Brevet FR3095976A1 — publié le 20201120

Description Titre de l'invention : DISPOSITIF D'ANALYSE AUTOMATISÉE DE POINTS DE SOUDURE RÉALISÉS PAR UN APPAREIL DE SOUDAGE PAR RÉSISTANCE EN COURANT ALTERNATIF Domaine technique de l'invention 100011 L'invention concerne les appareils de soudage par résistance en courant alternatif, et plus précisément l'analyse des points de soudure qui sont produits par de tels appareils. Etat de la technique [0002] Un appareil de soudage par résistance comprend principalement des première et seconde électrodes entre lesquelles sont placées au moins deux pièces métalliques qui sont pressées l'une contre l'autre, et un circuit d'alimentation connecté aux première et seconde électrodes et délivrant un courant électrique circulant de la première électrode à la seconde électrode en traversant les pièces métalliques pour produire un point de soudure. [0003] Il est rappelé que le soudage est ici dit par résistance du fait que les points de soudure résultent de l'effet Joule (W = RI2*t, où W est le dégagement de chaleur en joules, R est la résistance électrique en ohms, I est l'intensité du courant en ampères et t est le temps en secondes). Il est également rappelé que le point de soudure est produit entre les pièces métalliques car c'est l'endroit où elles sont en contact qui offre le plus de résistance au passage du courant électrique (la résistance du circuit d'alimentation étant comparativement négligeable). [0004] Comme le sait l'homme de l'art, pour qu'un point de soudure soit produit cor- rectement entre des pièces métalliques, plusieurs conditions doivent être réunies simultanément. En effet, il faut non seulement que l'intensité du courant électrique soit temporairement comprise dans un intervalle théorique prédéfini, fonction notamment du matériau des pièces métalliques et de l'épaisseur de ces dernières, mais également que l'accostage (ou contact) des pièces métalliques entre elles soit bon et que les première et seconde électrodes soient correctement alignées. Lorsque ces conditions ne sont pas réunies simultanément, il se produit une expulsion de matière (également appelée projection de soudure) et donc le point de soudure est non conforme. [0005] Actuellement, c'est un technicien (ou operateur) qui est chargé de détecter par l'observation visuelle si les points de soudure produits entre des pièces métalliques sont conformes ou non conformes (on parle alors de « flash »). Cette détection s'avère chronophagc, fastidieuse, onéreuse et insuffisamment fiable (en raison du taux d'erreur relativement élevé et du nombre de configurations). En outre, cette détection ne peut se faire qu'en différé unc fois que les pièces métalliques d'un ensemble ont été soudées, 2 et alors même qu'un ou plusieurs autres ensembles de pièces métalliques suivants ont aussi été souciés. Dans ce cas, ces paires de pièces métalliques doivent soit être retouchées et les projections poncées, soit être mises au rebut, alors même qu'une détection précoce aurait très probablement permis de déterminer la cause des flashs (courant électrique trop élevé, mauvais accostage, ou mauvais alignement des électrodes). [0006] L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation grâce à une analyse automatisée précoce. Présentation de l'invention [0007] Elle propose notamment à cet effet un dispositif d'analyse destiné à être couplé à un (ou à faire partie d'un) appareil de soudage par résistance en courant alternatif comprenant des première et seconde électrodes entre lesquelles sont destinées à être placées au moins deux pièces métalliques pressées l'une contre l'autre, et un circuit d'alimentation connecté à ces première et seconde électrodes et délivrant un courant électrique circulant de la première électrode à la seconde électrode en traversant les pièces pour produire un point de soudure. [0008] Cc dispositif d'analyse se caractérise par le fait qu'il comprend : [0009] - un premier détecteur mesurant des premières valeurs représentatives du courant électrique délivré par le circuit d'alimentation, [0010] - un second détecteur mesurant des secondes valeurs représentatives d'une tension entre les première et seconde électrodes, et [0011] - un analyseur analysant des évolutions temporelles respectives des premières et secondes valeurs et délivrant un message signalant un point de soudure non conforme en cas de détection pendant sa production d'une évolution temporelle des premières valeurs supérieure à un premier seuil et d'une évolution temporelle des secondes valeurs supérieure à un second seuil. [0012] Ainsi, on peut désormais détecter très rapidement, de façon automatisée, la production de points de soudure non conformes afin d'en déterminer rapidement la cause, et ainsi éviter de