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PERFECTIONNEMENTS AUX MACHINES AUTOMATIQUES A SOUDER,
La présente invention concerne des machines automatiques destinées à effectuer des opérations de soudure discontinues.
Dans cette méthode de soudure, les éléments sont assemblés par une série de soudures de longueur et d'espacement prédéterminés. Chacune de ces sou- dures est souvent appelée "trait" de soudure.
Certains assemblages peuvent être réalisés au moyen de traits de soudure espacés et présenter encore une résistance suffisante pour leur utilisa- tion, En employant cette méthode de soudure discontinue, au lieu de soudure con- -tinue, la vitesse de fabrication de tels assemblages peut être fortement aug- mentée.
Dans les machines automatiques à soudures discontinues existantes,
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on se heurte toutefois à certaines limites bien déterminées de vitesse, par sui- te de l'utilisation d'embrayages à changement de vitesse, et de systèmes d'inter- rupteurs qui établissent ou poupent le circuit de soudure, au commencement et à la fin de chaque trait de soudure. De telles machines ont également un fonction- nement très onéreux en raison de l'usure excessive et de l'entretien du mécanis- me de changement de vitesse et des systèmes d'interrupteurs, qui constituent une partie essentielle de ces machines.
La présente invention a justement pour objet de remédier à ces in- convénients et elle se rapporte à une machine automatique à souder, dans laquelle un dispositif est prévu pour déplacer l'électrode et la pièce à souder l'une par rapport à l'autre, le long de la ligne de soudure, à une vitesse sensiblement constante, supérieure à la vitesse de soudure désirée ;
en outre, des moyens sont prévus pour faire déplacer l'électrode par rapport à ce dispositif, en avant et en arrière, le long de la ligne de soudure, à des titesses qui permettent de réa- liser des cycles répétés de fonctionnement, pendant chacun desquels, et pour un temps déterminé à l'avance, l'extrémité de l'électrode où jaillit l'arc se dépla- ce le long de la pièce à la vitesse de soudure désirée, de façon à réaliser une soudure de longueur prévue à l'avance;
puis, pendant une autre période de temps prédéterminée, qui alterne avec la première, cette même extrémité de l'électrode se déplace le long de la pièce à une vitesse plus grande que celle due au dispo- sitif précité, de façon à déplacer l'arc depuis la fin d'une soudure jusqu'au commencement de la soudure suivante, afin d'espacer ainsi les traits de soudure.
L'invention a également pour objet une machine automatique à souder du type décrit ci-dossus dans laquelle, pendant des intervalles de temps prévus & l'avance, aucun déplacement relatif ne se produit entre la dite extrémité de l'électrode et la pièce à souder, au commencement ou à la fin, ou à la fois au commencement et à la fin de chaque soudure, ou en un point prédéterminé de chaque soudure.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'ao- compagnent, donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans leaquela :
La fig.l représente schématiquement une machine automatique à son- der qui comprend le dispositif de l'invention;
Les fig.2 et 3 représentent deux schémas de mécanismes à came, qui sont destinés à déplacer, par rapport au dispositif de déplacement de l'électrode
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l'extrémité active de cette électrode, en avant ou en arrière, le long de la ligne de soudure, de façon à obtenir des soudures de longueur et d'espacement prévus à l'avance.
La came de la fig.2 aune forme telle que les périodes sans dépla- cement relatif se produisent au commencement et à la fin de chaque trait de sou- dure. Cette came est également représentée fig.l.
Conformément à l'invention, le mécanisme de changement de vitesse et les systèmes d'interrupteurs sont éliminés du fait du mouvement oscillant de l'extrémité active de l'électrode le long de la ligne de soudure, et du déplace- ment relatif de la pièce par rapport à elle à des vitesses supérieures à la vi- tesse de soudure permise.
L'oscillation de l'électrode confère à son extrémité active une vitesse dans un sens, qui réduit sa vitesse vis-à-vis de la pièce jusqu'à la vitesse voulue de soudure, pour un temps prévu à l'avance, et une vi- tesse dans le sens opposé, qui augmente sa vitesse par rapport à la pièce, et la déplace depuis la fin d'une soudure jusqu'au commencement de l'autre soudure, Un tel fonctionnement permet d'obtenir une série de traits de soudure de longueur et d'espacement prévus à l'avance, à des vitesses excessivement élevées.
