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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION par la société anonyme @ LA SOUDURE ELECTRIQUE AUTOGENE, Société Anonyme " il Pince automatique pour la soudure ou le découpage manuel à l'arc électrique ".
Priorité d'une demande de brevet déposée en France le b juin 1944.
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L'invention a pour objet une pince pour la soudure ou le découpage manuel à l'arc électrique, avec avancement automati- que de 1.'électrode de soudure ou de découpage
Le but essentiel de l'invention est de réaliser une pince permettant une soudure manuelle plus rapide , non seulement par l'augmentation de la vitesse de soudure, mais aussi par la diminution ou la suppression du nombre de reprises,, en utilisant des électrodes de longueur plus grande que la lon- gueur habituelle ou une électrode de longueur indéfinie, débitée en rouleau.
L'invention consiste en ce que la dite électrode de soudure ou de découpage peut avancer automatiquement,dans les mâchoires d'une pince, entre lesquelles elle est serrée et prend son contact électrique. Cet avancement, au cours duquel au moins une des mchoires de la pince assure le contact élec- ' il
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trique de l'électrode, peut se faire sous l'action d'un moteur mécanique, pneumatique ou, de préférence, électrique, par l'intermédiaire de moyens appropriés et de telle façon que la baguette de soudure ou électrode s'arrête automatiquement en fin de course , De plus, la vitesse d'avancement de l'électrode peut être réglée en relation avec la longueur d'arc, au moyen d'un organe monte sur le manche de la pince.
Dans le but de permettre une plus grande densité du courant de soudure, la prise de contact se fait à faiole distance de l'arc électrique, par l'intermédiaire d'un organe frotteur relativement long, ce qui évite en même temps le perlage.
La pince automatique suivant l'invention peut 'être utilisée avec des électrodes nues ou à âme , ou avec des électrodes enrobées de forme spéciale, dont les avantages et particularités apparaîtront dans la description ci-après de certaines formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Dans les dessins joints au présent mémoire :
La figure 1 montre, vue d'un côté, une pince suivant l'in- vention dans laquelle l'avancement de l'électrode est commandé par un moteur électrijue dont le circuit d'alimentation comprend un interrupteur disposé dans le manche de la pince.
La figure 2 est une vue du dessus des mâchoires,de la pince, suivant la coupe II-II de la figure 1.
La figure 3 représente la pince de la figure 1, vue de l'autre coté, et montre plus spécialement des organes mécaniques d'avancement, de guidage et de prise de contact de l'électrode.
La figure 4 est un schéma particulier d'alimentation du moteur électrique d'entraînement de l'électrode dans une pince mécaniquement analogue à celle des figures précédentes.
La figure 5 montre, vue du même côté que la figure 3, une autre forme d'exécution de la pince suivant l'invention,
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comportant deux manches.
La figure 6 représente schématiquement une pince suivant l'invention pourvue de mâchoires non pivotées.
Les figures 7 à 11 montrent, en coupe transversale, des formes d'électrodes spéciales enrobées pouvant être utilisées avantageusement avec la pince suivant l'invention.
Dans ces différentes figuresles mêmes notations de ré- férence désignent des éléments identiques.
La pince représentée aux figures 1 à 3 comprend un bouclier 1 formant pare-étincelle. Sur ce bouclier est montée rigidement la mâchoire ou branche fixe 2 de la pince; sur cette dernière se trouve pivotée en 3 la mâchoire ou branche mobile 4.
La branche mobile 4 peut être écartée de la branche fixe 2 par un levier coudé 5, pivoté en 6, pourvu à une extrémité d'une touche ou doigt 7 et à l'autre extrémité d'un bec 8 agissant sur la face intérieure de la branche mobile 4 contre l'action d'une lame de ressort courbée 9.
Les extrémités de celle-ci sont fixées, d'une part, en 10, à une des extrémités du pare-étincelle 1 et, d'autre part, en 11, à l'extrémité de la branche mobile 4 de la pince près de laquelle l'électrode sort de la pince, comme il sera décrit plus loin.
La mâchoire 2, formant la branche fixe de la pince, est prolongée par un manche tubulaire 12 qui, de façon connue$ sert au passage du câble d'amenée du courant de soudure et est entouré d'une gaine isolante 13, servant de poignée.
Dans le but de pouvoir faire varier et régler l'angle du manche de la pince par rapport à l'ouvrage, ce manche est terminé par une patte 14, qui peut pivoter en 15 autour de l'axe d'un boulon sur lequel est engagé un écrou
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à ailettes 16 servant au serrage de la branche fixe 2 con- tre la dite patte 14.
