Brevet FR2984193A1 — publié le 20130621

DISPOSITIF DE SOUDAGE D'UN ELEMENT A SOUDER SUR UNE TOLE L'invention concerne un dispositif de soudage d'un élément de fixation à souder, comme un écrou, sur une tôle. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de soudage par électrodes d'un écrou sur une tôle, qui comporte un moyen de détrompage pour éviter de souder l'écrou dans une position incorrecte. Les éléments de fixation à souder tels qu'un écrou à souder ou tout autre élément de fixation à souder, sont couramment utilisés dans l'industrie, 10 notamment dans l'industrie automobile. De façon connue, le dispositif de soudage comporte un organe supérieur de soudage, constituant une première électrode supérieure, et un organe inférieur de soudage, constituant une seconde électrode inférieure. L'ensemble constitué par l'écrou et la tôle en appui l'un sur l'autre, 15 est interposé entre l'électrode supérieure et l'électrode inférieure. L'écrou comporte des pieds de soudage saillants qui sont en appui sur la tôle et qui sont conçus pour opposer une résistance électrique et fondre au passage d'un courant électrique appliqué par les électrodes. Le soudage d'un élément de fixation comme un écrou sur une tôle, 20 ou plaque, est particulièrement intéressant puisque la tôle présente souvent une épaisseur trop mince pour supporter un filetage. De plus, le soudage d'un ou plusieurs écrous sur une tôle peut être réalisé à une cadence élevée au cours d'un procédé automatisé, notamment au moyen d'une machine automatisée comportant un dispositif de soudage. 25 Toutefois, le soudage d'un écrou sur une tôle implique de positionner l'écrou sur la tôle de façon précise, l'écrou étant en général positionné de façon coaxiale à un trou de passage associé ménagé dans la tôle. Le document FR-1.455.253 décrit et représente une machine de 30 soudage par électrodes, pour souder un écrou auto-centreur sur une tôle. La machine de soudage comporte une électrode supérieure et une électrode inférieure, l'électrode supérieure présentant une cavité ouverte qui est conçue pour recevoir l'écrou à souder. La cavité présente une forme complémentaire à la forme auto 35 centreuse de l'écrou qui est conçue pour centrer l'écrou. L'électrode inférieure est réalisée venue de matière avec un pion de centrage qui coopère avec un trou de passage ménagé dans la tôle, pour centrer la tôle par rapport à l'écrou. Enfin, l'écrou est délimité par une face supérieure et par une face 5 inférieure depuis laquelle s'étendent des pieds de soudage qui sont en appui sur la tôle et qui sont conçus pour être soudés sur la tôle associée. Cette machine présente l'inconvénient de ne pas garantir le positionnement correct de l'écrou, c'est-à-dire le positionnement de l'écrou avec les pieds de soudage agencés vers le bas, en appui sur la tôle, et non 10 avec les pieds agencés vers le haut. En effet, lorsque l'écrou est soudé à l'envers, sa face supérieure, qui est plane, peut éventuellement être soudée en partie sur la tôle, mais l'écrou risque de se détacher de la tôle au premier choc. De plus, selon ce document, le pion de centrage conçu pour 15 supporter la tôle dans une position centrée par rapport à l'écrou est réalisé venu de matière avec l'électrode inférieure, laquelle est généralement réalisée en cuivre. Le cuivre est un matériau tendre qui risque de se déformer dans le temps et de ne plus remplir correctement sa fonction de centreur de l'écrou sur 20 la tôle. Pour pallier notamment ces inconvénients, l'invention propose un dispositif de soudage qui permette de souder l'écrou sur la tôle seulement si l'écrou occupe une position correcte, c'est-à-dire une position dans laquelle les pieds de soudage de l'écrou sont en appui sur la tôle. 25 De plus, le dispositif selon l'invention comporte un pion de centrage de l'écrou conçu pour résister dans le temps. Dans ce but, l'invention propose un dispositif de soudage pour souder un élément sur une tôle, l'élément à souder étant délimité par une face périphérique, une face supérieure, et une face inférieure qui est réalisée venue 30 de matière avec au moins deux pieds saillants de soudage conçus pour être soudés sur une face supérieure de la tôle, l'élément à souder étant apte à occuper une première position correcte de soudage dans laquelle les pieds de soudage sont agencés vers le