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PRFECTIONNEEN2'S AUX MECANISMES d A'LIbIENT9.'130IT des machines lie SCUDUIi3-
La présente invention vise des perfectionnements aux mécanismes d'alimentation des machines de soudure, et ces perfectionnements sont particu- lièrement applicables aux machines de soudure à l'arc automatique, pour amélio- rer les manoeuvres d'amenée et de retrait de l'électrode par rapport à la pièce d'ouvrage, en vue de contrôler l'arc de soudure, pendant l'opération de sou- dure*
Dans les machines de soudure à l'arc automatique, l'arc de soudure est généralement établi et maintenu entre la pièce d'ouvrage qu' il s'agit de souder et une électrode qui est automatiquement amenée vers la piècé d'ouvrage,
au fur et à mesure qu'elleest consommée de telle façon que l'arc est maintenu
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à une longueur approximativement constante*
A cet effet, il est d'usage de régler la vitesse d'amenée ou de dé- vidage de l'électrode conformément à une caractéristique électrique de l'arc, qui varie en fonction de la longueur de l'arc, et qui donne une indication sur cette longueur- Une caractéristique convenable de cette nature est constituée par la tension existant aux bornes de l'arc.
Lorsque le courant de soudure varie d'une manière à peu près inver- sement proportionnelle à la tension appliquée à l'arc, de telles variations de courant ou d'intensité peuvent être utilisées pour régler ou ajuster la vites- se d'amenée ou de dévidage de l'électrode- On peut recourir aussi à d'autres systèmes, notamment à des combinaisons du contrôle par la tension et du contrô- le par l'intensité*
Dans les machines automatiques pour la soudure à l'arc métallique, lorsque l'électrode fond rapidement et est incorporée dans la soudure, il est désirable d'établir l'électrode sous forme d'un fil de longueur indéfinie qui se déroule d'une bobine ou d'un tambour, au fur et à mesure de sa consommation-
Dans d'autres cas, l'électrode peut être utilisée sous forme de petite longueur,
et il en est toujours ainsi lorsqu'on utilise des électrodes ne se consommant que d'une manière insignifiante, ainsi que c'est le cas pour des électrodes en carbone-
On recourt généralement à des galets pour guider l'électrode et la dérouler, en l'amenant vers la pièce d'ouvrage, au fur et à mesure de sa con- sonmation. Ces galets d'alimentation sont fréquemment entraînés par un moteur d'alimentation approprié, avec interposition d'un mécanisme de réduction et de variation de la vitesse* On a proposé aussi d'utiliser des moteurs à vitesse variable* Dans ce cas, la vitesse du moteur est automatiquement variée et réglée en fonction d'une caractéristique électrique de l'arc, qui varie avec la longueur de l'arc, et le système est tel que le moteur d'alimentation,
en modifiant sa vitesse, intervient de façon à maintenir la longueur de l'arc à peu près constante, pen- dant l'opération de soudure.
On a déjà proposé aussi d'actionner un mécanisme d'amenée ou de déroulage de l'électrode, par un dispositif moteur à vitesse constante, et de régler la vitesse d'amenée de l'électrode; au moyen d'un mécènisme de réglage
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de vitesse interposé entre le dispositif moteur à vitesse constante, et les organes d'alimentation ou d'amenée de l'électrode.
Dans la plupart des machines antérieurs, le moteur est relié aux galets d'alimentation, par l'intermédiaire d'un mécanisme réducteur de vitesse, car on a trouvé qu'il est désirable d'actionner le moteur du mécanisme d'ali- mentation à une vitesse relativement élevée, tandis que les galets d'alimenta- tion doivent nécessairement tourner à une vitesse beaucoup plus faible, lors- qu'ils amènent l'électrode vers la pièce d'ouvrage, au fur et à mesure de sa consommation dans l'arc.
