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Système de soudage à arc.
Cette invention se rapporte de manière générale aux systèmes de soudage à arc et elle concerne plus particulièrement un système de soudage à arc automatique pour la soudure à cou- rant alternatif.
Le principal but de l'invention est de procurer un système de soudage à arc automatique à courant alternatif, qui commande la grandeur et le sens d'une tension appliquée à l'induit d'un moteur à courant continu pour l'avancement d'une électrode de manière à faire avancer cette électrode sous la dépendance de variations de la tension de l'arc à courant alternatif et à la maintenir dans une relation de
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fonctionnement prédéterminée par rapport à l'ouvrage sur lequel on exécute l'opération de soudage.
Pour mettre l'invention en pratique, on peut con- necter à un circuit de soudage à courant alternatif un dispo- sitif redresseur produisant une tension continue proportionnelle à la tension entre une électrode fusible et l'ouvrage sur lequel on exécute une opération de soudage et appliquer cette tension continue à un circuit 'de commande qui règle l'alimen- tation d'un moteur devancement à courant continu de telle sorte que celui-ci fasse avancer l'électrode de manière à la maintenir dans une relation prédéterminée par rapport à l'ou- vrage. cela étant., l'irivention consiste essentiellement en un système de soudage à arc automatique qui comprend; un circuit de soudage à arc à courant alternatif renfermant une électrode fusible et un ouvrage sur lequel on veut exécuter une opération de soudage;
un moteur d'avancement réversible à courant continu relié par une liaison d'entrainement à l'électrode pour la faire avancer par rapport à l'ouvrage; et un dispositif de commande comprenant un dispositif électrique à sens de courant unique, pour commander l'intensité et le sens du courant de l'enroulement d'induit du moteur d'avancement selon une caractéristique d'arc.
Pour mieux comprendre la nature et la portée de l'invention,on se reportera à la description détaillée sui- vante de plusieurs constructions possibles représentées à titre d'exemple sur les dessins annexés, dans lesquels:
Fig. 1 montre schématiquement un système de soudage à arc automatique constituant une forme d'exécution préférée de l'invention ; Fig. 2 montre schématiquement l'application d'une
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variante de l'invention à un système de soudage; et
Fig. 3 est le schéma d'une autre variante de l'in- vention.
Sur la fig. 1, considérée d'abord spécialement, le chiffre de référence 10 désigne de manière générale un transformateur comportant un enroulement primaire 12, connecté à une source de courant alternatif approprié 15, et un enrou- lement secondaire 14; celui-ci peut être connecté par un dispositif à réactance variable 16, convenant pour régler le débit du transformateur,, et par un interrupteur 17, à un circuit de soudage comprenant une électrode fusible 18, un ouvrage 20 sur lequel on veut exécuter l'opération de sou- dage et un ajutage 22 servant à guider l'électrode 18 et à procurer une surface de contact suffisante pour conduire le courant de soudage à cette électrode.
Pour faire avancer l'électrode fusible 18 par rap- port à l'ouvrage 20, un moteur d'avancement à courant continu 24 peut être relié positivement à des galets d'avancement 26 qui sont mis en prise avec l'électrode 18 de toute manière connue. On peut faire fonctionner le moteur d'avancement 24 en le connectant de manière qu'il soit alimenté par une géné- ratrice de commande 28, qui peut être entraînée par un moteur 30, et en réglant le débit de la génératrice 28 de manière à faire avancer l'électrode 18 à l'allure voulue.
Par exemple, l'enroulement inducteur en dérivation 32 du moteur d'avance- ment 24 peut être connecté à une source d'excitation appropriée telle qu'une génératrice 34, montée en série avec des rhéostats de commande appropriés 35, 56 et 37, de manière à produire un flux inducteur sensiblement constant, tandis que l'induit du moteur d'avancement 24 est connecté en série à l'induit de la génératrice de commande 28 et en parallèle au rhéostat de réglage 37.
