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" Perfectionnements aux dispositifs de commande auto matique pour les appareils de soudure électrique à arc et pour d'autre application analogues ". la présente invention concerne particulièrement les machines automatiques de soudure à arc;, machines dont le fonctionnement convenable dépend dans une for- te mesure de la commande précise de la longueur de l'arc, c'est-à-dire de la distance entre la pointe de ltélectrode et le travail. Les machines automatiques de soudure à arc présentent jusqu'à présent des incon- vénients qui ont limité leur emploi, ces inconvénients étant dus principalement à la nature compliquée et délicate des dispositifs pour régler et commander la longueur de l'arc, dispositifs qui, étant de fonctionne- ment peu sur, ont fréquement provoqué, des soudures défectueuses.
Pour ces raisons', la sonore électrique à arc s'effectae en grande partie avec manipulation de l'électrode à la main, mais ce réglage de la longueur de l'arc à la main manque, de la continuitéet de l'uni formité essentielles pour la production d'une soudure parfaite, même avec un opérateur très expérimenté et les imperfections qui en résultent rendent le travail
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défectueux et dans beaucoup' de cas inutilisables .
La difficulté de maintenir la longueur correcte de l'arc pendant toute 1* opération de soudure, est due principalement au fait qu'il se forme un cratère ou une cavité de profondeur variant continuellement en- dessous de la pointe.de l'électrode, tandis que d'autre part l'électrode forme ou projette des particules de métal fondai ce qui a pour résultat que la longueur de l'arc varie continuellement et que le voltage et l'ampèrage du.
courant passant dans l'arc sont soumis a des changements momentonnés continuels entre les limites extrêmes permesises pour le maximum et le mini- mum
On a déjà proposé, dans les machines automatiques à soudure par arc, de surmonter ces difficultés en faisant avan cer automqtuquement l'électrode vers le travail au moyen de galets d'avancement appropriés actionnés par un moteur électrique dont 1* induit est mis en con- nexion entre les bornes de l'arc de .soudure de façon que' la vitesse du moteur et par conséquent la vitesse d avancement de l'électrode augmentent lorsque le voltage dans l'arc augmente par suite de l'accroissement de lon- gueur de l'are tandis que la vitesse d'avancement du moteur diminue lorsque ,
le voltage s'abaisse par suite du raccourcissement de l'arc. Tandis que l'indit du moteur d'avancement était relié au circuit de soudure ou de l'arc qui varie continuellement de voltage com- me on l'a dit précédemment, il a jusqu'à présent été jugé nécessaire, dans les machines du type indiqué, dtexciter les champs du moteur d'avancement au moyen d'une source de potentiel constant et dans ce but on a' introduit an circuit secondaire ou. à potentiel cons- tant, relié aux enroulements de champ du moteur dtavan-
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cément.
Z'appareil a ainsi été rendu excessivement com- pliqaé, coûteux et peu sûr par l'introduction, dans ce circuit de champ ou circuit à potentiel,constant, de différents dispositifs électriques tels*que des relais,
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des rhéostats,. des résistances, etc., qui oufx été in- troduits dans le circuit dtexeitatiori des champs pour produire la commande automatique désirée du moteur
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d'avancement et de la longueur de 1 arc .
L'un des buts de la présente invention est d'éli-
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miner entièrement;' ce' bircuit secondaire ou à poten- tiel constant et les divers dispositifs électriques as- sociés à ce circuit et reliés à l'enroulement de champ
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dtan moteur de commande de lf avancement de ltêlectrode, ainsi qatil a. été mentionné ci-dessus, et de rendre ainsi làppareil 'beaucoup plus simple et moins coûteux de construction et plue sur et efficace de .fonctionne- ment.
Pour atteindre ces buts, on relie à la fois l'en roulement d'induit et l'enroulement de .champ du moteur
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de commande de l'avancement de ltélevtrode directement en série avec le circuit [de soudure ou de'lraru, de façon que les fluctuations du courant dans Itarc se communiquent .s la fois à l'enroulement drinduit et à Itenrouleiïient de champ du. moteur ce qui élimine com- plètement le circuit secondaire ou à potentiel constant pour exciter le champ du moteur et permet de supprimer aussi les différents accessoires électriques compli-
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qués et délicats qui oint jusqu à présent été introduits dans ce circuit de champ.