On utilise aussi des mécanismes de changement de vitesse, car la vitesse d'amenée de l'électrode doit être beaucoup plus grande pour de petites électrodes que pour des électrodes plus importantes, et il est également néces- saire de changer la vitesse, lorsqu'on utilise des densités de courant diffé- rentes et des vitesses de dép8t de métal différentes, de manière correspondante-
Ceci posé, la caractéristique primordiale de la présente invention, consiste à établir un mécanisme perfectionné d'alimentation de fil, qui est particulièrement utilisable dans les machines de soudure, en raison de sa sim- plicité et de son efficacité, et parce qu'il fournit ou procure en lui-même une réduction de vitesse inhérente*
Suivant une autre caractéristique,
l'invention fournit un dispositif d'alimentation dans lequel un ou plusieurs galets d'alimentation, qui sont mis en rotation autour d'un axe approximativement parallèle à la ligne d'amenée du fil d'électrode, sont amenés à engager le fil de l'électrode et à le décider vers la pièce d'ouvrage, ou l'en éloigner, au moyen d'un engagement ou d'un contact analogue à celui d'un pas de vis.
L'invantion comprend aussi des moyens pour mettre en rotation les galets d'alimentation autour du fil en cours de dévidage, pendant l'opération d'alimentation, à une vitesse telle que tout effet de glissement entre les ga- lets d'alimentation et le fil, au coura du dévidage de l'électrode, soit sup- primé ou tout au moins réduit au minimum.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre la nature et les avantages de l'invention.
La Fig.1 de ce dessin représente en coupe un mécanisme d'alimenta- tien d'électrode, canforme à la présente invention.
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La Fig-2 en est une vue de détail.
La Fig.3 en est une autre vue de détail, avec parties en coupe.
La Fig.4 est une élévation, avec parties en coupe, relative à une machine de soudure semi-automatique*
La Fig. 5 représente en coupe une tête de soudure formant partie d'une machine de soudure à l'arc automatique-
Les Fig.6, 7 et 8,. enfin, sont des vues de détail relatives à la tête de soudure représentée Fig.5.
Comme on le voit sur les Fig. 1, 2 et 3, les galets d'alimentation 1 sont munis, sur leur périphérie, d'ailettes ou filetages 2 tracés en hélice et à section en forme de V, et offrant une bonne dureté! ces galets sont fixés, par des écrous 3, sur les extrémités d'arbres 4, et ils sont mis en rotation autour des axes de ces arbres, au moyen de roues dentées 5, qui sont montées sur les autres extrémités des arbres.
Les arbres d'entraînement 4 sont constitués par deux éléments d'ar- bre réunis en 6 par des joints universels qui servent aussi à maintenir les arbres 4 en place, dans la boîte ou le carter 7 de ces arbres- La boite 7 est montée ou clavetée sur un arbre creux 8 constitué par deux parties réunies par une partie g formant manivelle ou vilebrequin, sur laquelle est montée une pièce de guidage d'électrode 10.
Cet arbre 8 est disposé à l'intérieur d'une boîte 11, dans des pa- liers portés par des couvercles d'extrémités 12, sur cette boîte- La boîte 11 peut former partie d'une tête de soudure usuelle d'une machine automatique ou semi-automatique, ou bien elle peut être fixée sur une tête de soudure de ce genre, de manière convenable quelconque.
Les roues dentées 5 engrènent avec une crémaillère circulaire fixe 13 qui est fixée de façon positive, ainsi q'une bague de garde d'huile 14, entre le couvercle supérieur 12 et la boite 11.
L'arbre 8 est mis en rotation par une roue hélicoïdale 15 clavetée sur cet arbre et entraînée par une vis sans fin 16 montée sur un arbre 17 qui est relié positivement à l'arbre 18 du moteur d'alimentation, par un accouple- ment 19.
Les galets d'alimentation 1 peuvent 'être rapprochés ou éloignés l'un de l'autre, d'une quantité suffisante poux coopérer avec de!fils d'élec- --IL
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trodes de diverses dimensions, au moyen d'écrous de réglage 20; à leur par- tie inférieure, ces écrous 20 sont munis d'unesurface intérieure conique coopérant avec une surface conique correspondante prévue sur chacun des pa- liers 21 qui supportent les extrémités inférieures des arbres 4, sur les- quelles sont montés les galets d'alimentation.