bas, en appui sur la face supérieure de la tôle, et une seconde position incorrecte dans laquelle les pieds de soudage sont 35 agencés vers le haut, le dispositif comportant un organe supérieur de soudage qui est délimité par une face inférieure et qui délimite un logement débouchant axialement dans ladite face inférieure, ledit organe étant monté mobile axialement entre une position haute de repos et une position basse de soudage dans laquelle la face inférieure dudit organe est conçue pour coopérer avec la face supérieure de forme complémentaire de l'élément à souder, caractérisé en ce que le logement de l'organe supérieur est relié à une source d'air comprimé pour envoyer de l'air vers l'élément à souder, et en ce que, lorsque l'élément à souder occupe sa position incorrecte, la face inférieure de l'organe supérieur de soudage est en appui axial sur les pieds de soudage, de sorte que la face inférieure de l'organe supérieur et la face inférieure de l'élément à souder délimitent entre elles une lumière à travers laquelle l'air envoyé fuit, et en ce que le dispositif comporte un moyen de détection de la fuite d'air, constituant moyen de détrompage pour éviter de souder l'élément à souder dans sa position incorrecte. Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte un conduit d'air qui s'étend depuis la source d'air comprimé, jusqu'au logement de l'organe supérieur, le moyen de détection de la fuite d'air étant relié audit conduit pour détecter une éventuelle fuite d'air, et le moyen de détection coopère avec une unité de commande pour signaler ladite fuite et pour commander l'arrêt du dispositif de soudage. L'arrêt du dispositif permet de retourné l'élément à souder dans sa position correcte ou de le remplacer par un autre élément à souder. Le moyen de détection de la fuite d'air est un pressostat qui est conçu pour détecter une baisse de pression dans le conduit associé, caractérisant une fuite d'air. Selon une autre caractéristique, l'élément à souder est un écrou hexagonal délimitant un trou taraudé. Ce type d'écrou offre l'avantage d'être d'une forme standard. Complémentairement, la tôle délimite un trou de passage, et le dispositif comporte un pion de centrage qui est monté mobile axialement entre 30 une position basse de repos dans laquelle le pion de centrage est escamoté au dessous de la tôle, et une position haute de centrage dans laquelle le pion de centrage coopère avec l'élément à souder pour le centrer sur la tôle. Le pion de centrage est indépendant de l'organe inférieur de soudage, grâce à quoi le pion de centrage peut être réalisé dans un matériau 35 conçu pour résister dans le temps. De plus, le pion de centrage comporte une portion tronconique qui est conçue pour coopérer avec un siège tronconique complémentaire délimité par l'élément à souder. Cette caractéristique permet de centrer de façon précise l'élément 5 à souder sur la tôle. Selon un autre aspect, le dispositif est équipé d'un organe inférieur de soudage qui comporte une face supérieure de support de la tôle, et qui est conçue pour coopérer avec l'organe supérieur de soudage pour faire passer un courant électrique à travers l'élément à souder, pour souder les pieds de 10 soudage dudit élément sur la tôle associée. L'organe inférieur de soudage délimite un trou axial pour le passage du pion de centrage. L'élément à souder comporte trois pieds de soudage qui s'étendent depuis la face inférieure de l'élément à souder et qui sont agencés de façon 15 régulière sur un bord périphérique de la face inférieure de l'élément à souder. La face supérieure de l'élément à souder et la face inférieure de l'organe supérieur de soudage sont chacune globalement planes et conçues pour être en appui axial l'une contre l'autre. Ainsi, l'air ne peut pas fuir entre l'élément à souder et l'organe 20 supérieur de soudage lorsque l'élément à souder occupe sa position correcte de soudage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : 25 - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale, qui illustre le dispositif de soudage selon l'invention, comportant un organe supérieur de soudage en appui axial sur un écrou occupant une position correcte de soudage sur une tôle, et un pion de centrage de l'écrou ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe axiale, qui illustre le 30 dispositif de la