Dans la machine représentée fig.l, la pièce à souder 10 se déplace par rapport à une tête de soudure 11, grâce à des paires de galets ou de rouleaux entraineurs qui s'appuient sur deux côtés opposés de cette pièce* Ces rouleaux sont entraînés à la vitesse de rotation désirée au moyen d'une transmission à vitesse variable 13, qui est à son tour actionnée par un moteur 14, Cette trans- mission 13 est munie d'un volant à main (ou analogue) 15, destiné à régler la vitesse des rouleaux 12 par rapport à celle du moteur 14.
La pièce à souder peut être un tuyau ou un assemblage d'éléments comportant une jointure qui doit être réalisée au moyen d'une série de traits de soudure de longueur et d'espacement déterminés. Par exemple, la pièce 10 repré- sentée sur le dessin, peut comporter deux éléments creux qui doivent être assem- blés pour former une poutre, un tube, ou analogue en plaçant les unes contre les autres les tranches de leurs rebords.
Des rouleaux d'entrainement 12, placés sur les côtés opposés d'un tel assemblage, le maintiennent, en même temps que les dites tranches viennent s'appuyer les unes contre les autres, On peut prévoir un dispositif qui exerce une pression appropriée entre chaque paire de rouleaux 12, non seulement pour réaliser le frottement voulu entre eux et la pièce à souder, mais aussi pour
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maintenir la dite pièce contre les efforts de déformation qui résultent de l'opé- ration de soudure. Comme représenté fig.1, la pièce 10 est supportée par des ga- lets ou rouleaux convoyeurs 16, contre lesquels elle est appuyée par des galets ou rouleaux correspondants 17.
La tête de soudure 11 est montée sur un support 18; elle peut être de tout type approprié et on l'a représentée de manière analogue à celle qui fait l'objet du brevet belge n 430.942 du 4 novembre 1938 pris par la Société deman- deresse.
L'électrode 19 est alimentée par cette tête à travers un guide ou tube 20 qui met en place son extrémité active au-dessus de la ligne de soudure de la pièce. Le courant de soudure est amené à l'électrode 19 par le tube 20, qui est connecté électriquement par un conducteur 21 à l'une des bornes d'une source de courant de soudure. L'autre borne 22 de cette source est reliée à l'un des rouleaux 16 qui, dans l'exemple représenté, s'appuie sur la pièce 10 du côté op- posé à celui en face duquel se trouve l'extrémité active de l'électrode 19.
La vitesse et le sens de rotation du moteur d'alimentation 24 de la tête de soudure 11 peuvent être commandés par tout dispositif approprié de commande 25, sensible aux caractéristiques de l'arc, afin d'approcher ou d'éloi- gner l'électrode 19 de la pièce, pour amorcer et entretenir un arc de soudure sous un voltage approprié et ayant une longueur prévue à l'avance. Ce moteur est relié à une source d'alimentation 27 par des conducteurs 26 qui passent par le dispositif 25* Des conducteurs 28 réunissent également ce dispositif au tube 20 et au alet 16, auquel est reliée la borne 22 d'alimentation en courant de sou- dure, de façon à réaliser la connexion à un élément fonction de la longueur de l'arc et de la tension à ses bornes.
Le dispositif de contrôle 25 de la tête de soudure est de préférence du type à grande vitesse.
Le tube 20 peut pivoter en 29 sur la tête de soudure. Le mouvement d'oscillation autour de ce pivot , en avant et en arrière, le long de la ligne de soudure, est obtenu au moyen d'une came à trois dimensions 30. Cette came est représentée comme étant conique, et elle peut présenter en coupe le profil repré- senté fig.2. Un galet 31 s'appuie sur cette came et transmet son mouvement au @ tube 20 par une tige 32. Une extrémité de cette tige peut pivoter sur un collier 33 dont la position est réglable le long du tube 20.