A l'extrémité de la branche.mobile 4, opposée à celle par laquelle l'électrode sort de la pince, se trouve un plateau 17 sur lequel est monté un petit moteur électrique 13, par l'intermédiaire d'entretoises 19. Ce plateau et le boîtier du moteur, ainsi que toutes les parties qui viennent d'être décrites, sauf le ressort 9 et les organes de pivotement en 3, en 6 et en 15, peuvent être constituée en métal léger, dans le but de réduire au minimum le poids de la pin- ce.
L'arbre 20 du moteur 18 porte un pignon 21 (figure 3) qui entraîne une roue dentée 22 calée sur un arbre 23.
Celui-ci traverse un coussinet 24 dans le plateau 17 et un coussinet 25 monté sur la branche mobile 4. L'arbre 23 porte aussi un pignon conique 26 qui entraîne une roue conique 27 dont l'axe de rotation 28 (figure 1) est supporté, d'une part, dans la branche mobile 4 et, d'autre part, dans une console 29 (figure 3) fixée sur cette dernière. L'axe de rotation 28 est rendu solidaire d'une molette 30 (figures 1 et 2) destinée à entraîner l'électrode . Entre cette molette 30 et l'extrémité de la branche 4 par laquelle l'électrode sort de la pince, se trouve une roue folle à gorge 31, dont la fonction apparaîtra dans la suite de la description.
D'autre part, en face de la molette 30 et de la roue à gorge 31 de la branche mobile 4, se trouve monté, sur la branche fixe 2, une lame de contact ou frotteur 32 en bronze, pour la prise de courant de l'électrode . Ce frotteur est re- lativement long.
Dans le out d'avoir un couple de démarrage convenable, le moteur 18 est, de préférence, à courant continu et à basse
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tensi on. La sourcede courant dece moteur p eut être indépendante ou être, par exemple, dérivée du courant continu de soudure, par l'intermédiaire d'une résistance appropriée.
Elle peut aussi être dérivée à partir du courant alternatif de soudure par l'intermédiaire d'un redresseur de courant.
Aux figures 1 et 3, les connexions du moteur 18 à la source de courant sont schématisées et sont constituées par des conducteurs souples dont l'un, 33, relié directanent la source de courant à une des bornes 34 du moteur, tandis que l'autre conducteur 35, relie la borne 36 à la source de courant, en passant par une résistance variable 37, dont le bottier est rendu solidaire de la branche fixe 2, et par un interrupteur 38 monté sur la poignée de la pince de telle sorte que le bouton de contact 39 de cet interrupteur puisse subir la pression du pouce de la main droite du soudeur.
Les extrémités libres des conducteurs 33 et 35 schématisées au dessin, peuvent du reste être pratiquement engagées dans le manche de la pince avec le câble d'amenée du courant de soudure, non représenté pour plus de clarté.
La pince représentée aux figures 1 et 3 est ouverte par une action qu'on suppose exercée sur la touche 7 du levier 5, en appuyant du pouce de la main droite,les doigts serrant le manche 12-13 de la pince.
Pour la clarté des dessins, on n'a représenté qu'à la figure 2 une électrode 40 engagée dans la pince. Cette électrode 40, représentée d'autre part à plus grande échelle et en coupe transversale à la figure 7, comprend un noyau métallique 41 et un enrobage 42. Elle peut présenter une longueur quelconque ou indéfinie et être, par exemple, enroulée sur un touret non représentéaux figures décrites jus- qu'à présent.
L'enrobage 42 présente une entaille ou rainure 43 suivant une génératrice, qui s'étend sur toute la longueur de
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l'électrode.
Le dispositif décrit fonctionne comme suit :
Supposons que l'extrémité libre de l'électrode soit introduite dans la pince, qui a été ouverte par appui sur la toucne 7 du levier 5, de manière que la tranche 44 du frotteur conducteur 32 soit engagée dans la rainure 43 et vienne sur toute sa longueur, en contact avec le noyau métallique 41 de l'électrode . En relacnant la touche 7, le bec 8 de ce levier cesse son action contre la mâchoire 4 qui, en se fermant, sous l'action du ressort 9, serre l'électrode contre la molette 30 et contre la ,;orge de la roue folle 31. La vitesse de rotation du moteur 18 ayant été préalablement régléepar la résistance variable 37, le moteur est mis en ,..arche par simple pression du pouce sur le bouton 39 de l'interrupteur 38 monté sur le manche 12-13 de la pince.
Par la mise en rotation du mécanisme 21, 22, 23, 26, 27, 28, 30, la molette 30 en contact avec l'enrobage de l'électrode 40, déplace celle-ci régulièrement le long du frotteur 32 qui est engagé dans la rainure de l'enrobage et sert de rail pour l'électrode, tandis que la roue folle à gorge 31 lui sert, de plus, de guide.