figure 1 avec l'écrou occupant une position incorrecte de soudage ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe axiale similaire à la figure 2, qui illustre l'écrou occupant sa position correcte de soudage ; - la figure 4 est une vue de détail en perspective, qui illustre l'écrou 35 représenté aux figures 1 à 3. Dans la description et les revendications, on utilisera à titre non limitatif les expressions « supérieur », « inférieur » et « bas », « haut » en référence à la partie supérieure et à la partie inférieure respectivement des figures 1 à 3. De plus, pour clarifier la description et les revendications, on adoptera à titre non limitatif la terminologie vertical, longitudinal et transversal en référence au trièdre L, V, T indiqué aux figures 1 à 3. On a représenté à la figure 1 un dispositif 10 de soudage pour souder un écrou 12, formant élément de fixation, sur une tôle 14 métallique 10 conducteur d'électricité, comme une tôle en acier. La tôle 14 est par exemple une tôle d'une caisse d'un véhicule automobile. L'écrou 12, représenté en détail à la figure 4, est un écrou métallique hexagonal conducteur d'électricité, qui est délimité par une face 15 périphérique 16 de section hexagonale, une face supérieure 18a plane et une face inférieure 18b opposée. L'écrou 12 délimite un siège annulaire 23 tronconique inférieur et un trou 20 taraudé qui est conçu pour coopérer avec un élément fileté à fixer, comme une vis par exemple. 20 A cet effet, la tôle 14 délimite un trou 21 de passage qui s'étend autour d'un axe A principal vertical. De plus, l'écrou 12 comporte trois pieds 22 de soudage saillants qui sont réalisés venus de matière avec la face inférieure 18b de l'écrou 12, et qui sont conçus pour être soudés sur une face supérieure 24a de la tôle 14. 25 Les pieds 22 de soudage sont agencés de façon régulière sur un bord périphérique de la face inférieure 18b de l'écrou 12, chaque pied 22 de soudage présentant une forme convexe bombée vers l'extérieur. Le dispositif 10 de soudage comporte une électrode supérieure 26a et une électrode 26b constituant respectivement un organe supérieur 26a de 30 soudage et un organe inférieur 26b de soudage. L'électrode supérieure 26a et l'électrode inférieure 26b présentent un potentiel électrique différent, de façon à faire passer un courant électrique à travers l'écrou 12 et la tôle 14, pour souder les pieds 22 de l'écrou 12 sur la tôle 14. 35 L'électrode supérieure 26a de soudage présente une forme globalement cylindrique qui s'étend verticalement selon l'axe A. De plus, l'électrode supérieure 26a délimite un alésage d'axe A qui forme un logement 30 débouchant axialement dans une face inférieure 32 de l'électrode inférieure 26a. Comme on peut le voir à la figure 1, la face inférieure 32 de 5 l'électrode supérieure 26a présente une forme circulaire plane qui est conçue pour coopérer en appui axial sur la face supérieure 18a plane de l'écrou 12, et qui délimite un orifice 34. A cet effet, l'électrode supérieure 26a est montée mobile axialement entre une position haute de repos (non représentée), et une 10 position basse de soudage, représentée à la figure 1, dans laquelle la face inférieure 32 de l'électrode supérieure 26a coopère avec la face supérieure 18a de l'écrou 12. A l'opposé, l'électrode inférieure 26b comporte une face supérieure 36 de support qui est en appui axial sur une face inférieure 24b de la tôle 14, 15 pour supporter la tôle 14. De plus, l'électrode inférieure 26b délimite un trou 37 qui s'étend selon l'axe A. Selon un autre aspect, le dispositif 10 comporte un pion de centrage 38 globalement cylindrique qui s'étend selon l'axe A dans le trou 37, 20 prévu à cet effet, de l'électrode inférieure 26b. Le pion de centrage 38 est monté mobile axialement, entre une position basse de repos représentée aux figures 2 et 3, dans laquelle le pion de centrage 38 est escamoté au dessous de la tôle 14, et une position haute de centrage représentée à la figure 1, dans laquelle le pion de centrage 38 25 coopère avec l'écrou 12 pour centrer l'écrou 12 sur la tôle 14. A cet effet, le pion de centrage 38 comporte un tronçon supérieur 40a, un tronçon inférieur 40b et une portion tronconique 42 intermédiaire qui est conçue pour coopérer avec le siège 23 tronconique complémentaire délimité par l'écrou 12. 