L'autre extrémité de cette tige est munie d'une douille 34 qui sert de support au galet 31, La douille 34 a sa position réglable le long de la tige 32, en desserrant une vis 35, qui per-
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-met alors le réglage, puis assure ensuite par son serrage la fixation des pièces dans la position désirée. La tige 32 est supportée par un guide 36 réglable le long d'un support 37 présentant une encoche et disposé le long du tube 20. Ce dernier est sollicité vers une butée 38 au moyen d'un ressort 39, dont une extrémité est reliée au dit tube, et dont l'autre extrémité est fixée au support fendu 37. Ce ressort agit également de façon à appuyer le galet 31 contre la surface de la came conique 30, lorsque la tige 32 et la douille 34 ont été convenablement réglées.
On Toit donc qu'en réglant la tige 32 le long de la came 31 et du tube 20, on dispose d'un moyen pour contrôler l'amplitude de l'oscillation commu- niquée à ce tube. Le réglage de la douille 34 dans le sens de la longueur de la ti- ge 32 permet d'obtenir l'allongement ou le raccourcissement nécessaire de la liai- son entre la came 30 et le tube 20.
La came 30 est supportée par un arbre 40 et sa position peut être réglée le long de cet arbre. Elle peut être maintenue dans toute position de ré- glage désirée au moyen de vis 41. En conséquence l'amplitude de l'oscillation du tube 20 peut être également réglée en déplaçant la came 30 par rapport au tube 20 et au support fendu 37.
L'extrémité supérieure de l'arbre 40 est supportée par un palier 42 et son extrémité Inférieure traverse un palier et est reliée à un mécanisme de transmission à vitesse variable 43. Ce dernier est relié à la transmission à vi- tesse variable 13 précitée, au moyen d'engrenages 44, ou de dispositifs de trans- mission équivalents.
Le dispositif 43 est également muni d'un volant à main ou analogue 45, pour régler la vitesse de rotation de l'arbre 40 et par conséquent celle de la came 30.
On voit donc qu'une telle machine possède d'une part,des moyens pour dé-placer la pièce à souder ar rapport à la tête de soudure, à des vitesses réglables qui, conformément à l'invention, sont supérieures à la vitesse de soudure et d'autre part,des moyens permettant de faire osciller l'électrode en avant et en arrière, le long de la ligne de soudure, avec toute amplitude ou fréquence désirée de l'oscillation*
Le déplacement relatif entre l'extrémité active de l'électrode et la pièce est déterminé par le profil de la came 30. Des profils types ont été re- présentée Figé 2 et 3.
Dans la Fig.3, une rotation à vitesse constante de 240 de la came
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30 fait avancer l'extrémité active de l'électrode, dans la direction du travail, à une vitesse uniforme, moitié de celle à laquelle se déplace la pièce à souder* Ainsi, pendant que la pièce avance de quatre unités de longueur, l'extrémité ac- tive de l'électrode avance de deux unités, ce qui produit un trait de soudure long de deux unités de longueur, à une vitesse de soudure égale à la différence entre les vitesses de la pièce et de ladite extrémité active.
Pendant les 120 suivants de la rotation de la came, l'extrémité active revient à sa position initiale en parcourant deux unités de longueur, pen- dant que la pièce à souder avance de deux unités de longueur. On obtient donc un trait de soudure long de deux unités, séparé du précédent par un espace de quatre unités de longueur.
Dans la fig.2, le profil de la came donne, pour une même vitesse de rotation, des séries de traits de soudure de longueur et d'espacement égaux. Tou- tefois, le profil de la came est tel que, pendant la première et la dernière unité de longueur de déplacement de la pièce, pendant la soudure, l'extrémité active de l'électrode reste fixe par rapport à la pièce. De plus, les 360* de la circonfé- rence de la came sont utilisés pour contrôler le déplacement relatif, pendant la soudure, de l'extrémité active de l'électrode et de la pièce, de telle sorte que après avoir accompli une opération de soudure, ladite extrémité est instantanément revenue à sa position de départ, et dans les mêmes conditions, en vue de la söu- dure suivante.
