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PERFECTIONNEMENTS AUX MACHINES AUTOMATIQUES A SOUDER ET A LEUR MODE DE COMMANDE,.
La présente invention se rapporte aux machines automatiques de soudure à -arc et en particulier à celles qui sont susceptibles d'utiliser des électro- des de courte longueur ou "baguette"; elle concerné également une commande par interrupteurs qui lui est associée,
Des électrodes ayant,une épaisse oouohe de fondant sont très souvent utilisées dans la soudure à la main.
Ces électrodes se présentent dans le commer- ce sous forme de barres de courte longueur. dont une extrémité est dénudée du fondant pour son introduction dans un porte-électrode par l'Intermédiaire duquel le courant lui est est amené. Ces électrodes sont souvent appelées "baguettes". on a proposé des machines automatiques de soudure à l'arc destinées à alimenter de telles électrodes de façon à éviter les complications provenant des disposi-
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-tifs qui doivent amener le courant de soudure à travers la couche de fondant d'électrddes de longueur Indéterminée, que l'on trouve dans le commerce sous formes de bobines ou de rouleaux.
De telles machines automatiques évitent égale- ment l'usage d'électrodes du type spécial à revêtement épais, qui ont été propo- sées jusqu'ioi pour utilisation dans les machines automatiques de soudure à l'aro et elles permettent par conséquent l'utilisation dans une machine automatique des mentes baguettes que colles que l'on emploie dans la soudure à la main.
Lorsque la même opération de soudure doit être répétée, tout disposi- tif, permettant à l'opérateur d'introduire rapidement une nouvelle électrode dans la machine en augmentant la durée totale de la soudure elle-même, est d'un inté- rite considérable pour les Industriels, en ce sens qu'il permet une production plus grande dans une période de temps déterminée. Il est également de grande im- portance de ne pas laisser à l'opérateur le soin de juger si le reste d'une élec- trode partiellement utilisée a une longueur suffisante pour terminer une autre opération de soudure, avant de remettre une nouvelle électrode dans la machine.
La présente invention a justement pour objet une machine automatique de soudure à l'arc, ou un dispositif pour têtes automatiques de soudure à l'aro, pour fils nus ou à revêtement mince, qui permettent d'obtenir les résultats dé- sirés, Dans cette machine à alimentation par baguettes, la position de chargement d'une électrode est telle qu'une nouvelle électrode peut y être Introduite son- venablement sans nécessiter une attention spéciale de l'opérateur.
Dans une telle machine ,également, le porte-électrode retourne à, sa position de chargement, qui est non seulement séparée de la pièce à souder par une distance prévue à l'avance, ce qui permet à une nouvelle électrode d'y occu- per la position appropriée lorsque son extrémité repose sur la pièce à souder, mais qui est encore séparée du dispositif d'alimentation des électrodes par une distance suffisante permettant au porto-électrode de s'éloigner de la pièce pour amorcer l'arc,sous le contrôle du dispositif d'alimentation des électrodes.
Ceci réduit la durée totale des opérations de soudure puisqu'il suffit déoarter l'é- lectrode de la pièce à souder pour amorcer l'arc,
Dans la machine conforme à l'invention, un interrupteur de commande, qui dépend de la position du porte-électrode et de la position de la pièce après chaque opération de soudure, sert à faire retourner le porte-électrode vers sa position de chargement, quand l'électrode restante est insuffisante pour une au- tre opération de soudure.
Certaines de*oes opérations doivent étre complétées par une ligne de soudure ininterrompue, de façon à éviter toute porosité aux
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endroits où se rejoignent les soudures de deux électrodes différentes et à as- surer l'aspect désiré de la soudure en évitant des bavures indésirables*
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'ac- oompagnent; donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels;
La Fig.1 est le schéma d'une réalisation de l'invention.
La fig.2 est une coupe montrant un dispositif d'arrêt à fluide, qui peut être associé au mécanisme pour faire retourner le porte-électrodes à sa position de chargement, en variante du dispositif d'arrêt à tige à ressort re- présenté Fig.1.