L'avancement de l'électrode peut être maintenu sensiblement constant par le soudeur lui-même, qui peut corriger les petites différences de vitesse d'avancement par le réglage qu'il effectue à l'aide de la résistance variable 37 en fonction de la longueur d'arc qu'il veut obtenir.
Dans le but d'éviter la production d'un arc intempestif en fin de course, la roue folla à gorge 31 a encore pour fonction de maintenir le bout final de l'électrode et de retenir celui-ci dans la pince, dès qu'il échappe à l'action de la molette motrice 30. Elle empêche ainsi le bout de l'électrode de tomber sur l'ouvrage.
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Il est à remarquer également que la branche mobile 4 supporte le moteur et les mécanismes d'avancement et de retenue de l'électrode, de telle sorte que le poids de res organes soit compensé par celui des organes de contact, de réglage, de commande et d'amenée du courant supportés/par l'autre branche solidaire du manche de la pince.
Dans une autre forme d'exécution de la pince suivant l'invention, on prévoit une commande automatique à distance de la mise en marche du moteur actionnant l'avancement de l'électrode .Dans cette forme d'exécution, la mise en marche et l'arrêt du moteur 18 dépendent respectivement , mais uniquement* de la fermeture et de la rupture du courant de l'arc de soudure.
Une forme d'exécution de ce genre est représentée à la figure 4 où on voit un poste de soudure à courant alternatif qui comprend, outre un transformateur de soudure 45 relié à ' des bornes 46 et 47 d'un réseau d'alimentation, un transformateur auxiliaire 49 alimentant un redresseur 50. Le circuit extérieur de celui-ci est formé par des conducteurs 51 et 52 et est raccordé au moteur 18 de la pince. Celle-ci porte également la résistance variable 37 dans le circuit d'alimenta- tion du moteur 18.
L'une des bornes du secondaire du transformateur de soudu- re 45 est reliée à la terre, de façon connue, par un conducteur 53. L'autre borne du secondaire du transformateur de soudure est reliée, par un conducteur 54, à la bobine d'intensité 55 d'un relais 56 intercalé dans le circuit d'alimentation du moteur 18. La'bobine d'intensité 55 est connectée d'autre part, par un conducteur 57, au frotteur 32 établissant dans les mâchoires de la pince le contact électrique avec l'électrode rainurée 40 dont le guidage et l'avancement sont assurés comme décrit plus haut, respectivement par la roue folle à gorge 31
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et par la molette 30 actionnée par le moteur 18.
Dans cette forme d'exécution, l'amorçage de l'arc sur l'ouvrage,, représenté en 58, provoque la fermeture du relais 56, par la fermeture du circuit d'arc 53, 54, 55, 57, 32, 40,58 et le moteur 18 de la pince se met en marche, faisant avancer l'électrode vers l'ouvrage, au fur et à mesure de sa fusion. L'électrode de longueur indéfinie peut provenir d'un touret 59, sur lequel elle est enroulée. Il va de soi que les conducteurs 51 et 52 du moteur 18, et le conducteur 57 du circuit de soudure, peuvent être réunis dans le même câble, pour être engagés dans le manche de la pince.
Dans une autre forme d'exécution représentée à la figure 5, la pince suivant l'invention présente deux manches 12-13 et 12'-13' dirigés en sens opposés l'un de l'autre.
Dans ce cas, le ressort agissant sur la branche mobile 4 pour assurer la fermeture et le serrage des mâchoires est un ressort à boudin 60 engagé dans le deuxième manche 12'-13'- Ce ressort à boudin agit, par exemple, par l'intermédiaire d'un pointeau 61 engagé devant lui dans le manche 12'-13' fixé sur le pare-étincelle l', l'autre manche 12, 13 pouvant contenir le ou les câbles d'amenée et de distribution du courant.
Cette forme d'exécution permet non seulement l'usage des deux mains dans le maniement de la pince, mais égalewent le dépôt à l'endroit désiré du laitier provenant de la fusion de l'enrobage , soit principalement en avant, soit principa- lement en arrière, du métal en cours de dépôt, suivant que la rainure 43 (figure 7) dans l'enrobage est disposée en arrière ou en avant du noyau de l'électrode par rapport au sens d'avancement de la soudure.
L'invention n'est pas uniquement applicable aux pinces comportant des mâchoires pivotant l'une par rapport à l'autre.
La figure 6 représente, à titre d'exemple, une pince dans la- .