Ce réglage peut être facilement réalisé grâce aux joints univer- sels prévus dans les arbres, et à la construction ouverte de la partie infé- rieure de la boîte pour les arbres,
Ceci posé, le fonctionnement de ce mécanisme est le suivant :
Le fil d'électrode est amené à travers l'extrémité supérieure de l'arbre creux, vers les galets d'alimentation 1, qui sont réglés ou ajustés l'un vers l'autre, au moyen des écrous de réglage 20, de façon à saisir ou agripper fermement le fil entre les filetages 2. En ce point, la pièce de guidage 10 maintient le fil dans une position centrale par rapport aux galets d'alimentation.
A partir des galets, l'électrode est amenée à travers l'extrémité inférieure de l'arbre 8, vers une tuyère, non représentée, qui dirige l'élec- trode vers la pièce d'ouvrage* Le courant de soudure est amené à l'électrode, de manière convenable quelconque;
Le moteur d'amenée ou de déroulement de l'électrode (non repré- senté) est connecté de manière convenable quelconque$ de façon à être influ- encé par une caractéristique de l'arc, en vue d'obtenir que sa vitesse soit réglée pour amener l'électrode à' une ,vitesse correspondant à sa consommation dans l'arc.
Ce moteur fait tourner la vis sans fin 16 qui imprime un mouve- ment de rotation à la boîte d'arbres 7, au moyen de la roue hélicoïdale 15.
Lorsque la boîte 7 tourne, les roues dentées 5; montées sur les arbres 4, sont mises en rotation par leur engagement avec la crémaillère circulaire fixe 13. Dans ces conditions, les galets 1 d'amenée de l'électrode tournant autour de leurs axes propres, et ils tournent aussi autour de l'axe de l'ar- bre 8.
Il n'est pas nécessaire, pour la réalisation de l'invention, que les galets d'alimentation sciant mis en rotation, dans leur ensemble, au- tour du fil en cours de déridage; mais ce système est néanmoins préférable,
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car, dans certaines conditions, en faisant tourner les galets d'alimentation dans leur ensemble autour du fil, à la vitesse d'amenée convenable, on sup- prime tout effet de glissement Entre les galets d'alimentation et le fil, et cela procure de meilleurs résultats.
Si les galets ne sont pas mis en rotation dans leur ensemble, autour du fil, et si le fil ne peut pas tourner librement, ainsi que ce se- rait le cas s'il était déroulé d'une bobine fixe, dans ce cas, les filetages 2 prévus sur les galets 1 formant dans le fil des encoches qui sont espacées les unes des autres d'une distance égale au pas du filetage, et les filetages agissent, au moyen de ces encoches, pour faire avancer le fil par rapport aux galets d'alimentation sur lesquels les filetages sont ménagés.
Mais dans ces conditions, il se produit, entre le fil et les ga- lets, une action de frottement qui tend à faire tourner le fil, Les pertes de frottement excessives résultant de cette action de frottement absorbent une quantité de puissance supérieure à celle qui serait nécessaire si les galets d'alimentation étaient mis en rotation dans leur ensemble autour du fil, et s'ils étaient mis en rotation dans leur ensemble autour du fil à une vitesse convenable, cet effet de frottement serait entièrement supprimé- Lorsqueles galets filetés sont mis en rotation autour du fil, à la vitesse convenable, des rainures circulaires espacées sont formées ou ménagées dans le fil,
et elles sont espacées les unes des autres d'une dis- tance égale au pas du filetage* Le filetage formé par ces rainures a aussi pour effet d'engager les galets et d'avancer le fil par rapport aux galets d'alimentation munis de filetages, en le rapprochant ou l'éloignant de la pi- èces d'ouvrage, suivant le sens de rotation des galets d'alimentation-
De préférence, chaque machine est munie de plusieurs groupes ou jeux de galets d'alimentation ayant des filetages de pas différents, et qui peuvent 'être utilisés, suivant les circonstances, pour fournir diverses vi- tesses d'amenée d'électrode, pour une vitesse déterminée quelconque du mo- teur d'alimentation* Avec un groupe déterminé quelconque de galets et une vitesse d'amenée du fil, l'alimentation ou le dévidage peut être réglé en variant la vitesse du moteur d'alimentation.
