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"MACHINE AUTOMATIQUE DE SOUDURE A L'ARC"
On sait que le bon fonctionnement d'une maohine au- tomatique pour la soudure à l'arc dépend essentiellement de la régularité devancement du fil métallique formant électrode, ainsi que des facilités damorçage de l'arc,
La machine de soudure automatique à l'arc qui fait 1* objet de l'invention est caractérisée précisément en ce quelle permet une grande rapidité de réamorçage et une régularité par- faite de la longueur de l'arc, en cours de soudure.
Le régime de soudure, pour un arc normal, dans une ma- chine automatique, correspond à une tension, aux bornes de 18 volts environ, soit environ 2 m/m à 2 m/m 5 de longueur d'arc.
Les facteurs qui agissent sur la longueur de l'arc
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de soudure sont très variables et,, même en ne tenant compte que des irrégularités de la pièce à souder, il est évident que le fil doit être amené à une vitesse variable, dans le but de compenser ces irrégularités et de conserver une longueur d'arc aussi constante que possible.
On rappelle qu'il existe actuellement certains dispo- sitifs agissant, à cet effet, sur la vitesse du moteur d'en- traînement du fil électrode.
Le dispositif auto-régulateur de la machine automatique de soudure à l'arc, conforme à l'invention, est, au contraire, carac- térisé par le fait que la vitesse du système moteur reste constante et que le fil électrode se trouve amené à une vitesse moyenne: légè- rement supérieure à la vitesse moyenne d'avancement réellement né- cessaire pour l'alimentation de l'arc. Il est prévu un dispositif régulateur qui, lorsque l'arc de soudure'tend à se raccourcir exces- sivement, et que l'électrode risque de toucher la pièce, détermine des arrêts de l'avancement de l'électrode, des ralentissements et marne des renversements de marche.
La fréquence ou la durée de ces arrêts, ralentissements, ou renversements, est fonction de la plus ou moins grande consommation de fil électrode pour un réglage déterminé de la machine, et, également, fonction de la régularité de la ligne. de soudure.
Les montages et mécanismes auto-régulateurs qui font l'objet de l'invention sont représentés sur les figs. 1 à 3 du dessin annexé.
La fig. 1 montre une première forme d'exécution dans laquelle la régulation est obtenue par suppressions intermit- tentes de l'avancement du fil.
La fig. 2 montre une variante dans laquelle la régula- tion est effectuée par une combinaison d'interruptions et de ren- versements de marche.
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La fig. 3 est un perfectionnement consistant en un changement de vitesse permettant de modifier sensiblement, pour une machine donnée, la vitesse devancement de l'électrode selon sa nature @ ou son diamètre.
Enfin, la fig. 4 représente un dispositif d'amorçage de l'are, qui @ être combiné avec l'un des systèmes des f igs. 1 et 2.
La fig. 5 correspond à la précédente sauf une modifi- cation du mode d'entraînement du fil.
Avec référence à la fig. 5, le fil électrode 1 est placé sur un touret 2 et est tiré par deux galets entraîneurs 3-3 vers le point 4 d'utilisation de l'arc de soudure pour le travail sur la pièce 5. A cet effet, le moteur 6 porte un pignon 7 qui engrène avec une roue dentée 8. Sur le coté de la roue dentée se trouve placé un disque 9 qui porte un mane- ton 10 servant d'articulation à une biellette, ou cliquet de poussée, 11. A chaque, rotation du maneton, la biellette 11 fait avancer d'une dent la roue à rochet 12, avec laquelle son bec se trouve en prise. la roue à rochet 12 attaque l'un des galets entraîneurs 3 par l'intermédiaire d'un train réducteur convenable figuré sohématiquement en 13-13.
On voit que, la vitesse du moteur 4 étant réglée, le fil sera avancé par petits déplacements successifs, d'autant plus rapides que le moteur tournera plus vite.
En combinaison avec ce mécanisme d'avancement, il est prévu un système de relais, contrôlé par la tension aux bor- nes de l'arc et qui agit pour arrêter le mécanisme à des instants déterminés et pendant des durées très brèves. Ainsi se trouve compensé l'excès de la vitesse moyenne d'avancement du fil sur la vitesse moyenne réellement nécessaire à lali- mentation de l'arc.
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Pour établir ce système de relais, on considère que la tension à vide aux bornes du circuit de soudure est de 40 à 50 volts, alors qu'elle ntest que de 18 à 25 volts en régies de travail. Il est conau, en outre, que la tension aux bornes de l'arc est proportionnelle à la longueur de ce dernier et l'on peut estimer que la valeur de cette tension est de 25 volts pour un arc de 5 m/m, et de 18 volts pour un arc de 3 m/m.
Sur la lige 1, le relais 14 est à double effet; sous une tension de 45 à 50 volts, son plongeur 15 est souleva et dégage à ce moment le contact 16, en coupant le circuit du moteur 6, commandant l'avancement du fil, et du moteur 17 assurant le déplacement longitudinal relatif du fil électrode par rapport à la pièce à souder 5. Cette position du plongeur 15 correspond à la marche à vide ce la machine.