En montant ainsi directement le champ aussi 'bien que l'induit du moteur de commando
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de l'avancement dans le circuit de soudage à voltage variable, on a trouvé par expérience qu.'on.obtient des . avantages importants résidant dans la plus grande sim- plicité, la rédaction des frais de fabrication, une
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plus grande sécurité et un meilleur rendement.
Lorsqu'on monte le champ et l'induit du moteur de commande de l'avancement en série avec le circuit de soudure ou de l'arc, comme on l'a mentionné plus haut, le moteur est amené à répondre de façon précise à la
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variation de longueur de 1 l'are en tournant à des' vites- ses qui sont en rapport direct avec la tension moyenne
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du voltage, le poids de l'induit du moteur e,t son ac- tion centrifuge ayant une intensité suffisante pour ré- sister effectivement aux changements de vitesse rapides provoqués dans 10-moteur par les variations continu.elles
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on les fluctuations da voltage dans l'arc.
Un avance- ment doux et continûment uniforme de 1 t électrode et par conséquent la conservation de la longueur d'arc correc- te sont ainsi assurés.
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Il va de soi que le mécanisme d'avancement de 1 t é- lectrode qui est commandé automatiquement par le moteur'
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électrique monté dans le circait de soudure de la maniè- re' indiquée ci-dessus peut être de n'importe quelle na- tare appropriée.
Ce mécanisme devancement peut compren- dre par exemple des galets devancement ou des organes
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équivalents dentinés à êltre actionnés directement par le moteur ou. bien les galets devancement peuvent être actionnés par un moteur d'avancement séparé recevant du
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coarant d'une manière réglée par le moteur signalé en premier lieu ou le moteçzr de commande. Suivant une va- riante, le mécanisme d'avancement de l'électrode peut consister en an appareil devancement hydraulique ou actionné par un fluide, qui assure un avancement doux
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et ininterrompu. De plusj li électrode peat avoir la forme d'une tige rectiligne ou être du type à fil con-
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tinu enroalé.
Une autre caractéristique \,', importante de 1 t inver
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tion consiste à disposer en combinaison avec on moteur électrique pour régler l'avancement de l'électrode de la manière ci-dessus, un régulateur centrifuge qui est actionné par ce moteur dé façon que son mouvement subis- se des fluctuations ou des variations en concordance avec les fluctuations ou les variations du voltage du courant traversant l'arc. Par l'emploi de ce régula- teur, le mouvement rotatif variable du moteur est trans- formé en un' mouvement de va-et-vient. qui varie de façon correspondante et qui peut , à son tour.
être appliqué directement à la commande du mécanisme d'avancement de l'électrode, par exemple à l'ouverture et à la fer- meture' d'une soupape d commande d'un fluide qui règle l'avancement de l'électrode par rapport au travail. Ce- ci peut se faire avantageusement en reliant un levier d'ouverture et de fermeture de cette soupape à une piè ce à mouvement de va-et-vient du régulateur centrifuge,
La pièce à mouvement de va-et-vient du régulateur centrifuge peut également être reliée à fin levier com- mandant un rhéostat destiné à régler le courant passant dans un moteur séparé d'avancement de l'électrodequi peut être relié par. une transmission appropriée au ga- let ou. aux organes analogues d'avancement de l'électro- de .
Pour que l'invention puisse être mieux comprise ' elle va être décrite à l'aide des dessins annexés qui doivent tre considérés en même temps que la présente spécification
Les fig 1 et ?. montrent des/schémas de connexion représentant des moyens différents de monter un moteur de commande de 1* avancement de l'électrode dans le cir cuit d'un arc de soudure conformément à la présente in- vention. Sur- ces figures, des flèches ordinaires sont
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employées pour indiquer le trajet du courant avant que, l'arc de soudure se soit formé tandis que des flèches
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empennées indiquent ledtrajet du courant 1 ors q.ue . l'arc s'est formé et que l'opération de soudure est en train.
La fig. 3 montre une forme de réalisation du dis-
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positif de commande éleetro-mécanisqae dans lequel un régulateur centrifuge est 'accouplé à un moteur électri- que de commande qui actionne le régulateur et est monté dans le circuit désiré, la pièce à mouvement alternatif du régulateur étant représentées rattachée à une soupa- pe de réglage d'un fluide.
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Les figt 4t5 et 6 sont des vues se mi¯ schématique s montrant différentes applications de la commande à mo teur électrique et à régulateur centrifuge, représentée à la fig. 3, pour régler automatiquement l'avancement
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d'une électrode conformément aux fluctuations se pmodui- sant dans le circuit d'un arc électrique. lies mêmes chiffres de référence sont employés
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dans la description et aux dessins sur toutes les figu- ras pour désigner des pièces analogues ou équivalentes
On voit plus particulièrement à la fig.
