Brevet FR2930469A3 — publié le 20091030

FR 2930469 A3 20091030 FR 0852842 A 20080428 Procédé et installation de soudure d'au moins deux tôles par transparence. L'invention concerne un procédé de soudure d'au moins deux tôles par transparence, et plus particulièrement lorsqu'au moins une tôle est revêtue par un revêtement métallique. Elle concerne également une installation apte à mettre en oeuvre le procédé. Selon un procédé particulier de soudage, dit par transparence, on superpose des tôles, par exemple en acier, et on chauffe localement l'une des tôles. La matière de la première tôle fond et vient en contact avec la tôle sous-jacente, de manière à faire fondre également la matière de la deuxième tôle. La matière se mélange dans cette zone et une soudure est réalisée entre les tôles après refroidissement de la matière. Pour chauffer la zone de soudure, on utilise par exemple un rayon laser. On peut également utiliser une flamme produite par un chalumeau, un faisceau d'électrons ou un inducteur à hautes fréquences. Lorsque l'une des tôles présente une face revêtue en regard de la tôle adjacente, par exemple par un revêtement en zinc, le métal du revêtement est vaporisé avant que la matière de la tôle soit fondue. Si les tôles sont serrées l'une contre l'autre, le métal vaporisé risque de former des bulles dans la matière fondue, ce qui réduit sérieusement la résistance finale de la soudure. Pour remédier à ce problème, il a été proposé dans le document FR 2 884 448 de former des bossages sur au moins l'une des tôles de manière à maintenir un écartement entre les tôles adjacentes par l'appui de l'une des tôles sur le sommet des bossages de l'autre. Ainsi, il existe toujours un chemin entre les tôles pour évacuer le métal vaporisé. Cependant, ce procédé nécessite une opération de préparation des tôles pour former les bossages, ce qui grève le coût de production. Le document FR 2 728 820 Al montre un système de soudure par résistance dans lequel une pince est manipulée par un robot. La pince est manoeuvrée par un vérin électrique dont le courant d'alimentation est surveillé. Dès que le courant atteint un seuil prédéterminé, on considère que l'effort de serrage est suffisant, et on peut alimenter la pince en courant électrique afin de réaliser la soudure. Cet asservissement en force de la pince ne permet pas de laisser un écartement des tôle pour évacuer les vapeurs du revêtement.C'est donc un objectif de l'invention de proposer un procédé et une installation de soudure d'au moins deux tôles par transparence qui permettent d'obtenir une bonne qualité de soudure sans opération supplémentaire. Avec cet objectif en vue, l'invention a pour objet un procédé de soudure d'au moins deux tôles par transparence, l'une au moins des tôles étant revêtue d'une couche métallique de protection. On limite l'écartement des tôles à un écartement prédéterminé non nul pendant une phase de soudure. Donc, avec le procédé selon l'invention, on se contente de limiter l'écartement des tôles, sans imposer cet écartement. On a constaté en effet, en particulier avec des pièces de tôle emboutie, que les tôles ont tendance à s'écarter les unes des autres, en prenant appui l'une sur l'autre en des zones très limitées. Ainsi, le fait de limiter l'écartement permet, pour la plupart des zones à souder sur un parcours, d'obtenir l'écartement souhaité. Dans les zones où les tôles sont malgré tout en appui l'une sur l'autre, la qualité de la soudure sera dégradée, mais la part de ces zones est minime et cette dégradation est parfaitement acceptable. On peut aussi comme dans la technique antérieure superposer plus de deux tôles. Selon une manière particulière, on déplace à proximité d'une zone de soudage et autour des tôles deux touches écartées d'une distance de limitation égale à la valeur de l'écartement prédéterminé augmenté de la somme des épaisseurs des tôles. Les touches étant en appui sur les faces extérieures des tôles, on force les tôles à revenir à l'écartement prédéterminé si elles sont éloignées l'une de l'autre d'une distance supérieure à l'écartement prédéterminé. Le procédé s'applique par exemple pour une soudure par laser, par plasma, par faisceau d'électrons ou par chalumeau. L'invention a aussi pour objet une installation de soudure comportant un générateur pour souder ensemble au moins deux tôles par transparence. Elle comporte un limiteur d'écartement à proximité d'une zone de soudure pour limiter l'écartement des tôles à un écartement prédéterminé non nul pendant une phase de soudure. Selon une disposition, le limiteur comporte deux touches, les touches étant aptes à encadrer les tôles avec une distance de limitation égale à l'écartement prédéterminé augmenté