nombreuses retouches ou mises au rebut inutiles et onéreuses. [0013] Lc dispositif d'analyse selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : [0014] - son analyseur peut déterminer des valeurs absolues des premières et secondes valeurs, puis peut soustraire systématiquement les valeurs absolues de ni'me et n+ll'ine premières valeurs successives et les valeurs absolues de et n+li'me secondes valeurs successives, puis peut déterminer parmi des premiers résultats de toutes les soustractions de valeurs absolues de premières valeurs s'il y en a un qui est supérieur au premier seuil et parmi des seconds résultats de toutes les soustractions de valeurs 3 absolues de secondes valeurs s'il y en a un qui est supérieur au second seuil. Puis, si un premier résultat supérieur au premier seuil correspond temporellement à un second résultat supérieur au second seuil, son analyseur peut délivrer un message signalant un point de soudure non conforme ; [0015] - son analyseur peut utiliser un premier seuil ayant une valeur fixe ; [0016] - en variante, son analyseur peut utiliser un premier seuil ayant une valeur variable fonction d'une première valeur moyenne des premiers résultats en présence d'un point de soudure conforme ; [0017] - son analyseur peut utiliser un premier seuil compris entre la première valeur moyenne plus 10% et la première valeur moyenne plus 20% ; [0018] - son analyseur peut utiliser un second seuil ayant une valeur fixe ; [0019] - en variante, son analyseur peut utiliser un second seuil ayant une valeur variable fonction d'une seconde valeur moyenne des seconds résultats en présence d'un point de soudure conforme ; [0020] - son analyseur peut utiliser un second seuil compris entre la seconde valeur moyenne plus 50% et la seconde valeur moyenne plus 90%. [0021] L'invention propose également un appareil de soudage par résistance en courant al- ternatif comprenant des première et seconde électrodes entre lesquelles sont destinées à être placées au moins deux pièces pressées l'une contre l'autre, un circuit d'alimentation connecté à ces première et seconde électrodes et délivrant un courant électrique circulant de la première électrode à la seconde électrode en traversant ces pièces pour produire un point de soudure, et un dispositif d'analyse du type de celui présenté ci-avant. Brève description des figures [0022] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et du dessin annexé, sur lequel : [0023] [fig.1] illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple d'appareil de soudage par résistance en courant alternatif auquel est couplé un exemple de réalisation d'un dispositif d'analyse selon l'invention. [0024] W8.21 illustre schématiquement un exemple de diagramme d'évolution temporelle de premières valeurs lors de soudages de pièces, et [0025] [fig.3] illustre schématiquement au sein d'un diagramme les évolutions temporelles de secondes valeurs lors de soudages de ces mêmes pièces, respectivement en l'absence de flash (cl) et en présence de flash (c2). Description détaillée de l'invention 100261 L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif d'analyse DA destiné à être couplé à un appareil de soudage par résistance AS en courant alternatif, afin d'analyser de façon automatisée la conformité des points de soudure produits entre des pièces métalliques pour les souder l'une à l'autre. [0027] Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que les pièces mé- talliques devant être soudées entre elles sont des plaques de tôle (par exemple en acier). Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de pièce métallique. Elle concerne en effet toutes pièces métalliques comportant respectivement des parties pouvant être pressées étroitement l'une contre l'autre [0028] Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que les pièces (métalliques) soudées sont destinées à constituer des éléments, ou faire partie d'éléments, de véhicules, éventuellement de type automobile. Mais l'invention n'est pas limitée à cette application. En effet, les pièces (métalliques) soudées peuvent faire partie de n'importe quel système, appareil, véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial) ou aérien), installation, (y compris industrielle), ou bâtiment. [0029] On a schématiquement représenté sur la figure 1 un exemple d'appareil de soudage par résistance en courant alternatif AS auquel est couplé (éventuellement temporairement) un exemple de réalisation d'un dispositif d'analyse DA selon l'invention. [0030] Par exemple, la fréquence du courant alternatif peut être égale à 50Hz. Mais il ne s'agit que d'un exemple de fréquence purement illustratif. [0031] Cet appareil (de soudage par résistance en courant alternatif) AS comprend notamment des première El et seconde E2 