En régime de soudure, la tension aux bornes du relais m'étant plus que 18 à 25 volts, le plongeur est rappelé vers la partie inférieure du relais et, dès que la tension tombe au- dessous d'une valeur déterminée, par exemple 20 volts, ce plon- geur vient fermer le contact 18 qui envoie du courant dans un électro-aimant 19. Celui-ci se trouve alors excité et attire une palette 20 portée par la biellette ou cliquet 11, laquelle se dégage des dents du rochet 12, provoquant ainsi l'arrêt momen- tané de l'avancement du fil.
L'arc s'allonge alors et, la tension s'élevant, le plongeur 15 s'élève et coupe le circuit d'un électro 19. Le cliquet 11 étant sollicité par un ressort de rappel 21, l'encli- quetage est rétabli ce qui détermine un nouvel avancement intar- mittent du fil électrode.
En cas d'arrêt intempestif de l'arc, il est prévu un bouton-poussoir 22, ou un relais, temporisé pouvant déterminer
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une nouvelle fermeture du circuit du moteur 6 et, par suite, un nouvel amorçage de l'arc.
Le montage de la fig. 2 présente comme le précédent une grande simplicité de fonctionnement et de réglageIl com- plète ce dernier de façon à permettre l'avance et la recul de l'électrode. On sait que le recul est nécessaire, au moment de l'amorçage de l'arc pour déterminer un écart, aussitôt que l'é- lectrode a touché la pièce à souder.
Dans ce montage, deux plateaux magnétiques 23 et, 24 sont montés à roulement doux sur un arbre 25 et tournent libre- ment sur cet. arbre, lequel est solidaire d'un disque en acier doux 26 qui peut prendre un déplacement très court, longitudina- lement, tout en entraînant l'arbre 25 par des cannelures Chacun des plateaux magnétiques 23-24 porte une bobine, 27 et 28, res- pectivement, qui reçoit le courant d'une source auxiliaire grâce à des contacts glissants constitués par des couronnes métalli- ques isolées, respectivement 29 - 30 et 31 - 32, avec frotteurs correspondants.
Selon que l'un ou l'autre des plateaux 23 -24 est aimanté, le disque 26 est attiré dans un sens ou dans l'autre et accompagne le mouvement de rotation du plateau aimanté cor- respondant. Les deux plateaux tournent en sens inverse et sont entraînés, par toute commande appropriée, à l'aide d'un moteur à vitesse constante, non représentée
Le disque peut donc, à volonté, tourner dans un sens ou dans l'autre et il entraîna, par un démultiplioateur quel- conque,un engrenage réducteur. Sur la fig. 2, cet. engrenage est constitué par une vis sans fin 33 attaquant une roue 34 dont l'arbre ést solidaire d'un des galets d'entraînement 3-3
1 du fil électrode/se présentant en regard de la pièce à souder 5.
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L'ensemble du dispositif est alimenté par axe source de courait 35 et les polarités sont de préférence celles de la figure, Un relais 36 commande l'ensemble du mécanisme et est branché aux bornes de l'arc de soudure.
Quand la tension est supérieure à une valeur prédé- terminée, par exemple 15 volts, le relais 36 ferme un contact
37, ce qui envoie du. courant dans la bobine 27 du plateau 23,
Ce dernier, alors aimanté, attire le disque 26. L'arbre de com- mande des galets moletés entraîneurs 3-3 tourne dans un sens tel que l'électrode 1 avance vers la pièce à souder 5. Au court-circuit la tension s'annule; le relais ferme alors le contact 38 qui envoie du courant dans la bobine 28 du plateau 24.
L'électrode se trouve alors brusquement ramenée en arrière ce qui détermine l'amorçage de l'arc.
Dès que l'écart entre la pièce à souder 5 et l'élec- trode a déterminé une élévation du voltage de l'arc et que ce voltage dépasse 15 volts, le relais ferme le contact 37, de sorte que l'électrode s'approche à nouveau de la pièce à souder et un régime de soudure s'établit, l'arc conservait la distance voulue.
Dans le cas du ralentissement intempestif de l'arc, le relais 36 coupe le contact 37 et, au besoin, envoie du courant par le contact 38 dans la bobine 28, ce. qui ramène légèrement en arrière l'électrode.
La fig. 3 montre un système de galets dans lequel le fil électrode se trouve tiré entre deux jeux de galets moletés dont l'un est solidaire de l'arbre moteur et l'autre, fou sur un axe. Ces jeux de galets présentent trois étages, respecti- vement 3, 3' et 3" entre lesquels est serré le fil électrode 1.
Etant donné que l'avance de ce dernier est égale à l'avance circonférentielle du galet moteur correspondant, on voit qu'il
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est possible d'obtenir trois vitesses d'entraînement différentes.