1 en 3 et 3 des qui sont, reliés respectivement à l'é lectrode 4 et à la pièce à traiter 6, l'endroit de l'arc de soudure étant indiqué en 5. le chiffre 7 dési- gne le moteur de commande de l'avancement de l'électro- de, moteur dont le champ est monté en série avec l'arc 5 par un conducteur 8 relié au conducteur 3 tandis qu'un conducteur 9 part de l'induit du moteur. Ce con-
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ducteur1 9 peut être relié à an rhéostat ou à une résis- tanuo 11 réglable à la main, au moyen claquol on peut rôolor h la main. la vitesse moyenne da moteur, . part 1* influe nue dea fluctuations produites dans le circuit do ltf-iro diz so1(laret ocime on l'a expliqllô prooodQmmont.
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En. agissant sur ce rhéostat ou cette résistance 11, on peut régler l'avancement de l'électrode de façon qu'il corresponde qu degré plus ou moins intense de. fusion nécessaire de l'électrode, conformément à l'empérage déterminé du courant employé; en d'autres termes, lors- que l'ampérage augmente, le degré de fusion augmente aussi et la vitesse du, moteur 7 doit être augmentée pour répondre à la plus grande consommation d'électrode.
Grâce à l'emploi d'an rhéostat ou d'une résistance ac- tionné à la maint comme on l'a mentionné ci-dessus, cette vitesse du 1 moteur peut être réglée ou fixée sai- vant les 'besoins, tout-à-fait en dehors de la commande automatique de la vitesse d'avancement" en conformité à avec les variations de voltage à 1 tare.
Le rhéostat on la résistance 11 réglable à la main peut être relié par un conducteur 12 à une résistance fixe 13 d'où an conducteur 14 aboutit à un conducteur 15 qui est relié, avec le conducteur 3 à une source appropriée de puissance électrique.
Un circuit de dérivation commandant un aimant de relais est incorporé dans la disposition qui précède pour détourner une partie du courant venant du circuit principal d'arc de soudure par le moteur ?-lorsque l'arc s'est formé. Un conducteur 17 peut être mis en connexion entre une borne de la bobine du relais et le conducteur 2 tandis qu'un conducteur 18 s'étend entre l'autre bor ne du. relais et le conducteur 14 Le conducteur 18 est relié à l'armature 19 du relai 16 et lorsque ce dernier'est excité par l'amorçage ou la formation de l'arc en 5, l'armature 19 ferme un circuit par un con- ducteur de dérivation 21 qui est relié au conducteur 12.
Une résistancefixe 22 peut être interposée dans le conducteur 2 entre les points ou se rattachent à
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celai-ci les conducteurs 14 et 17 de façon à détour* ner le courant du. conducteur 2 vers le relai 16 lors- que le circuit de soudure est fermé par la formation de larc.
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La fi g. 2 montre u.n mode différent de montage pour
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relier le champ et lr3.nduü du. moteur 7 de commande de 1 'avancement de l'électrode en série avec l'arc de sou dure et pour faire fonctionner le relais en question de façon à fermer le circuit de dérivation lorsque l'arc s'est formé.
Dans ce mode de montage la résistance 22
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représentée à la 'ig., 1 est supprimée, les différentes autres pièces étant indiquées par les mêmes chiffres de référence que les pièces correspondantes de la fig. 1.
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Avant la formation oa Itairlorçage de l'arc , le cota- rant ;passe par les conducteurs 3 et 8 dans le moteur 7 à enrobements en série, puis de là par le conducteur 9 dans la résistance variable 11 qui est réglée de
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façon à donner la vitesse moyenne désirée :pour le fonct- tionnement du moteur.
De cette résistance 11, le cou
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rant passe par le conducteur 13 j la résistance fixe 15 et le. condactear 14 au conductear de retour oa négatif 15, comme l'indiquent les flèches ordinaires ou non empennées aux fig. 1 et 2
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Lorsque Ifarc 3 sest formé, le courant j détourné; par la résistance 13, stécoule entre les bornes de Itare. formées par la pièce traitée 6 et ltêlectrocle 44 pour passer ensuite dans le condatel.lr Zt de là par il 'électro-aimant ou le relais 16 et le conducteur 18 vers le conducteur de:retour 1&..