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Il peut être prévu un inverseur 38 pour inverser les connexions entre les bornes des induits du moteur d'avance- ment et de la génératrice de commande. Le circuit d'alimenta- ' tion de l'induit du moteur d'avancement 24 va du balai 39 du moteur d'avancement 24, par le conducteur 40, les contacts
42a normalement ouverts du relais de commande 42 commandant l'alimentation de l'induit du moteur d'avancement, par l'inver- seur 38, le balai 45 de la génératrice de commande, l'induit
46, le balai 47, le conducteur 48, le rhéostat de commande 37, le conducteur 49, le conducteur 50, l'inverseur 38 et Le con- ducteur 51, au balai 52 de l'induit¯du moteur d'avancement 24.
On peut ainsi connecter l'induit du moteur d'avancement 24 à l'induit de la génératrice de commande 28 de manière qu'il soit alimenté par la génératrice, et en même temps L'associer à la source de tension constante 34, par le rhéostat de com- mande 37, de manière que lorsque le débit de la génératrice de commande 28 tombe à zéro, la chute de tension dans le rhéostat 37 ait pour effet d'envoyer à l'induit du moteur d'avancement 24 un courant d'alimentation faisant tourner le moteur 24 de manière qu'il écarte de façon appropriée l'élec- trode 18 de l'ouvrage 20.
L'avancement de l'électrode 18 vers l'ouvrage peut être produit en connectant l'enroulement inducteur en dériva- tion 54 de la génératrice de commande 28 dans la connexion diagonale d'un pont de Wheatstone, connexion qui comprend les rhéostats de commande 35, 36 et 37 et les bornes à courant continu d'un dispositif redresseur approprié tel que le circuit redresseur 56 dont les branches peuvent être constituées par des éléments redresseurs à oxyde de cuivre ou analogues et dont les bornes à courant alternatif sont branchées en parallèle sur l'arc par des.conducteurs 57 et 59 connectés respectivement à l'électrode et à l'ouvrage.
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En associant entre eux les bornes à courant continu du circuit redresseur 56, l'enroulement inducteur en dérivation 54 et le rhéostat de commande 35, de manière que les tensions du circuit redresseur 56 et du rhéostat de commande soient en opposition dans la connexion diagonale contenant l'enroulement inducteur 54, on peut faire varier selon les conditions régnant dans le pont de Wheatstone le sens et la grandeur de la tension appliquée à l'enroulement 54, et on peut ainsi effectivement varier l'excitation de la génératrice de commande 28 selon les fluctuations de la tension entre l'électrode 18 et l'ouvrage 20 de manière à commander convenablement l'avancement de l'élec- trode 18 et à maintenir une relation de position prédéterminée entre l'électrode et l'ouvrage.
Afin que le soudeur puisse commander à volonté le fonctionnement du système de soudage, il peut être prévu un dispositif à bouton poussoir approprié 59 pour commander l'excitation de la bobine 60 du relais de commande 42. Le relais de commande 42 peut alors compléter au moyen du contact 42b un circuit d'excitation pour la bobine d'enclenchement 62 d'un relais conjoncteur-disjoncteur 64 qui est aménagé pour commander le fonctionnement de l'interrupteur de ligne 17 et la mise sous tension de l'enroulement inducteur 54 de la géné- ratrice de commande.
Quand la tension aux bornes du transformateur de sou- dage 10 est appliquée aux bornes à courant alternatif du circuit redresseur 56 par suite de l'actionnement de l'interrupteur de ligne 17, une tension continue correspondante s'établit aux bornes de la connexion diagonale de l'enroulement inducteur en dérivation 54 de la génératrice de commande 28 et cette tension est suffisante pour surmonter la différence de potentiel op- posée du rhéostat de commande 35. Un courant d'excitation circule
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alors dans l'enroulement inducteur 54, et la génératrice de commande 28 peut créer une tension suffisante pour surmonter la tension antagoniste du rhéostat de réglage 37 et produire un courant d'un sens déterminé dans la connexion en série de l'induit du moteur d'avancement et de 1-'induit de la géné- ratrice de commande.
Le moteur d'avancement 24 fait alors avancer 1-'électrode 18 vers l'ouvrage 20. Le circuit de l'en- roulement inducteur 54 peut être suivi depuis une des bornes du circuit redresseur 56 en passant par les conducteurs 66, 67 et 69, l'enroulement inducteur 32, le conducteur 69, le rhéostat de commande 35, le conducteur 55, l'enroulement in- ducteur 54 de la génératrice de commande et les contacts 64a, jusqu'à la borne opposée du circuit redresseur 56.