En utilisant divers groupes de galets d'alimentation et en ré- glant électriquement la vitesse du moteur d'alimentation, sur une portée
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limitée, avec un groupe déterminé quelconque de galets d'alimentation, il est possible d'adapter une machine pour toute une variété de vitesses d'amenée de fil, sans recourir à un mécanisme de changement de vitesse*
La réglage ou l'ajustage d'un galet d'alimentation par rapport à l'autre, a aussi pour effet de permettre au mécanisme d'alimentation de rece- voir des fils de diamètres différents.
La Fig.4 représente L'application de l'invention à une machine de soudure à l'arc semi-automatique, de type portatif* La machine représentée comprend un mécanisme 22 pour l'amenée de l'électrode, conforme à la présente invention, un moteur 23 pour actionner ce mécanisme, un outil de soudure 24, une électrode 25 agencée pour être amenée à cet outil de soudure, et un tube métallique flexible 26, 'pour guider l'électrode depuis le mécanisme de sou- dure vers l'outil de soudure*
Le moteur et le mécanisme d'alimentation pont supportés dans une enveloppe ou botte 28, ,partiellement fermée, munie d'une poignée 29 et d'une base 30, nouvant être avantageusement constituée par un électro qui, lorsqu' il est excité,
fixe fermement la boîte sur une surface de support magnétique.
Le moteur 23 est relié au dispositif d'alimentation 24 par l'in- termédiaire de roues dentées 31; suivant une variante, le dispositif d'ali- mentation peut être aligné avec le moteur d'alimentation, et, dans ce cas, l'amenée de l'électrode se faisant à travers un arbre creux da moteur, on' peut supprimer ces roues dentées*
Le moteur 23 peut être constitué par un moteur à vitesse variable connecté de façon à être influencé par une caractéristique de l'arc, qui va- rie avec sa longueur, et qui varie ainsi sa vitesse, en fonction de changements dans la longueur de l'arc, de manière à varier le taux ou la vitesse d'alimen- tation de l'électrode, pour maintenir constante la longueur de l'arc. Par exemple, le moteur peut être connecté électriquement de part et d'autre de l'arc et être influencé par la tension de l'arc.
La tension d'un arc varie avec sa longueur et, en conséquence, si l'arc tend à s'allonger, la tension appliquée au moteur 23 augmente, et sa vitesse augmente aussi, ce qui fait que l'électrode est amenée d'une manière plus rapide pour rétablir la longueur primitive de l'arc- Lorsque la longueur de l'arc diminue, il se produit des opérations inverses.
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Lorsqu'on utilise un tel système, l'opérateur ne doit pas être né- cessairement aussi exercé que lorsqu'on utilise un moteur à vitesse constante pour amener l'électrode, car, en cas de moteur à vitesse constante, le fanc- tionnement de la machine dépend de l'habileté de l'opérateur pour maintenir la longueur de l'arc approximativement constante*
La tête de soudure représentée Fig.5 comprend un moteur à vitesse constante servant d'organe d'entraînement, et la vitesse d'amenée de l'élec- trode est réglée par 'on dispositif régulateur de vitesse interposé entre le dispositif moteur à vitesse constante et le mécanisme de dévidage ou d'amenée de l'électrode-
Sur la Fig.5, le moteur à vitesse constante 32 est établi ou incor- poré dans la tête de soudure, et il fonctionne,
par l'intermédiaire de moyens comprenant un embrayage 33, pour entraîner les galets d'alimentation 34 formant partie du mécanisme d'alimentation perfectionné, dont une réalisation a déjà été décrite-
Le stator 35 du moteur d'alimentation 32 est fixé ou monté entre des parties 36 et 37 de la boîte de la tête de soudure, et le rotor 38 est monté sur un arbre creux 39, qui est lui-même supporté à sa droite par la par- tie 36 de la boîte de la tête de soudure*
Le rotor 38 est muni, vers sa'gauche, d'un organe 40 formant roue dentée et embrayage combinés;
par l'intermédiaire de roues dentées 41 et 32, d'une autre roue dentée , non représentée, disposée à l'arrière de la roue dentée 42, d'une roue dentée 43 (représentée partiellement en lignes pointil- lées), et d'uns roue dentée 44, cet organe conbiné 40 entraîna une pièce d'en- brayage 45, dans un sens de rotation opposé à son sens de rotation propre.