électrodes et un circuit d'alimentation CA. Au moins deux pièces à souder (et éventuellement trois ou quatre) sont destinées à être placées entre ces première El et seconde E2 électrodes en étant pressées l'une contre l'autre dans une zone de soudage ZS. Le circuit d'alimentation CA est connecté aux première El et seconde E2 électrodes et agencé de manière à délivrer un courant électrique circulant de la première électrode El à la seconde électrode E2 en traversant les pièces pour produire un point de soudure lorsque ces première électrode El à la seconde électrode E2 sont correctement alignées l'une par rapport à l'autre. [0032] Comme illustré sur la figure 1, un dispositif d'analyse DA, selon l'invention, comprend un premier détecteur D1, un second détecteur D2, et un analyseur AM. [0033] Le premier détecteur Dl est agencé de manière à mesurer des premières valeurs vi représentatives du courant électrique qui est délivré par le circuit d'alimentation CA. Il délivre donc sur sa sortie des mesures de premières valeurs représentatives du courant électrique traversant les pièces au niveau du point de soudure. [0034] Par exemple, le premier détecteur Dl peut comporter un tore installé sur la pince de soudage et délivrant des premières valeurs vi sous la forme d'une tension comprise, par exemple, entre 0 V et 10 V. [0035] Le second détecteur D2 est agencé de manière à mesurer des secondes valeurs v2 re- présentatives de la tension entre les première El et seconde E2 électrodes. Il délivre donc sur sa sortie des mesures de secondes valeurs représentatives de la tension régnant entre les pièces au niveau du point de soudure. [0036] Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 1, une partie des premier Dl et second D2 détecteurs peut être logée dans un boîtier BM dont les entrées n'ont plus qu'à être couplées via des câbles électriques au circuit d'alimentation CA en des endroits appropriés (par exemple au niveau de son bloc d'alimentation en courant électrique et au niveau de deux zones interconnectant électriquement et respectivement ce bloc aux première El et seconde E2 électrodes). [0037] L'analyseur AM est couplé aux premier D1 et second D2 détecteurs et est agencé de manière à analyser des évolutions temporelles des premières vl et secondes v2 valeurs mesurées. En d'autres termes, il (AM) analyse le courant électrique mesuré (représenté par les premières valeurs v1) en fonction du temps et la tension mesurée (représentée par les secondes valeurs v2) en fonction du temps. Ces analyses sont destinées à induire la délivrance d'un message signalant un point de soudure non conforme en cas de détection pendant sa production d'une évolution temporelle des premières valeurs vl supérieure à un premier seuil sl et d'une évolution temporelle des secondes valeurs v2 supérieure à un second seuil s2. [0038] Il a en effet été observé lors d'analyses des premières vl et secondes v2 valeurs en courant alternatif que chaque fois qu'une projection de soudure (ou flash) survenait, l'intensité du courant électrique traversant les pièces augmentait significativement et la tension aux bornes de ces pièces diminuait significativement. Par conséquent, lorsque les deux conditions précitées sont satisfaites simultanément, on est sûr qu'une projection de soudure (ou flash) est survenue. [0039] Grâce à l'invention il est désormais possible de détecter très rapidement (possiblement quasiment en temps réel si on le souhaite de façon automatisée, la production de points de soudure non conformes afin d'en déterminer rapidement la cause (courant électrique délivré par le circuit d'alimentation CA trop élevé pour les pièces et/ou différent de ce qui a été programmé pour le soudage en courant alternatif, mauvais accostage des pièces, ou mauvais alignement des première El et seconde E2 électrodes), pour éviter de nombreuses retouches ou mises au rebut inutiles et onéreuses. De plus, l'analyse étant désormais physique et non plus visuelle, elle est beaucoup plus fiable, beaucoup plus rapide et beaucoup moins onéreuse. [0040] Afin de réaliser ses analyses l'analyseur AM peut, par exemple, procéder comme indiqué ci-après. [0041] Le courant de soudage étant alternatif, l'analyseur AM peut analyser les évolutions respectives des premières vl et secondes v2 valeurs en commençant par prendre leurs valeurs absolues, puis en soustrayant de façon systématique les valeurs absolues des n ièmc et n+ 1 ibme premières valeurs vl successives et les valeurs absolues des nibmc et n+1 6 secondes valeurs v2 successives. Puis, l'analyseur AM peut déterminer parmi les premiers résultats de toutes les soustractions de valeurs absolues de premières valeurs vl s'il y en a un qui est supérieur au premier seuil sl . De même, l'analyseur AM peut