En se reportant Fig.1, un porte-électrode et l'électrode qui y est contenue sont éloignés ou rapproohés de la pièce à souder, de manière à amorcer et à maintenir l'arc, au moyen d'un dispositif d'alimentation prévu pour entrer en contact avec une tige qui est attaohée au porte-électrode et en fait partie intégrante. La liaison entre le dispositif d'alimentation des électrodes et la dite tige du porte-électrode est commandée par un dispositif à fluide, Un dis- positif à fluide est également prévu pour faire retourner le porte-électrode à sa position de chargement.
Ces dispositifs sont commandés d'âpres la position du porte-électrode et celle de la pièce* après une opération de soudure. pour ramenée le porte-électrode à sa position de chargement quand, à la fin de la dite opéra- tion, la consommation d'une électrode dans le porte-électrode dépasse une certaine valeur prédéterminée, telle que la partie restante de l'électrode est insuffisante pour effectuer la soudure suivante. Ces deux dispositifs à fluide sont alimentés ou relâchés en même temps.
Quand ils sont relâchés, l'inertie de fonctionnement des dispositifs à fluide, qui commandent la liaison entre le dispositif d'alimentation des élec- trodes et la tige du porte-électrode, permet à une tige à ressort, disposée entre le porte-électrode et une butée, de maintenir en position de porte-électrode vis- à-vis de cette butée, contre laquelle il a été poussé par l'autre dispositif à fluide. et placé ainsi dans sa position de chargement.
Cette dernière est espacée de la pièce à souder par une distance telle qu'une nouvelle électrode occupe la position appropriée dans le porte-électrode, quand son extrémité utile repose sur la pièce, et elle se trouve à une distance appropriée du dispositif d'alimentation des électrodes, de manière qu'il existe une distance suffisante pour l'éloignement du porte-électrode vis-à-vis de la pièce. pour faire jaillir l'arc, sous le con- trôle du dispositif d'alimentation des électrodes.
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Dans la variante de la Fig.2, le retour du porte-électrode est ar- -rété par une butée à fluide qui, lorsqu'elle n'est pas alimentée, relâche le porte-électrode pour qu'il continue à s'éloigner de la pièce à souder, pour faire jaillir l'arc, sous le contrôle du dispositif d'alimentation des élec- trodes qui lui est associât
Dans l'appareil de la Fig.l, l'extrémité dénudée d'une électrode 10 occupe une position appropriée dans un porte-électrode 11, lorsque son extr4mi- -té utile s'appuie sur la pièce à souder 12.
Le porte-électrode comprend un corps 13, contre lequel l'électrode est maintenue par une mâchoire mobile 14, qui lui est fixée au moyen d'un pivot et qui est maintenue contre l'électrode par un verrou à came 15, monté sur le corps 13. L'extrémité Inférieur-* de l'électrode 10 occupe une position appropriée par rapport à la pièce grâce à un guide 16 qui est fixé au porte-électrode par un support 17. Le courant de soudure arrive au porte-électrode par un conducteur 18 qui est relié au corps 13.
Le porte-électrode et l'électrode sont éloignés ou rapprochés de la pièce par deux galets ou rouleaux 19 et 20 qui peuvent entraîner la tige 21 qui fait partie du porte-électrode* Le rouleau 19 est mû par un moteur de la tête de soudure auu moyen d'une transmission appropriée contenue dans le châssis 22, qui fait partie de la tête de soudure.
Celle-ci peut être construite par exemple selon les principes exposée dans le brevet belge 391.321 que la Société demanderesse a déposé le lr octobre 1932 (Berne perfectionnement au brevet 325.168 déposé le 27 avril 1925). La vitesse et le sens de rotation du moteur actionnant la tête de soudure, et par conséquent la vitesse et le sens de rotation du rouleau 19, peuvent être con- trôlés par tout dispositif approprié sensible aux caractéristiques de l'arc, par exemple dans le dispositif décrit dans le brevet belge 356.014 que la So- ciété demanderesse a déposé le 22 novembre 1928. Comme on le voit Fig.1, le rouleau 20 est mû par le rouleau 19 par l'intermédiaire des engrenages en con- tact 23 et 24.