On voit que plusieurs profils de came peuvent être utilisés pour obtenir diverses méthodes de soudure, ainsi que les longueurs de traita de aoudure désirées, séparés entre eux par une distance déterminée à l'avance.
Le profil de la came 30 dans ses diverses sections et sa vitesse de rotation déterminent le déplacement relatif de l'extrémité active de l'élec- trode par rapport à la pièce à souder, pour une vitesse de déplacement donnée de cette pièce, On voit donc qu'en opérant les réglages appropriés, on peut obtenir toute vitesse désirée de soudure, En outre, en utilisant des cames de profil con- Tenable, et en réglant l'amplitude et la fréquence d'oscillation du tube 20, on dispose de plusieurs réglables pour déterminer non seulement la vitesse de soudure, mais également la longueur de chaque trait et leur espacement entre eux* De plus, on voit que le profil en coupe de la came conique, depuis une de ses extrémités jusqu'à l'autre, n'a pas besoin d'être symétrique, car plusieurs profils peuvent v être nécessaires, en liaison avec les autres réglages effectués,
pour obtenir une vitesse voulue pour des soudures de longueur et d'espacement voulus* @
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Au lieu d'utiliser une came en pointe comme celle qui est repré- sentée, on peut utiliser une came à étages; dans ce cas, les sections longitudi- nales de la came doivent avoir des profils qui, en liaison avec les autres régla- ges, permettent de réaliser les conditions particulières désirées de vitesse de soudure, de longueur et d'espacement des traits de soudure.
Comme l'usage de certains profils de cames peut entrainer une ex- tinction occasionnelle de l'arc, lorsqu'il est déplacé depuis la fin d'une soudu- re jusqu'au début de la suivante, la période d'arrêt lors de l'amorçage de la sou- dure, telle qu'on l'obtient avec les cames des fig. 1 et 2, peut avoir une certai- ne importance, Cette période fournit un contrôle pour la soudure à grande vitesse, comme celle dont il est question dans ce qui précède, avec les intervalles néces- saires de temps pour réamorcer l'arc* Si ce dernier ne s'est pas éteint pendant son déplacement,
les périodes d'arrêt au début et à la fin de chaque soudure peu- vent néanmoins être très désirables pour obtenir une pénétration satisfaisante au début d'un trait et pour préparer l'arc à son déplacement rapide vers le trait suivant.
On peut aussi utiliser des périodes d'arrêt pour exécuter des soudures par points espacés. un déplacement relatif approprié du dispositif de soudure, avant et après chaque période d'arrêt, assure également une soudure cor- rectement exécutée, lorsqu'on fait de telles soudures espacées, élimine les cra- tères, les surfaces brûlées et permet d'obtenir généralement une amélioration de la soudure elle-même.
Les oscillations particulières utilisées ci-dessus pour obtenir des traits de soudure-espacés n'excluent pas l'usage de certaines oscillations supplémentaires qui imitent les mouvements combinés d'un soudeur, C'est ainsi qu'on peut prévoir des moyens pour faire osciller le dispositif de soudure obli- quement ou à angle droit par rapport à la ligne de soudure, ou pour le faire tour- ner autour d'un centre décalé vis-à-vis de son centre géométrique. D'autres dépla- cements voulus peuvent être imposés au dispositif de soudure, en utilisant des mouvements mécaniques appropriés, sans sortir du cadre de l'invention.
Il n'est pas nécessaire d'utiliser ensemble toutes les caractéris- tiques décrites ci-dessus à propos de l'invention par exemple, le circuit de sou- dure peut être ouvert et fermé au début et à la fin de chaque opération de soudu- re, au moyen d'interrupteurs disposés sur un ou plusieurs éléments mobiles de la machine à souder, Avec cette variante, de telles machines évitent encore en par-
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-tie les limitations entraînées par les machines qui nécessitent des embrayages pour déplacer alternativement la pièce à souder à la vitesse de soudure et à une vitesse supérieure à cette dernière.
Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réalisa- tion de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières, données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère res- trictif, et que par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.