Ceci provoque l tex- citation du relais 16 qui forme son armature 19 de sor te que cette partie du courant passe par le conducteur
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de dérivation Zli la résistance réglable 11 et le motefr de commande 7-pour. revenir au conducteur 3, la résis-
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tance 13 empêchant le courant de passer par le conduc teur14 au conducteur de retour 15.
.Les. fluctuations dans la longueur de- l'arc en 5 et les fluctuations qui en résultent dans le voltage du Courant passant dans le circuit de soudure sont ain- si immédiatement communiquées au moteur de commande 7, ce qui provoque automatiquement une augmentation ou une diminution de la vitesse d'avancement de l'électro- de suivant les besoins, ainsi que cela sera expliqué plus en détails dans la suite.
Comme on l'a mentionné prédement le moteur ? 7 de commande de l'avancement de l'électrode,rayant son chaup et son Induit montés en série avec l'arcade soudure peut, si on le désire. être employé pour actionner le mécanisme devancement de l'électrode tel que par exem- ple les galets 26 qui coopèrent pour l'avancement et sont indiqués aux fig 4 et 6.
Soutes les fluctuations dans le courant passant dans le circuit de larc de sou- dure sont ainsi communiques au, moteur 7 de sorte que la vitesse d'avancement de l'électrode varie ..en syn- ' chronisme avec les variations de longueur de l'arc de soudure 5
Four assurer toutefois une commande plus sensible de l'avancement de l'électrode, il est préférable qu.e le moteur de commande 7' au lieu. d'actionner le mécanis- me d'avancement, soit utilisé seulement pour commander oa régler la vitesse de fonctionnement da mécanisme d'avancement de l'électrode., suivant les fluctuations de la longueur de l'arc.
On peut employer dans ce but un moteur 7 de puissance et de poids baacuoup moindres et de plus grande sensibilité, ce moteur relativement petit étant monté en série avec l'électrode ou.l'arc de soudure comme on l'a dit précédemment.
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En combinaison, avec le moteur 7, on emploie un régulateur centrifuge indiqué d'unie manière générale
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en 27 aux fig. 3. à 6. a, tige 28 de ce régulateur est accomplie en 29 à l'arbre du moteur et le collier à mou- - vement alternatif 31 du régulateur peut être relié de façon flexible à un collier fixe ou à un organe analo-
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gue 32 par des moyens appropriés, par exemple des bras élastiques 33 portant les poids usuels 34 en un point intermédiaire de leur longueur.
Un manchon 35 se mou vant avec le collier 31 à mouvement alternatif peut on*-
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tourar, la tige 28 du régulateur comme on la représen- té, en vue de limiter le mouvement de rentrée dtz col- lier z ,Lorgan<3 31, à mouvement alternatif, du régulateur centrifuge est relié de façon non rigide, ex Zot à un organe de commande tel qu'un- levier 36 au moyen duquel le mouvement de va-et-vient de lorgane 31 sous l'ac tion des variations de vitesse du moteur 1'7 par suite des fluctuations de la longueur de ltarc est- transmis à un dispositif de réglage conjugué, pour régler le fonc tionnement du mécanisme d'avancement de l'électrode* Comme on le voit par exemple à la fig.
4, cet appareil
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de réglage peut consister en clin rhéostat ou en "Une ré s istance variable 38 clo-il aa moyen du levier 36 action- né par le régulateur centrifuge, règle ltarrivée du coa- rant à un moteur électrique séparé et plus grand 39 qui peut être monté dans un circuit électrique indépen- danti indiqué en 42 et est destiné à actionner les ga-
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lets devancement rez6 par lf intermédiaire d'engrenages réducteurs indiqués d'une manière générale en 41
Il va de soi qu'en employant un moteur d'avancement séparéou indépendant tel que 39 pour actionner le mé- canisme d'avancement de 1* électrode,
ce moteur étant commandé par le régulateur centrifuge 27 et le moteur
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de commande 7 qui est Introduit dans' le 0 irul.lit de 1''arc- de soudure, on obtient une commande automatique extrê- mement sensible en concordance avec les fluctuations du courant dans le circuit de soudure de qui donne la certitude que la -quantité convenable d'électrode est déplacée vers l'avant conformément aux besoins de larc. lorsqu'on emploie des dispositifs actionnés par un fluide pour faire avancer lélectrode,
lforgane ou le
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levier d'actionné ment Bq qui est relié aa régulateur centrifuge 27 actionne par le moteur peut être employé pour actionner un-appareil de réglage consistant en une soupape 46 de réglage du. fluide, intercalée dans un tuyau 47 d'amenée de fluide, comme onle voit aux fig.