La tige 21 du porte-électrode passe à travers un support 26 qui la guide, et qui est fixé auch@ssis 22 de la tête de soudure* L'extrémité aupé- rieure de cette tige est contenue dans un guide tubulaire 26 dont la partie Inférieure est montée dans un support 27 qui fait partie du châssis 22.
Pour recevoir une nouvelle électrode, le porte-électrode est rameaé à sa position de chargement, à partir de la position qu'il occupe en raison de
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l'usure de l'électrode, au moyen d'un dispositif à fluide 28. Celui-ci comprend un cylindre 29 dont l'extrémité inférieure est montre sur le support 25 et est fermée par lui; son extrémité supérieure est fermée par un chapeau 30 avec un trou 31, Un fluide, tel que de l'air, est amené à la partie inférieure de ce cy- lindre, ou en est aspiré, au moyen d'un tube 32 qui traverse le support 25 dans la partie inférieure du cylindre 29.
Un piston 33 logé dans ce cylindre est relié par une tige 34 à un bras 35 qui fait partie du porte-électrode 11, Un joint con- venable est prévu entre la tige 34 et le support 26 pour éviter l'échappement du fluide sous pression fourni au cylindre 29 par le tube 32.
Quand ce fluide sous pression est fourni au cylindre 29, le piston 33 et le porte-électrode 11 s'éloignent de la pièce 1. souder jusqu'à ce que le porte électrode rencontre le support 25 de la tête de soudure, Ce support fonctionne donc comme une butée sur le chemin du porte-électrode. Lorsqu'on fait le vide dans le cylindre 29 par le tube 32. le porte-électrode est déplacé à une certaine distance prévue à l'avance du support 25, au moyen d'une tige 36 montée dans le bras 35 et qui est sollicitée dans la position représentée, au moyen d'un ressort 37.
Cette tige à ressort place donc le porte-électrode, par rapport à la tête de soudure, dans sa position de chargement qui est non seulement séparée par une dia- tance appropriée de la pièce à souder, de telle sorte qu'une nouvelle électrode y occupe une position convenable quand son extrémité s'appuie sur la dite pièce, mais qui est également séparée par une distance convenable de la tête de soudure pour permettre au porte-électrode de s'éloigner dle la pièce pour amorcer l'arc sous le contrôle des rouleaux 19 et 20 de la téta de soudure.
Le rouleau 20, son engrenage moteur 24 et l'axe qui les unit sont montés'! une extrémité d'un bloc 38 dont l'autte extrémité est reliée par une tige 39 à un piston 40, qui appartient au dispositif à fluide 41 qui fonctionne pour mettre le rouleau 20 en contact ou hors contact avec la tige 21 du porte-électro- de* Ce piston est contenu dans un cylindre 42 et il est sollicité dans la posi- tion représentée par un ressort 43, situé à l'intérieur du cylindre. Celui-ci est fixé à un support 44 du châssis 22 de la tête de soudure. Le bloc 38 peut coulis- ser dans un support 45 également fixé à ce châssis 22. Du fluide sous pression, @ tel que de l'air, est amené ou aspiré du coté du piston 40 opposé au ressort 43, par une conduite 46.
Un joint entre la tige 39 et le fond du cylindre 42, traver- sé par cette tige, évite toute perte de fluide sous pression entre ces deux élé- ments.
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Les conduites 32 et 46 sont reliées à une conduite unique 47, qui se divise en deux branches 48 et 49, La conduite 48 est reliée par une valve 50à une source de fluide sous pression et la conduite 49 s'ouvre dans l'atmosphère à travers une valve 51. Le fonctionnement des valves 50 et 51 établit simultané- ment les liaisons qui amènent l'air comprimé ou opèrent le vide pour aotionner ou relâcher les dispositifs à fluide 28 et 41.