30 Lorsque le pion de centrage 38 occupe sa position haute de centrage, le tronçon supérieur 40a est agencé dans le trou 20 de l'écrou 12, le tronçon inférieur 40b coopère avec le trou 21 de passage de la tôle 14 et la portion tronconique 42 coopère avec le siège 23 complémentaire de l'écrou 12. Selon un autre aspect, le dispositif 10 est conçu pour détecter si 35 l'écrou 12 est agencé sur la tôle 14 dans une position correcte, pour ne pas souder l'écrou 12 s'il est agencé à l'envers. L'écrou 12 occupe une première position correcte de soudage lorsque ses pieds 22 de soudage sont agencés vers le bas, en appui axial sur la face supérieure 24a de la tôle 14, comme on peut le voir aux figures 1 et 3. A l'inverse, l'écrou 12 occupe une seconde position incorrecte 5 lorsque ses pieds 22 sont agencés vers le haut, comme on peut le voir à la figure 2. Le logement 30 de l'électrode supérieure 26a est relié à une source d'air comprimé 44, par un conduit d'air 46, pour envoyer de l'air vers l'écrou 12. La source d'air comprimé 44 est par exemple un compresseur d'air, 10 un réseau d'air comprimé, ou tout autre moyen apte à envoyer de l'air vers l'écrou 12. Selon la figure 2, le conduit d'air 46 est raccordé à un orifice d'entrée d'air 48 qui est ménagé dans une paroi de l'électrode supérieure 26a, et qui est relié au logement 30 de l'électrode supérieure 26a. 15 Complémentairement, le dispositif 10 est équipé d'un moyen de détection 50 d'une fuite d'air, qui est ici constitué par un pressostat 50 conçu pour détecter le dépassement d'une valeur prédéterminée de pression dans le conduit d'air 46. De plus, le pressostat 50 est relié à une unité de commande 52 qui 20 est conçue pour commander l'arrêt du procédé de soudage lorsque le pressostat a détecté une chute de pression dans le conduit d'air 46, au dessous d'une valeur seuil prédéterminée. Au cours du fonctionnement du dispositif 10 de soudage, selon la figure 1, le pion de centrage 38 est entraîné vers sa position haute de centrage 25 et l'écrou 12 est agencé sur la tôle 14, autour du pion de centrage 38, par un robot par exemple. De l'air est envoyé depuis la source d'air comprimé 44, jusqu'à l'écrou 12 via le logement 30 de l'électrode supérieure 26a. Ensuite, l'électrode supérieure 26a est entraîné en déplacement 30 axiale vertical vers le bas, pour coopérer avec l'écrou 14, depuis sa position haute de repos, jusqu'à sa position basse de soudage. De même, le pion de centrage 38 est entraîné vers le bas, vers sa position basse de repos, après avoir centré l'écrou 12 sur la tôle 14, selon l'axe A. 35 Selon un premier cas de figure, représenté à la figure 2, l'écrou 12 occupe sa position incorrecte et la face inférieure 32 de l'électrode supérieure 26a est en appui axial sur les pieds 22 de l'écrou 12, de sorte que la face inférieure 32 de l'électrode supérieure 26a et la face inférieure 18b de l'écrou 12 sont en vis-à-vis et délimitent entre elles une lumière 54. L'air sous pression fuit à travers la lumière 54, comme l'illustre les 5 flèches de la figure 2. Le pressostat 50 détecte la fuite et l'unité de commande 52 arrête provisoirement le dispositif 10 de soudage pour ne pas souder l'écrou 12 dans sa position incorrecte. Ainsi, le pressostat 50 constitue un moyen de détrompage pour 10 éviter de souder l'écrou 12 dans sa position incorrecte, les pieds 22 de soudage vers le haut. Selon un second cas de figure, représenté à la figure 3, l'écrou 12 occupe sa position correcte de soudage, la face supérieure 18a de l'écrou 12 est en appui plan sur la face inférieure 32 de l'électrode supérieure 26a, de 15 sorte que l'air sous pression ne fuit pas, ou pas suffisamment pour qu'une fuite soit détectée par le pressostat 50. Selon le second cas de figure, le pressostat 50 ne détecte pas de fuite et l'écrou 12 est soudé sur la tôle 14, dans sa position correcte de soudage, par le dispositif 10 de soudage. 