de la somme des épaisseurs des tôles. Les tôles peuvent venir en butée contre les touches. Du fait que la distance entre les touches est supérieure à la somme des épaisseurs des tôles, celles-ci peuvent être écartées l'une de l'autre en ménageant un espace pour que la vapeur puisse s'évacuer. Selon un mode de réalisation, les touches sont des roulettes ayant des axes de rotation parallèles. Ainsi, le limiteur et les tôles peuvent se déplacer relativement les uns aux autres sans générer de frottement pour un déplacement perpendiculaire aux axes des roulettes. De plus, si les tôles sont écartées plus que de l'écartement prédéterminé, les roulettes les rapprochent facilement par leur roulement sur les tôles. Selon un perfectionnement, au moins une roulette comporte une gorge circulaire sur sa périphérie. La gorge dégage un espace pour accéder à une zone de soudure très proche de la zone de contact entre la roulette et la tôle. On peut par exemple faire passer un rayon laser dans l'espace ainsi dégagé par la gorge. Selon une disposition particulière, l'installation comporte un support de touches pour maintenir les touches à la distance de limitation, le support de touches comportant des moyens de réglage pour régler la distance de limitation. On peut ainsi facilement adapter l'installation en fonction de la pièce à réaliser, en particulier en fonction du nombre de tôles à assembler et en fonction de leurs épaisseurs. Le réglage peut être réalisé de manière manuelle, avant de fabriquer une série de pièces, ou de manière motorisée, pilotée à distance ou par un automate. Selon un perfectionnement, le support de touches est monté flottant. L'installation permet alors d'admettre des défauts de positionnement ou de géométrie de la pièce à réaliser. Selon une disposition particulière, l'installation comporte des moyens de manipulation pour déplacer les tôles et un bâti fixe pour supporter le limiteur d'écartement. On facilite ainsi la mise en place du générateur et des moyens pour amener l'énergie sur la zone de soudure. De manière particulière, le générateur est un laser. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une installation conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue du détail II de la figure . Une installation conforme à l'invention, telle que représentée sur les figures 1 et 2, comporte un bâti 10 fixe supportant les outils de soudure, et des moyens de manipulation tel qu'un robot 11 apte à manipuler les pièces à réaliser. Le robot 11 représenté est un robot polyarticulé, mais il pourrait être un robot à mouvements linéaires croisés. Il comporte un outil de préhension 110 adapté pour prendre et maintenir ensemble au moins deux tôles 2, 3, éventuellement préformées par pliage, découpe et/ou emboutissage. Le robot 11 permet de présenter les tôles 2, 3 maintenues ensemble aux outils de soudure. L'installation 1 comporte, montés sur le bâti 10, un support de touches 120, un générateur 13 qui est un laser apte à générer un rayon laser L et un dispositif optique 14. Le dispositif optique 14 permet de contrôler le rayon laser L fourni par le générateur 13, c'est-à-dire de le diriger et le focaliser vers une zone de soudure S. Le dispositif optique 14 comporte par exemple des miroirs pour orienter le rayon laser L. Il pourrait aussi comporter des fibres optiques pour alimenter la zone de soudure S avec le faisceau. Le support de touches 120 est monté flottant sur le bâti 10, de manière à autoriser un coulissement, par exemple vertical, de manière élastique, sur quelques millimètres ou centimètres, ou une rotation, d'axe horizontal, de manière à autoriser une oscillation sur quelques minutes ou 6 degrés d'angle. Le support de touches 120 comporte deux bras 121, 122 s'étendant sensiblement horizontalement et à l'extrémité de chacun desquels est prévue une touche 123, 124. Chaque touche a la forme d'une roulette 123, 124 montée rotative sur le bras 121, 122 correspondant. Les axes des roulettes 123, 124 sont parallèles entre eux. Les axes des roulettes 123, 124 sont représentés perpendiculaires aux bras 121, 122 sur la figure 1, mais ils pourraient aussi être orientés différemment, par exemple parallèlement aux bras 121, 122. Chaque roulette 123, 124 comporte une gorge circulaire 1230, 1240 sur sa périphérie. Les gorges sont représentées en section rabattue sur la figure 2. Les bras 121, 122, les roulettes 123, 124 et le support de touches 120 forment un limiteur d'écartement 12. Le limiteur d'écartement 12 comporte également des moyens de réglage, non représentés, de manière à pouvoir ajuster la distance entre les roulettes 123, 124 en déplaçant les bras 121, 122. Ainsi, on place les roulettes 123, 124 en réglant une distance de