Quand le dispositif 28 est actionné, il éloigne le porte-éleotrode de la pièce à souder, jusqu'à ce qu'il touche le support 25, et quand le dispo- aitif 41 est actionné, il rompt le contact entre le rouleau 20 et la tige 21 du porte-électrode* Quand ces dispositifs sont relâchés, le ressort 43 du disposi- tif 41 rétablit le contact entre ces éléments. En raison de l'inertie du fono- tionnement du dispositif 41, l'engagement du rouleau et de la tige n'est pas réalisé tant que la tige à ressort 36 n'a pas amené le porte-électrode à une distance prédéterminée du support 25, dans sa position de chargement. On a vu plus haut les particularités de cette position.
Les valves 50 et 51 sont mues par voie électromagnétique et elles sont munies d'enroulement d'excitation 52 et 53. Ils sont reliés l'un ou l'autre à une source de courant 54, par les contacts 55 d'un relais 56, tie dernier est commandé par un enroulement 57,, La liaison de cet enroulement avec la source 54 est contrôlée par des interrupteurs 58, 59 et 60. Un circuit de collage pour ce relais est établi par l'interrupteur 58 et les contacts 61 de ce relais.
Les interrupteurs 58 et 59 fonctionnent suivant des positions prédé- terminées du porte-éleotrode. Ils sont montés sur le tube 26 à travers lequel passe la tige 21. L'interrupteur 58 est monté en haut de ce tube et sa position est telle que quand he porte-électrode 11 s'appuie ou est sur le point de s'ap- puyet sur le support 25, la tige 21 l'actionne en lui faisant ouvrir ses con- tacts normalement fermés. L'interrupteur 59 est supporté à la partie inférieure du tube 26, dont une partie est montrée en coupe pour permettre de voir la tige 21. Quand cette tige passe en-dessous de l'interrupteur 59, elle ferme ses con- tacts normalement ouverts.
L'interrupteur 60 est sous la dépendance de la position de la pièce 12 après chaque opération de soudure. Ses contacts sont fermés par un disque à cames 62, après la fin de chaque opération de soudure. Une connexion 63 est pré- vue entre le disque 62 et le dispositif 64 de déplacement de la pièce. Cette connexion est telle qu'un tour complet est accompli par le disque 62 pour chaque
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opération de soudure. Ainsi, si la soudure sur la pièce 12 se recouvre sur elle- même d'une certaine quantité, la connexion 63 est telle que le disque 62 fait un tour complet, méme si le dispositif d'entraînement 64 fait plus d'un tour.
De plus, si un mouvement en arrière est appliqué à ce dispositif d'entraînement 64, afin de le mettre en position pour commencer l'opération suivante de soudu en un point prédéterminé de la pièce à souder qu'il supporte, un mécanisme appro- prié tel qu'un dispositif à cliquet peut être prévu dans la connexion 63, de telle sorte que le disque 62 ne tourne pas en arrière, en même temps que le dis- positif d'entraînement 64.
Le fonctionnement de la tête de soudure est le suivant 1
Sur le dessin, le porte-électrode n'a pas été représenté dans sa posi- tion de chargement qui est déterminée par l'action de la tige à ressort 36 et du support 25. Il a été déplacé de sa position de ohargement vers la pièce à souder pour faciliter la représentation de cette tige et de son support dans le porte-électrode,
En supposant que ce dernier soit dans sa position de chargement-, une extrémité de la baguette 10 y est convenablement disposée quand son autre extré- mité repose sur la pièce 12.
En conséquence, l'opération de chargement consiste simplement à placer une extrémité de l'électrode 10 sur la pièce 12 et l'autre extrémité dans le porte-éleptrode 11 et à faire fonctionner le verrou 15 pour fermer le porte-électrode et y serrer l'électrode.
L'opération de soudure est alors commencée en actionnant un bouton de manoeuvre, analogue à celui décrit dans le brevet elge 356.014 précité.