déterminer parmi les seconds résultats de toutes les soustractions de valeurs absolues de secondes valeurs v2 s'il y en a un qui est supérieur au second seuil s2. Si un premier résultat supérieur au premier seuil sl correspond temporellement à un second résultat supérieur au second seuil s2, c'est que l'on vient de réaliser un point de soudure non conforme. Par conséquent, l'analyseur AM va délivrer un message signalant un point de soudure non conforme. [0042] Le premier seuil sl peut être une valeur fixe, ou bien une valeur variable fonction d'une première valeur moyenne vml des premiers résultats en l'absence de flash (et donc en cas de point de soudure conforme). [0043] Dans la seconde alternative, le premier seuil sl peut, par exemple, être compris entre la première valeur moyenne mil plus 10% et la première valeur moyenne vm1 plus 20% (soit vm1 + 10% REVENDICATIONSDispositif d'analyse (DA) pour un appareil de soudage par résistance en courant alternatif (AS) comprenant des première (El) ) ct seconde (E2) électrodes entre lesquelles sont destinées à être placées au moins deux pièces métalliques pressées l'une contre l'autre, et un circuit d'alimentation (CA) connecté auxdites première (El) ) et seconde (E2) électrodes et délivrant un courant électrique circulant de ladite première électrode (El ) à ladite seconde électrode (E2) en traversant lesdites pièces pour produire un point de soudure, caractérisé en ce qu'il comprend i) un premier détecteur (Dl) mesurant des premières valeurs représentatives du courant électrique délivré par ledit circuit d'alimentation (CA), ii) un second détecteur (D2) mesurant des secondes valeurs représentatives d'une tension entre lesdites première (El) et seconde (E2) électrodes, et iii) un analyseur (AM) analysant des évolutions temporelles respectives desdites premières et secondes valeurs et délivrant un message signalant un point de soudure non conforme en cas de détection pendant sa production d'une évolution temporelle desdites premières valeurs supérieure à un premier seuil et d'une évolution temporelle desdites secondes valeurs supérieure à un second seuil. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit analyseur (AM) détermine des valeurs absolues desdites premières et secondes valeurs, puis soustrait systématiquement les valeurs absolues de enie et n+lièmc premières valeurs successives et les valeurs absolues de nièmc et n+lièmc secondes valeurs successives, puis détermine parmi des premiers résultats de toutes les soustractions de valeurs absolues de premières valeurs s'il y en a un qui est supérieur audit premier seuil et parmi des seconds résultats de toutes les soustractions de valeurs absolues de secondes valeurs s'il y en a un qui est supérieur au second seuil, puis si un premier résultat supérieur au premier seuil correspond temporellement à un second résultat supérieur au second seuil, ledit analyseur (AM) délivre un message signalant un point de soudure non conforme. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit analyseur (AM) utilise un premier seuil ayant une valeur fixe. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit analyseur (AM) utilise un premier seuil ayant une valeur variable fonction d'une première valeur moyenne desdits premiers résultats en présence d'un 9 point de soudure conforme. [Revendication 5] Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit analyseur (AM) utilise un premier seuil compris entre ladite première valeur moyenne plus 10% et ladite première valeur moyenne plus 20%. [Revendication 6] Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en cc que ledit analyseur (AM) utilise un second seuil ayant une valeur fixe. [Revendication 7] Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en cc que ledit analyseur (AM) utilise un second seuil ayant une valeur variable fonction d'une seconde valeur moyenne desdits seconds résultats en présence d'un point de soudure conforme. [Revendication 8] Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit analyseur (AM) utilise un second seuil compris entre ladite seconde valeur moyenne plus 50% et ladite seconde valeur moyenne plus 90%. [Revendication 9] Appareil de soudage par résistance en courant alternatif (AS) comprenant des première (El) et seconde (E2) électrodes entre lesquelles sont destinées à être placées au moins deux pièces pressées l'une contre l'autre, et un circuit d'alimentation (CA) connecté auxdites première (El) et seconde (E2) électrodes et délivrant un courant électrique circulant de ladite première électrode (El) à ladite seconde électrode (E2) en traversant lesdites pièces pour produire un point de soudure, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif d'analyse (DA) selon l'une des revendications précédentes.