Dans le montage de la fig. 1, le relais régulateur 19 pourrait agir directement sur le moteur, en coupant par exem- ple le circuit d'induit de ce dernier, Le même résultat pourrait être obtenu en déterminant des ralentissements du moteur, c'est- à-dire en insérant par exemple une résistance dans l'induit quand l'arc se raccourcit et en shuntant les diverses résistances quand l'arc s'allonge. Ces dispositions sont complémentaires de celles des figures 1 et 2 qui permettent soit l'arrêt @ intermittent de l'électrode, soit le recul intermittent de celle-ci.
Comme il a été dit, l'amorçage de l'arc est obtenu par une avance du fil électrode vers la pièce à souder, cette avance étant suivie d'un recul aussitôt que l'électrode touche la dite pièce.
Dans le cas de la fig. 2,, ce recul est obtenu par le renversement de marche des galets entraîneurs du fil. Dans les machines automatiques existant actuellement, l'amorçage est obtenu par un renversement de marche du moteur lui-même.
Il a été reconnu que l'obligation d'employer du fil nu conduit à des difficultés d'amorçage, ou de réamorçage en cours de soudure, Le manque de rapidité du reçut, oblige en effet à suspendre momentanément le déplacement relatifde l'électrode par rapport à la pièce, de façon à effectuer le réamorçage de l'arc, sur place, s'il survient une extinction du dit arc.
La demandeur a retenu que l'arc s'amorce beaucoup plus facilement si, tout en dirigeant le fil électrode vers la pièce à souder, on imprime à son extrémité libre, un mouvement d'os- cillation rapide. Ces oscillations ou vibrations peuvent être longitudinales, latérales, ou résulter d'une combinaison de ces deux mouvements ; ont pour effet de supprimer le collage.
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Dams le dispositif de la fig. 4, lequel sera utilement combiné avec l'un ou l'autre des montages des figs. 1 et 2, le fil électrode 1 passe à travers le plongeur 39 de la bobine 40 d'un électro-almant. Un flexible 41 sert de gaîne au fil 1 et peut être fixé sur le plongeur. L'électro-aimant est, de préférence connecté en dérivation aux bornes de l'arc et son circuit est commandé par un contact à rupture brusque 42. Les ampères-tours de l'électro-aimant sont calculés pour que l'appareil entre en vibra- tion sous a tension d'amorçage de 45 à 50 volts, et cesse de vibrer pour la tension du régime de soudure, laquelle est voisine de 20 à 25 volts.
Un ressort antagoniste 43 s'oppose constamment à l'ac- tion de la bobine et l'opérateur, en diminuant l'action de ce resaort peut,après que 1'amorçage a été effectué, prolonger la vibration du dispositif. On voit que, grâce à celui-ci, le fil électrode n'est plus dirigé d*un mouvement continu vers la pièce à souder 5, mais est poussé vers celle-ci, en subissant en même temps des déplacements alternatifs rapides.
Dans la fig. 4, on a supposé que le fil électrode est refoulé à travers le flexible 41 au moyen d'un dispositif en- traîneur anime d'une vitesse convenable. Dans la fig. 5 l'en- traînement du fil est réalisé, grâce au dispositif des figs. l, 2 et 3, par exemple, par le moyen de galets entraîneurs 3-3 fixés sur le plongeur 39.
Une variante consisterait à faire agir le plongeur sur l'électrode par l'intermédiaire d'un levier.
Enfin, il est possible de supprimer le dispositif rupteur 42 en circuit sur la bobine 40, celle-ci restant connec- tée aux bornes de larc.
Dans ces conditions, le plongeur est soumis à deux forces, d'une part l'attraction de la bobine et d'autre part
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la force antagoniste du ressort de rappel. Il ne subit donc plus dans ce cas que des oscillations libres dépendant uniquement des variations de la tension aux bornes de la bobine et du réglage du ressort.
Le plongeur sera au bout de sa course supérieure pour les tensions de l'ordre de 20 à 25 volts voisines du régime de soudure et à fond de course inférieure pour les tensions de l'ordre de 45 à 50 volts qui sont communément employées pour 1* amorçage de l'arc.
A l'origine, Inaction de la tension d'amorçage bande un ressort antagoniste et entraîne l'électrode métallique vers la pièce à, souder.
Aussitôt le contact avec la pièce, la tension aux bornes de l'arc s'annule par suite du court-circuit, et de mess la tension aux bornes de la bobina. l'attraction magnétique exercée sur le plongeur cesse et celui-ci revient en arrière sur une butée réglable en entraînant l'électrode.
L'amorçage de l'arc est ainsi obtenu très aisément et la soudure peut se continuer si l'électrode est amenée à la vitesse convenable.
La même action' se produir en cours de soudure,- quand l'arc est coupé accidentellement il se produit un réamorçage immé- diat.
Il serait possible d'utiliser pour cette application un électro-aimant branché, en série, avec le circuit le l'arc et traversé par tout ou partie du courant principal ou un organe mécanique solidaire du système entraîneur et commandé par relais.