La commande sensible aux caractéristiques de l'arc et associée à la tête de soudure fait tourner les rouleaux 19 et 20 de façon à éloigner le porte- électrode de la pièce, pour amorcer l'arc* La distance entre le porte-électrode 11 et le support 25, due à la tige 36, permet cet amorçage, sous la commande du dispositif d'alimentation des électrodes. Quand l'aro a jailli entre l'électro- de et la pièce, les roulleaux 19 et 20 vont déplacer le porte-électrode vers la pièce; pour compenser l'usure de l'électrode et maintenir un arc sous une ten- sion prédéterminée' Quand l'opération de soudure est terminée, l'opérateur peut l'arrêter en fermant un interrupteur d'arrêt comme dans le brevet belge 356.014.
Cet arrét*peut d'ailleurs être commandé automatiquement sous le contrôle d'un déplacement.
Si l'éleotrode est suffisamment longue pour effectuer plusieurs sou- dure$, l'opérateur déclenche une autre opération de soudure jusqu'à, ce qu'enfin @
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l'extrémité de la tige 21 du porte-électrode passe en-dessous de l'interrupteur 59, Car à la fin d'une opération de soudure, quand l'interrupteur 60 se ferme éga- lement, l'enroulement qui commande le relais 56 est connecta à la source d'alimen- tation 54 par les interrupteurs 60, 59 et 58. Ce relais ferme donc ses contacts 61 et transfère la connexion de ses contacts inférieurs 55 à ses contacts supérieurs 55. Cette connexion ferme par l'interrupteur 58 un circuit de collage pour l'en- roulement 51 qui actionne le relais 56.
La fermeture des contacts supérieurs 55 du relais 56 relie l'enroulement 52 de la valve 50 à la source 54, Du fluide sous pression est donc fourni aux dispositifs 28 et 41*
Le dispositif 41 sépare les rouleaux 19 et 20 de la tige 21 et le dispositif 28 déplace le porte-électrode depuis la pièce à souder Jusque ce qu'il s'appuie sur le support-butée 25. L'ouverture 31 du chapeau 30 du cylindre 29 amortit ce mouvement de retour en limitant la quantité d'air qui s'échappe de la partie supérieure du cylindre 29.
Au moment, ou juste avant* le moment où le porte-électrode rencontre le support 25, l'interrupteur 58 fonctionne par le passage de l'extrémité de la tige 21.L'ouverture des contacts qui en résulte désexcite le relais 56 qui reprem la position représentée sur le dessin, Dans cette position, ce relais ferme le circuit de l'enroulement 53 de la valve 51 aux bornes de la source 54. Le fonction nement de cette valve relâche les dispositifs 28 et 41 en les reliant à l'air li- bre.
Pendant que le ressort 43 du dispositif 41 amené au contact le rouleau 20 et la tige 21, la tige à ressort 36 déplace le porte-électrode vers sa position de chargement* Ce porte-électrode est donc mis en position appropriée pour l'intro- duotion d'une nouvelle électrode, comme on l'a décrit ci-dessus*
Le retour en arrière du porte-électrode Neuf être arrêta par un dispo- sitif à fluide, tel que celui qui est représenté Fig.2, de façon à le placer con- venablement dans la position de chargement désirée* Ce dispositif peut remplacer la tige à ressort 36 de la Fig.l. Il est associé avec le dispositif 28, les par- ties correspondantes étant indiquées par les mêmes numéros de référence, le dis- positif entier étant appelé 28'.
Comme on le voit Fig.2, une extrémité de ce dispositif d'arrêt 36' prend appui sur le piston 33, à l'intérieur du cylindre 29 et son autre extrémité est reliée à un piston 65 logé dans un cylindre 66, disposé à la partie supérieure du cylindre 29, * La conduite 32 est branchée de façon à amener du fluide sous pres- sion à la partie supérieure du .cylindre 66 ainsi qu'à la partie inférieure du cy-
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-lindre 29. Donc, quand le dispositif 28'.est actionné, le piston 33 se meut vers le haut dans le cylindre 29. jusqu'à ce qu'il touche l'arrêt 36' qui a été déplacé à la position représentée Fig.2 par le-fluide fourni au cylindre 66.