20 REVENDICATIONS1. Dispositif (10) de soudage pour souder un élément (12) sur une tôle (14), l'élément (12) à souder étant délimité par une face périphérique (16), une face supérieure (18a), et une face inférieure (18b) qui est réalisée venue de matière avec au moins deux pieds (22) saillants de soudage conçus pour être soudés sur une face supérieure (24a) de la tôle (14), l'élément (12) à souder étant apte à occuper une première position correcte de soudage dans laquelle les pieds (22) de soudage sont agencés vers le bas, en appui sur la face supérieure (24a) de la tôle (14), et une seconde position incorrecte dans laquelle les pieds (22) de soudage sont agencés vers le haut, le dispositif (10) comportant un organe supérieur (26a) de soudage qui est délimité par une face inférieure (32) et qui délimite un logement (30) débouchant axialement dans ladite face inférieure (32), ledit organe (26a) étant monté mobile axialement entre une position haute de repos et une position basse de soudage dans laquelle la face inférieure (32) dudit organe (26a) est conçue pour coopérer avec la face supérieure (18a) de forme complémentaire de l'élément (12) à souder, caractérisé en ce que le logement (30) de l'organe supérieur (26a) est relié à une source d'air (44) comprimé pour envoyer de l'air vers l'élément (12) à souder, et en ce que, lorsque l'élément (12) à souder occupe sa position incorrecte, la face inférieure (32) de l'organe supérieur (26a) de soudage est en appui axial sur les pieds (22) de soudage, de sorte que la face inférieure (32) de l'organe supérieur (26a) et la face inférieure (18b) de l'élément (12) à souder délimitent entre elles une lumière (54) à travers laquelle l'air envoyé fuit, et en ce que le dispositif (10) comporte un moyen de détection (50) de la fuite d'air, constituant moyen de détrompage pour éviter de souder l'élément (12) à souder dans sa position incorrecte. 2. Dispositif (10) de soudage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un conduit (46) d'air qui s'étend depuis la source d'air (44) comprimé, jusqu'au logement (30) de l'organe supérieur (26a), le moyen de détection (50) de la fuite d'air étant relié audit conduit (46) pour détecter une éventuelle fuite d'air, et en ce que le moyen de détection (50) coopère avec une unité de commande (52) pour signaler ladite fuite et pour commander l'arrêt du dispositif (10) de soudage. 3. Dispositif (10) de soudage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de détection (50) de la fuite d'air est un pressostat (50) qui est conçu pour détecter une baisse de pression dans le conduit (46) associé, caractérisant une fuite d'air. 4. Dispositif (10) de soudage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément (12) à souder est un écrou (12) hexagonal délimitant un trou (20) taraudé. 5. Dispositif (10) de soudage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tôle (12) délimite un trou (20) de passage, et en ce que le dispositif (10) comporte un pion de centrage (38) qui est monté mobile axialement entre une position basse de repos dans laquelle le pion de centrage (38) est escamoté au dessous de la tôle (14), et une position haute de centrage dans laquelle le pion de centrage (38) coopère avec l'élément (12) à souder pour le centrer sur la tôle (14). 6. Dispositif (10) de soudage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le pion de centrage (38) comporte une portion tronconique (42) qui est conçue pour coopérer avec un siège (23) tronconique complémentaire délimité par l'élément (12) à souder. 7. Dispositif (10) de soudage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un organe inférieur (26b) de soudage qui comporte une face supérieure (36) de support de la tôle (14), et qui est conçue pour coopérer avec l'organe supérieur (26a) de soudage pour faire passer un courant électrique à travers l'élément (12) à souder, pour souder les pieds (22) de soudage dudit élément (12) sur la tôle (14) associée. 8. Dispositif (10) de soudage selon les revendications 5 et 7, caractérisé en ce que l'organe inférieur (26b) de soudage délimite un trou (37) axial pour le passage du pion de centrage (38). 9. Dispositif (10) de soudage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément (12) à souder comporte trois pieds (22) de soudage qui s'étendent depuis la face inférieure (18b) de l'élément (12) à souder et qui sont agencés de façon régulière sur un bord périphérique de la face inférieure (18b) de l'élément (12) à souder. 10. Dispositif (10) de soudage selon l'une quelconque des 35 revendications précédentes, caractérisé en ce que la face supérieure (18a) de l'élément (12) à souder et la face inférieure (32) de l'organe supérieur (26a) desoudage sont chacune globalement planes et conçues pour être en appui axial l'une contre l'autre.