Comme la résistance du dispositif redresseur 56 est extrêmement élevée dans le sens opposé, l'enroulement inducteur 54 n'est alimenté que lorsque la tension aux bornes du circuit redresseur 56 dépasse la tension aux bornes de l'enroulement inducteur 32 et de la partie du rhéostat 35 incluse dans la connexion diago- nale précitée de l'enroulement inducteur 54.
Lorsque l'électrode 18 vient en contact avec l'ou- vrage, la tension alternative entre eux tombe à zéro, de sorte que la tension continue correspondante appliquée à l'enroule- ment inducteur en dérivation 54 de la génératrice de commande par le circuit redresseur 56 diminue à l'avenant et que le courant traversant l'enroulement 54 devient négligeable. La tension antagoniste du rhéostat de commande 37 devient alors suffisamment efficace pour imposer le sens de courant dans le circuit de l'induit du moteur d'avancement,de manièreà obliger le moteur d'avancement à changer de sens de rotation, à écarter ainsi l'électrode-18 de l'ouvrage 20 et à faire éclater l'arc.
De ce fait la tension d'arc à courant alternatif entre l'élec- trode et l'ouvrage s'élève et il en est de même pour la tension
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continue appliquée par le circuit redresseur 56 à l'enroulement inducteur en dérivation 54 de la génératrice de commande.
On voit qu'en réglant de manière appropriée les connexions respectives entre le rhéostat de commande 35 et l'enroulement inducteur 54 et entre le rhéostat de commande 37 et la connexion en série des induits du moteur d'avancement 24 et de la génératrice de commande 28, on peut varier à volon- té les tensions appliquées à l'enroulement inducteur 54 et au circuit d'induit du moteur d'avancement, et que le système décrit ci-dessus peut servir efficacement à maintenir un arc à courant alternatif de toute nature prédéterminée appropriée entre l'électrode 18 et l'ouvrage 20.
Le fonctionnement du système peut être décrit de la manière suivante: Lorsqu'on ferme les contacts normalement ouverts 59 a du dispositif à bouton poussoir 59, le relais de commande 42 est actionné par suite de l'excitation de sa bobine d'enclenchement 60 par le circuit partant de la génératrice 34 et allant par le conducteur 70, les contacts 59a, le conducteur 71, la bobine d'enclenchement 60, le conducteur 72 et le con- ducteur 73 pour retourner à la génératrice 34. La bobine d'en- clenchement 62 du relais conjoncteur-disjoncteur 64 se trouve alors être connectée aux bornes de la source 34 par suite de la fermeture des contacts 42b, et en même temps l'induit du moteur d'avancement 24 vient à être connecté en série à l'induit de la génératrice de commande 28 par suite de la fermeture des contacts 42a.
Le fonctionnement du relais conjoncteur-disjonc- teur 64 a pour effet de connecter par les contacts 64a le cir- cuit redresseur 56 à l'enroulement inducteur en dérivation 54 de la génératrice de commande, et en même temps les contacts 64b connectent la bobine d'enclenchement 65 de l'interrupteur de ligne 17 à la source 34.
A la suite de la fermeture de 1-'interrupteur de ligne
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17, la tension alternative du circuit de soudage est appliquée au circuit redresseur 56 et une tension continue correspondan- te est appliquée aux bornes de la connexion diagonale de l'en- roulement inducteur 54 et de la génératrice de commande 28.
Le moteur devancement 24 est alors alimenté de manière à faire avancer l'électrode 18 vers l'ouvrage 20 pour faire éclater l'arc entre eux et le maintenir de la manière décrite ci-dessus.
Le système de soudage représenté sur la fig. 2 fonc- tionne sensiblement de la même manière que le système décrit ci-dessus avec référence à la fig.l, excepté que dans cette deuxième forme d'exécution l'induit du moteur d'avancement 24 est directement connecté par l'inverseur 38 à l'induit de la génératrice de commande 28 et qu'au lieu d'appliquer une tension antagoniste au circuit de l'induit du moteur d'avan- cement pour en renverser le sens de marche comme sur la fig.l, on munit la génératrice de commande 28 d'un enroulement induc- teur antagoniste 78 qui est connecté à la source de tension sensiblement constante pour .alimenter le moteur d'avancement de manière qu'il écarte l'électrode de l'ouvrage. Par exemple,
l'enroulement inducteur auxiliaire 78 peut être connecté en série aux rhéostats de commande 35, 36 et 37 entre les bornes de la source de tension continue 34, tandisque l'enroulement inducteur 54 est intercalé dans une connexion diagonale par rapport .au circuit redresseur 56 comme c'est décrit ci-dessus.