limitation D mesurée entre des plans P1, P2 parallèles tangents à la périphérie des roulettes 123, 124. Pour réaliser une soudure par transparence avec une telle installation 1, on commence par régler l'écartement des roulettes 123, 124 à une distance de limitation D, déterminée par la somme des épaisseurs e2, e3 de tôle à souder, augmentée d'un écartement prédéterminé E. Cet écartement prédéterminé E est typiquement compris entre 0,2 et 0,3 mm par espace entre tôles 2, 3. On dispose au moins deux tôles 2, 3 l'une sur l'autre dans l'outil de préhension 110 du robot 11 qui maintient les tôles 2, 3 en place. Les tôles 2, 3 sont par exemple revêtues d'une couche métallique telle qu'un revêtement de zinc, non représenté. Le robot 11 déplace les tôles 2, 3 jusqu'aux touches 123, 124, de manière à introduire les tôles 2, 3 entre les roulettes 123, 124. Même si l'empilement des tôles 2, 3 n'est pas parfaitement positionné par rapport aux roulettes 123, 124, celles-ci, du fait de leur forme arrondie et de leur possibilité de rotation, orientent les tôles 2, 3 entre les roulettes 123, 124, au besoin en agissant sur le support de touches 120 pour le faire coulisser et se recentrer sur les tôles 2, 3. De plus, si les tôles 2, 3 sont écartées entre elles, les roulettes 123, 124 exercent une pression sur elles pour les rapprocher, mais en maintenant l'écartement prédéterminé E entre elles. Le robot 11 place les tôles 2, 3 à une position prédéterminée, pour qu'une zone de soudure S soit dans la trajectoire du rayon laser L. Le générateur 13 fournit alors le rayon laser L, dont la trajectoire passe dans les gorges des roulettes 123, 124. Le rayon laser L, en éclairant la zone de soudure S, chauffe d'abord la tôle supérieure 3 en vaporisant la ou les couches métalliques, puis en faisant fondre la matière de la tôle. Le bain de matière fondue vient en contact avec la tôle 2 sous- jacente et transmet ainsi la chaleur à ladite tôle 2, provoquant la vaporisation de la ou des couches métalliques et la fusion de la matière. Le robot 11 déplace éventuellement les tôles 2, 3 de manière à réaliser une soudure continue. L'espace entre les tôles 2, 3 est donc au maximum l'écartement prédéterminé E, ce qui permet de garantir que les tôles 2, 3 sont suffisamment proches pour être soudées ensemble, tout en préservant la possibilité d'un écartement afin qu'un espace subsiste pour évacuer les vapeurs métalliques. REVENDICATIONS1. Procédé de soudure d'au moins deux tôles (2, 3) par transparence, l'une au moins des tôles (2, 3) étant revêtue d'une couche métallique de protection, caractérisé en ce qu'on limite l'écartement des tôles (2, 3) à un écartement prédéterminé (E) non nul pendant une phase de soudure. 2. Procédé selon la revendication 1, selon lequel on déplace à proximité d'une zone de soudage et autour des tôles (2, 3) deux touches (123, 124) écartées d'une distance de limitation (D) égale à la valeur de l'écartement prédéterminé (E) augmenté de la somme des épaisseurs des tôles (2, 3). 3. Procédé selon la revendication 1, selon lequel la soudure est une soudure par laser, par plasma, par faisceau d'électrons ou par chalumeau. 4. Installation de soudure comportant un générateur (13) pour souder ensemble au moins deux tôles (2, 3) par transparence, caractérisée en ce qu'elle comporte un limiteur d'écartement (12) à proximité d'une zone de soudure (S) pour limiter l'écartement des tôles (2, 3) à un écartement prédéterminé (E) non nul pendant une phase de soudure. 5. Installation selon la revendication 4, dans laquelle le limiteur comporte deux touches (123, 124), les touches (123, 124) étant aptes à encadrer les tôles (2, 3) avec une distance de limitation (D)entre elles égale à l'écartement prédéterminé (E) augmenté de la somme des épaisseurs des tôles (2, 3). 6. Installation selon la revendication 5, dans laquelle les touches sont des roulettes (123, 124) ayant des axes de rotation parallèles. 7. Installation selon la revendication 6, dans laquelle au moins une roulette (123, 124) comporte une gorge circulaire sur sa périphérie. 8. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un support de touches (120) pour maintenir les touches (123, 124) à la distance de limitation (D), le support de touches (120) comportant des moyens de réglage pour régler la distance de limitation (D). 9. Installation selon la revendication 8, dans laquelle le support de touches (120) est monté flottant. 10. Installation selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens de manipulation (11) pour déplacer les tôles (2, 3) et un bâti (10) fixe pour supporter le limiteur d'écartement (12). 11. Installation selon la revendication 4, dans laquelle le générateur (13) est un laser.