Les roues dentées 41 et 42 sont montées sur un arbre 46 supporté dans la partie de boîte 37. La roue dentée, non représentée sur le dessin, et la roue dentée 43, sont supportées sur un arbre (non représenté) qui est dis- posé à l'arrière de l'arbre 46. La roue dentée 44 et la pièce d'embrayage 45 sont montées sur un arbre creux 47, qui est lui-même disposé dans la partie de boîte 37, de la même manière que les autres arbres dont il vient d'être question.
Sur un arbre 48, supporté à l'intérieur des arbres creux 39 et 47, est montée une pièce d'embrayage 49 qui peut être amenée en engagement, soit
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avec la pièce d'embrayage 40, soit avec la pièce d'embrayage 45, par 'Un dépla- cement longitudinal d'un arbre 48, produit 'par le mouvement d'un collet ou noyau 50 qui est soumis à l'influence de deux bobines de conmande 51 et 52 formant partie de la tête de soudure.
Les bobines 51 et 52 peuvent être excitées par le fonctionnement d'un voltmètre à contacts influencé par la tension de l'arc. Suivant ce sys- tème, une bobine est Excitée, lorsque la longueur de l'arc est trop grande, et inversement, l'autre bobine est excitée lorsque la longueur de l'arc est trop petite; grâce à ce montage, suivant les conditions de l'arc, la pièce d'embrayage 49 est amenée en engagement ou en contact avec l'une ou l'autre des pièces d'embrayage 40 ou 45, et l'arbre 48 est mis en rotation dans un sens ou dans l'autre, en vue de contrôler la vitesse d'amenée ou de dévidage de l'électrode.
Sur l'extrémité gauche de l'arbre 48 est monté un pignon denté 53 engrenant avec une roue dentée 54 montée sur le même arbre qu'une vis sans fin 55, qui coopère avec la roue hélicoïdale 56 du mécanisme d'alimentation. La disposition générale de ce mécanisme peut être plus facilement comprise en se reportant à la coupe de la Fig.8- Le mécanisme d'alimentation est ainsi mis en rotation, soit dans un sens, soit dans l'autre, suivant le sens de rotation de l'arbre 48-
Le mécanisme d'alimentation est supporté sur un arbre creux 57 monté dans une partie de boîte 58 fixée sur la partie de boîte 37, au moyen d'un joint glissant 59. Le montage est tel que la partie de boîte 58 peut être tournée par rapport à la partie de boîte 37, autour de l'axe de l'arbre 48.
Le mécanisme d'alimentation est mis en rotation autour de l'arbre creux 57, par la roue hélicoïdale 56, et le fil d'électrode 60 est amené ou dévidé à travers une pièce de guidage de forme évasée 61 insérée dans une par- tie de boîte 62, et à travers l'arbre creux 57, par les galets d'alimentation 34; ceux-ci sont mis en rotation autour de l'eurs axes propres par des roues dentées 63 et 64, et autour du fil, par une pièce 65 qui est entraînée par la roue hélicoïdale 56, et sur laquelle ces galets 34 sont supportés à pivot, en 66 et 67 (voir fig. 7).
Les roues dentées 63 et 64 engrènent avec une autre roue dentée 68 qui est montée sur l'arbre creux 57, ou qui forme partie intégrante avec
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cet arbre! l'arbre 57 est une pièce fixe, et lorsque les galets d'alimentation
34 et les roues dentées 63 et 64, qui sont reliées par des arbres 69 et 70, aux galets d'alimentation, sont mis en rotation autour de l'électrode, par la pièce 65 sur laquelle les galets sont pivotés en 66 et 67, au moyen de conso- les 71 et 72, les galets d'alimentation reçoivent un mouvement de rotation autour de leurs axes propres.