,3 et 5. Ce tuyau d'amenée de fluide peut aboutir à un cylindre hydraulique 48 dans lequel se meut un pis- ton 49 le mouvement du. piston dans le cylindre 48 sous l'influence du. fluide sous pression introduit par le tuyau. 47 étant employé pour faire avancer vers la piè ce à travailler 6, comme on l'a indiqué dans le brevet
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belge 333.313 du 19 décembre 19Ë4, an porte-électrode 51 portant 1* électrode bzz Si on le désire. le moteur 7 de Commande de .avancemant et les pièces associées à ce moteur peuvent aussi servir à régler le mouvement de circulation de la pièce à traiter 6 en concordance
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avec l'avancement de Iféleotrode.
Dans ce but, on peut employer des appareils dü genre de ,0e us indi- qués dans un brevet antérieur da même înventouz,, La pièce à traiter' est placée sur' an chariotmobile 52 mon- té sur roue et capable de se déplacer sur des voies ou
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des rails révo.s dans une charpente appropriée 53.
Le chariot 5Z peut être relié à un lien flexible 54 qui passe autour d'an abra au due poulie 57 portant une poulie conique 58 et'est'relié/en 59 au piston 49
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Un second lien flexible 61 peut être enroulé autour de la poulie conique 58 qui- est munie d'un certain nombre de rainures circonférieurtielles 60 de diamètres diffé- rents pour recevoir ce second lien dont une extrémité est reliée au porte-électrode 51 tandis que l'autre extrémité porte un poids 62 En vue*de régler la vitesse d'avancement de lélectrode, par rapport à la.vitesse du mouvement transversal du chariot 52 de la pièce, la partie enroulée du; lien 61 peut être placée dans différentes rainures 60 de la poulie conique 58.
Suivant la 'forme de réalisation représentée à la fig. 6 qui représente également un mécanisme d'avance ment de l'électrode actionné par un fluide, le moteur de commande 7 de l'avancementmonté dans le circuit de l'aire de soudure comme précédemment, est accouplé au régalateur centrifuge 31 relié à un levier de commande 36 comme on l'a indiqué plus haut. D ans cette forme de réalisation, toutefois, le levier 36 est employé pour actionner la soupape 46 qui règle l'admission du fluide sous pression dans une. turbine ou une machine équivalen te 63 qui, peut être reliée par une transmission appro- priée, indiquée en 41, à deux galets 26 d'avancement de ltélectrode.
Dans cet exemple cornue dans les formes de réalisation décrites précédemment, le moteur de comman- de de l'avancement 7 exerce une influence directe de commande sur la vitesse 'avancement de l'électrode , suivant les variations de la longueur de 1 tare et les fluctuations correspondantes du courant passant dans le circuit de l'are circuit qui contient le mo- teur.
En dehors de son application aux appareils de soudure électrique à arc, décrits ci-dessus, le mouve- ment alternatif variable produit par le régulateur cen- trifuge en concordance avec les variations de voltage
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d'un courant électrique peut être appliqué à on grand nombre d'autres buts par exemple au fonctionnement de fours électriques ou d'appareil analogues dans les- quels il faut maintenir un arc de longueur correcte ou déterminée. De même lorsque des voltages variables d'un courant électrique doivent être enregistrés, le régulateur centrifuge peut être relié à an mécanisme enregistreur approprié.
Le régulateur centrifuge peut aussi être employé pour actionner différents .autres dis- positifs mécaniques ou électriques, par exemple des sélecteurs, des commutateurs, des rhéostats ou des or- ganes équivalents au moyen desquels les mouvements produits par le régulateur en concordance avec les fluctuations de courant passant dans le moteur peu- vent être communiqués ou appliqués dans un ordre de suc cession correspondant, à l'instrument ou au dispositif désiré.. 1
R E V E N D C A T I O NS
1.
Perfectionnements aux dispositifsde commande automatique pour les appareils électriques de soudure à arc, dans lesquels un moteur électrique est monté dans le circuit de soudure pour commander automatique- ment 1* avancement de 1* électrode vers la pièce traitée, caractérisés en ce que les enroulements de champ et l'anduti de ce moteur sont à la fois montés en série aveu les bornes de l'arc; de soudure.