En déterminant de manière appropriée le sens et la grandeur de l'excitation de l'enroulement inducteur auxiliaire 78, on peut proportionner le débit de la génératrice de commande 28 de manière que lorsque la tension de l'arc à courant alternatif entre l'électrode 18 et l'ouvrage 20 tombe à zéro, l'induit du moteur d'avancement 24 soit soumis à une différence de potentiel suffisante pour écarter l'électrode et faire éclater l'arc.
On
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voit qu'en proportionnant convenablement la tension d'excitation appliquée à l'enroulement inducteur principal 54 de la généra- trice 28 et en tenant compte de l'effet différentiel entre le circuit redresseur 56 et le rhéostat de commande 37, ceux-ci étant connectés en opposition comme sur la fig.l, on peut faire fonctionner le système de telle sorte que le moteur d'avancement 24 tourne de manière à maintenir un arc à courant alternatif dans toutes conditions prédéterminées vou- lues entre l'électrode 18 et l'ouvrage 20, de la même manière que c'est décrit ci-dessus pour le système de soudage représen- té sur la fig.l.
Dans une autre variante de l'invention, représentée sur la fig.3, il est prévu un dispositif redresseur supplémen- taire 80 de nature appropriée, dont les bornes à courant alter- ternatif sont connectées à une source de courant alternatif, par exemple au transformateur auxiliaire 84, et dont les bornes à courant continu sont montées en série avec les bornes du circuit redresseur 56, une résistance variable de commande 86 et le rhéostat 37.
En connectant les circuits re- dresseurs 56 et 80 additivement de manière qu'ils s'opposent à la tension du rhéostat de commande 37 et en branchant sur eux l'enroulement inducteur 54 de la génératrice, il est possible d'appliquer à l'enroulement inducteur en dérivation
54 de la génératrice de commande 28 une tension d'excitation différentielle ayant un sens et une grandeur tels que le moteur d'avancement 24 soit commandé de manière à faire avancer l'é- lectrode 18 vers l'ouvrage et l'en écarter immédiatement après qu'elle est venue en contact avec l'ouvrage, ce qui fait éclater un arc,
et à maintenir ensuite l'électrode dans une relation de fonctionnement appropriée par rapport à l'ou- vrage en commandant l'allure d'avancement selon des variations de la tension de l'arc entre l'électrode et l'ouvrage en sub - stance de la manière décrite en détail pour la fig.l.
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Il ressort de ce qui précède que l'invention procure un système simple et efficace pour commander un moteur à courant continu 'sous la dépendance des conditions de fonctionnement d'un arc dans un système de soudage à arc à courant alternatif.
L'invention peut être employée avantageusement pour les systè- mes de soudage à arc à courant continu utilisant un moteur d'avancement à courant continu, et pour lesquels il s'avère avantageux d'employer du courant alternatif dans le circuit de soudage. Les changements que cela implique peuvent être apportés rapidement et facilement et sont peu coûteux. Le système n'exige pas de mécanismes compliqués à organes mobiles délicats qui se détraquent et il n'y a pas de pièces à rechanger coûteuses s'usant facilement. Le système entier est efficace en service et rentable et il combine en lui les avantages d'un arc à courant alternatif et ceux d'un avancement de l'électrode par moteur à courant continu.
REVENDICATIONS
1.- Système de soudage à arc automatique, comprenant dans un circuit de soudage à courant alternatif une électrode fusible et un ouvrage sur lequel on veut exécuter une opéra- tion de soudage, caractérisé par un moteur d'avancement réver- sible à courant continu relié à entrafnement à l'électrode pour la faire avancer par rapport à l'ouvrage, et par des dispo- sitifs de commande comprenant un dispositif électrique à sens de courant unique, pour commander l'intensité et le sens du courant de l'enroulement d'induit du moteur d'avancement selon une caractéristique d'arc.