d'électrode de soudage (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il réalisé de façon monobloc en alliage de cuivre.