Les galets d'alimentation sont amenés en engagenent ou en contact avec l'électrode par un ressort 73 qui agit par l'intermédiaire des consoles
71 et 72. La tension du ressort 73 peut être réglée ou ajustée au moyen d'une vis 74 (voir Fig. 7).
La pièce 65 est assujettie ou maintenue par une pièce 75 engageant la partie de boite 58, et le poids du mécanisme d'alimentation est supporté sur un palier de butée 76. La partie de boite 62 constitue un couvercle pour la partie 58, et cette pièce peut 'être élevée ou retirée, lorsqu'il est néces- saire de changer les galets d'alimentation 34. Le couvercle 62 est supporté au moyen de pièces traversant des bossages 77, comme on le voit particulière- ment bien sur la Fig.6.
La tête de soudure peut être fixée sur la machine de soudure de diverses manières- D'après la réalisation représentée, elle est supportée par une partie 78 de la machine de soudure, au moyen d'un boulon 79 autour duquel elle peut être basculée, et elle 'est serrée et fixée dans une position réglée par una autre boulon 80 (voir Fig.5).
Un bouton moleté ou un volant à main 81 est prévu pour faire tourner l'arbre 48, en vue d'enfiler l'électrode 60, au moyen de la tête de soudure, lorsqu'on la prépare à fonctionner, ou pour actionner ou contrôler l'électrode, lorsque la t'été à été désexcitée.
Ceci posé, le. fonctionnement le la tête de soudure qui vient d'être - décrite est le suivant :
La tête de soudure est basculée autour du boulon 79, et le mécanis- me d'amenée ou d'alimentation est ajusté par rapport au corps de la tête de soudure, en 59, de façon que l'électrode soit dirigée dans le sans voulu.
L'électrode 60 est enfilée entre les galets d'alimentation 34, et à travers l'arbre creux 57, en actionnant le volant à main 81, qui fait tourner l'arbre 48 relié par roues dentées au mécanisme d'alimentation.
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La machine peut alors être mise en marche. Ainsi qu'il a été dit, suivant la tension de l'arc, l'une ou l'autre des bobines 51 ou 52 est excitée, et la pièce d'enbrayage 49 est ainsi anenée en engagement avec l'une ou l'au- tre des pièces d'embrayage 40 et 45.
Comme expliqué ci-dessus, ces pièces d'embrayage 40 et 45 tournant dans des sens opposés et, en conséquence, l'arbre 48 est mis en rotation dans l'un ou l'autre des deux sens opposés, pour actionner le dispositif d'alimenta- tion, en vue de rapprocher l'électrode de la pièce d'ouvrage, ou de l'en éloi- gner*
Dans ces conditions, tandis que le moteur d'amenée 32 marche à vitesse constante, grâce au mécanisme de réglage de vitesse formant partie de la t%te de soudure, l'électrode est rapprochée de la pièce d'ouvrage, ou an est éloignée, en vue d'établir et de maintenir l'arc de soudure.
Le mécanisme d'alimentation d'électrode, qui vient d'être décrit, peut être actionné soit par un moteur à vitesse variable dont la vitesse est variée et réglée automatiquement en fonction d'une caractéristique électrique de l'arc, soit par un moteur à vitesse constante, auquel cas, la vitesse d'a- menée de l'électrode est réglée par la mécanisme de transmission*
Ce mécanisme d'amenée de l'électrode présente une utilité générale et, peut être appliqué aussi à des machines de soudure au gaz, et il peut 'être utilisé également pour l'amenée des fils dans des; machines autres que les ma- chines de soudure.
Il est bien entendu que les dispositiòns et les applications qui ont été indiquées ci-dessus, à titre d'exemple ,ne sont nullement limitatives, et qu'on peut s'en écarter, sans pour cela sortir du cadre de l'invention*