Oe dernier a un diamètre plus grand que le cylindre 29 et l'effort total sur le pis- ton 65 est plus grand que celui sur le piston 33, de telle sorte que quand ce piston touche l'arrêt 36', son mouvement vers le haut est arrêtée Quand le dis- positif 28 est relâche, quand la conduite 32 est ouverte à l'air libre$ l'arrêt 36' n'arrête plus le mouvement ultérieur vers le haut du piston 33 et le dispo- sitif d'alimentation des électrodes peut fonctionner de manière à éloigner le poste-électrode de la pièce pour amorcer l'arc.
Quand on utilise le dispositif 28' de la Fig.2, au lieu du dispo- sitif 28 de la Fig.1, on voit évidemment que l'interrupteur 58 doit être conve- nablement disposé sur le tube 26, de faqon qu'il soit actionné par la tige 21 au moment, ou juste avant le moment où le piston 33 touche l'arrêt 36'. A part cela, la substitution du dispositif 28' au dispositif 28 ne nécessite aucune autre mo- dification dans l'appareil de la Fig.1.
Dans les deux dispositifs représentés Fig.l et Fig.2, on peut pré- férer que la conduite 32 soit de plus petites dimensions que la conduite 46, de sorte que le dispositif 41 sépare les rouleaux 19 et 20 de la tige 21, avant que le dispositif 88 agisse pour déplacer de la pièce à souder, le porte-électrode et la tige 21. Dans ce cas, le dispositif 28 peut être prévu de telle sorte que la pression soit établie dans son cylindre avant que les rouleaux 19 et 20 ne s'é- cartent et ne libèret la tige 21, ce qui entraîne un mouvement de retour du porte- électrode qui est amorcé par la secousse due à l'établissement de la dite près- sion.
Les conduites 32 et 46 peuvent être de mêmes dimensions, et on peut prévoir un rétrécissement ou un étranglement dans la conduite 32 pour obtenir le même . résultat.
On peut remarquer que l'appareil décrit est de nature à pouvoir être ajouté à des têtes automatiques de soudure à l'arc susceptibles d'alimenter des électrodes nues, ou légèrement recouvertes, de longueur Indéterminée* L'appareil peut toutefois faire partie intégrante d'une tête automatique de soudure adaptée uniquement pour recevoir des baguettes- Dans chacun de ces cas, l'invention n'est pas limitée à l'application à des baguettes à revêtement 'pais. mais elle peut être utilisée pour servir avec n'importe quelle forme d'électrode de faible Ion* gueur.
Dans certains cas, on peut avoir besoin d'un entraînement plus in- @
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-tens. entre les rouleaux et la tige du porte-électrode, Dans oe cas, on peut ménager ou rapporter une crémaillère sur la tige, du coté du rouleau 20 qui sera muni de dents qui engrènent avec la crémaillère et l'entrain@nt. On peut égale- ment utiliser, comme tout homme de l'art peut s'en rendre compte, d'autres réali- sations pour obtenir un entraînement plus énergique que le dispositif à friction décrit dans ce qui précède.
Quand la tige est munie d'une crémaillère les Interrupteurs 68 et 59 peuvent être replacés sur le tube 26 de telle sorte qu'ils s'appuient sur une par- tie lisse de la tige. En remplaçant les rouleaux des éléments actifs des dits in- terrupteurs par des sabots allongés, leur position peut être celle qui est repré- sentée, puisque de tels sabots ne sont pas affectés par les Irrégularités de la tige, provenant des dents de la crémaillère.
Bien qu'on ait représenté et décrit deux formes de réalisation de l'invention, il est bien évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes par- ticulières, données simplement à titre d'exemple et sana aucun caractère restric- tif et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et mime objet que les dispositions indiquées ci-dessus, rentreraient comme elles dana le cadra de l'invention.