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quelle les mâchoires 2' et 3' sont constituées par deux
Pièces tubulaires pouvant coulisser l'une dans l'autre. La mâchoire 2' de la pince est le prolongement d'un tube 12" formant le manche de la pince, dans lequel peuvent passer les câbles d'amenée du courant. Ce tube 12" est entouré d'une gane isolante 13" servant de poignée et comporte une butée circulaire 62 qui bloque le manche 12" contre la pa- roi transversale 63 de la pièce tubulaire 3', lorsque les mâchoires de la pince se ferment sous l'action d'un ressort
60', serré à l'intérieur de la pièce 3', entre la dite paroi transversale 63 et le frotteur de contact 32, solidaire de la pièce tubulaire 2'.
La pièce tubulaire 3' comporte deux ouvertures 64-64' diamétralement opposées, an travers . desquelles l'électrode 40 passe, pour être appuyée par le frotteur 32 contre la molette motrice 30 et dans la gorge de la roue folle 31,
Ici également, la molette 30 est actionnée par un moteur non représenté, tel que le moteur 18 des figures précédentes, et par l'intermédiaire d'un mécanisme équivalent de celui désigné précédemment par 21,22, 23, 26, 27, 28.
Dans la pince schématisée qui vient d'être décrite , le manche de la pince prolonge la mâchoire mobile 2' par rapport à la mâchoire fixe 3' supportant les mécanismes.
Inversement, et comme il va de soi, le manche de la pince pourrait prolonger la branche fixe 3' supportant les méca nismes ou bien, comme déjà décrit, la pince pourrait comporter deux manches.
On peut utiliser, dans la pince aelon l'invention, des électrodes enrobées dont la forme de réalisation est différente de celle représentée à la figure 7.
La figure 8 montre la section droite d'une forme d'électrode enrobée, doublement rainurée en 43 et 43' aux
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extrémités d'un diamètre, le long de deux génératrices du cylindre formé par le noyau métalliaue 41. Dans ce cas, la pince suivant l'invention peut comporter deux frotteurs diamétralement opposés par lesquels l'électrode prend son contact électrinue ainsi qu'un mécanisme de guidage et d'avancement analogue ou équivalent à celui déjà décrit, mais dont la roue folle et la molette d'entraînement se trouvent aux extrémités d'un autre diamètre, décalé,par exemple, d'un angle de 90 par rapport au diamètre aux extrémités duquel se trouvent les deux tranches des frotteurs de contact opposés.
Dans le même ordre d'idées, on peut utiliser également la forme d'électrode enrobée représentée par la figure 9, dans laquelle le noyau métallique 41 présente une section ovale ou elliptique, l'enrobage extérieur 42, 42', enveloppant latéralement les deux faces opposées de l'ellipae situées de part et d'autre du petit diamètre de celle-ci.
Comme le montrent les figures 10 et 11, on peut utiliser également des électrodes à enrobage exentré, dénudant en 62 une génératrice du cylindre formé par lenoyau métallique de l'électrode .A la figure 10, cette génératrice dénudée passe par le point où le cercle correspon- dant à la section droite du noyau métallique 41 est tangent au cercle correspondant à la section droite de l'enrobage 42.
A la figure 11, cette génératrice dénudée fait partie d'une surface dénudée par le fait que le cercle qui limite la section droite du noyau 41, sort du cercle qui limite l'enrobage 42.
Dans ce dernier cas, tout comme dans celui d'une électrode nue, la tranche ou surface de frottement du frot-
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teur de contact 32 dela mâchoirefixe 2 de la pince, peut présenter une section légèrement concave dans laquelle s'engage la partie convexe dénudée de l'électrode à enrobage excentrique .
Dans tous les cas d'électrode enrobée avec partie dénudée, on a abservé que la rainure ou l'excentricité de l'enrobage par rapport au noyau n'amène plus les inconvénients classiques connus, lorsque cette rainure ou cette excentricité est convenablement orientée par rapport au sens d'avancement de l'électrode . Le réglage de l'angle que forme le manche par rapport au pare-étincelle du dispositif et/ou la disposition de deux manches opposés facilitent cette orientation.
Parmi les effets réalisés par la pince suivant la présente invention et, outre les avantages qui sont apparus dans la description ci-dessus, il y a lieu de remarquer que la disposition, à proximité de l'ouvrage, du frotteur de contact pour la prise du courant sur le noyau de l'électrode permet, par suite de la diminution de la résistance ohmique, une augmentation notable de l'intensité du courant appliqué, tout en supprimant l'inconvénient résultant de l'effet Joule qui, lorsque la longueur de l'électrode entre les mâchoires et l'arc devient faible, porte d'habitude le métal d'apport au rouge.
Cette faculté d'augmenter l'intensité du courant en évitant ce dernier inconvénient, permet en outre d'assurer un apport de chaleur supplémentaire, indépendamment de l'exothermie pouvant résulter de la combustion ou de la réaction des matières d'enrobage .
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