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Minuteries.
La présente invention concerne les appareils à décharge électrique, et se rapporte spécialement aux minuteries pour sou- deuses.
Chaque opération de soudure par résistance se compose d'une suite d'événements déclenchés par la fermeture du commuta- teur de démarrage de la soudeuse. Premièrement, pendant le temps de "compression", les électrodes de soudure sont mises en contact avec la pièce à souder et maintenues ainsi pendant un temps déter- miné, en l'absence de courant de soudure. Pendant l'opération sui- vante de "soudure", le courant de soudure passe pendant un inter- valle de temps déterminé. Ensuite, les électrodes sont maintenues en contact avec la pièce pendant un temps déterminé de "maintien" et sont ensuite écartées. Après que les électrodes ont été écar- tées de la pièce, elles sont maintenues écartées pendant un temps déterminé afin de permettre de préparer la soudeuse pour l'opéra-
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tion suivante.
Le temps qui sépare le moment où on commence à écarter les électrodes du début de la soudure suivante, s'appelle le temps de "repos".
Les temps de "Compression", "Soudure", "Maintien", et "repos" sont mesurés au moyen de minuteries électroniques faisant partie d'un appareillage de soudure. De telles minuteries compren- nent des réactances, d'habitude des condensateurs, dont le temps de charge ou de décharge est une mesure des intervalles de temps nécessaires.
Dans l'ensemble, les soudeuses construites et utilisées suivant les données antérieures, et utilisant de telles minuteries, se sont avérées satisfaisantes. Dans certains cas cependant, sur- tout si les intervalles de temps successifs sont relativement courk ou si la matière à souder est relativement mince, les soudures ob- tenues avec ces soudeuses de type antérieur, ne sont pas unifor- mément bonnes. Dans certaines parties, le métal n'a pas bien fon- du et les parties soudées peuvent être disjointes par une trac- tion relativement faible. Dans d'autres parties, le métal est oxydé.
L'invention est basée sur la constatation que certains des défauts des soudures réalisées avec les minuteries de type antérieur sont dus à des irrégularités dans les minuteries. Ces irrégularités,proviennent de variations dans les potentiels appli- qués aux minuteries et à leurs éléments. Ordinairement, les minu- teries sont alimentées par du courant industriel, et la variation de potentiel d'une telle source de courant est de l'ordre de quel- ques volts. L'imprécision des minuteries due à cette cause est de l'ordre d'une fraction de demi-période de la source de courant.
Les intervalles de "compression", "Soudure", maintien" et "repos" ne durent eux-mêmes que quelques demi-périodes. Comparativement à cet intervalle de quelques demi-périodes, une irrégularité d'une fraction de demi-période peut paraître importante. L'invention est
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basée sur l'idée que de telles irrégularités, petites en valeur absolue mais importantes en valeur relative, peuvent troubler la régularité d'une opération de soudure.
On a constaté de plus que le temps d'opération est déter- miné principalement par les amplitudes maxima auxquelles monte le potentiel obtenu par un courant circulant dans les paramètres de minuteries. Ceci s'applique spécialement aux minuteries dont les paramètres sont des condensateurs. Le potentiel auquel on peut charger un condensateur est pratiquement égal à l'amplitude maxi- ma du potentiel appliqué. Dans le cas où ce potentiel est tiré d'une source de courant alternatif, le potentiel du condensateur est égal à l'amplitude du courant alternatif.
Conformément à l'invention, on supprime les irrégularités des minuteries en maintenant constant le potentiel (ou dans le cas de selfs, le courant), appliqué aux paramètres des minuteries.
L'invention procure une soudeuse comportant une minuterie dont les paramètres sont alimentés au moyen de potentiels d'amplitude cons- tante, à forme d'onde aplatie.
Une forme d'exécution préférée de l'invention est repré- sentée à titre d'exemple au dessin annexé.
La figure 1 est un schéma d'un système de commande d'ap- pareil de soudure par résistance.
La figure 2 est un graphique illustrant le fonctionnement de l'appareil représenté à la figure 1.
L'appareil représenté à la figure 1 comprend un transfor- mateur de soudure 3. Des électrodes de soudure 7 et 9 sont connec- tées à son secondaire. Une des électrodes 7 peut être mise en con- tact avec la pièce à souder 11 et en être écartée au moyen d'un piston hydraulique. Le primaire 13 du transformateur de soudure reçoit son courant de barres-omnibus à courant alternatif 15, de type courant de préférence, par l'intermédiaire d'une paire d'igni- trons 17 et 19 montés en parallèle et en opposition, de manière à
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laisser passer du courant alternatif. La tension nominale de la source choisie peut être aussi basse que 200 volts (le minimum pour des ignitrons) ou aussi élevée que 2.300 volts.
La conductivité des ignitrons 17 et 19 est commandée par un contacteur mobile normalement ouvert 21 d'un relais de commande 23. Quand ce relais est excité, le contacteur ferme un circuit par des conducteurs 25 reliant entre eux les amorceurs 27 des igni- trons par l'intermédiaire de redresseurs 29, de préférence du type sec. Suivant la polarité de la source, un courant d'amorçage est envoyé dans l'amorceur 27 de l'un ou l'autre des ignitrons 17 ou 19, cet ignitron devenant conducteur. Pendant la demi-période suivante de l'alimentation, un courant d'amorçage est envoyé dans l'amorceur de l'autre ignitron, celui-ci devenant conducteur à son tour. Les ignitrons continuent à conduire le courant alterna- tif, aussi longtemps que le contacteur 21 du relais de commande 23 reste fermé.
Le fonctionnement du relais de commande 23 dépend d'un système de minuterie. Ce système comprend plusieurs thyratrons 31, 33, 35 et 37, comprenant chacun une anode 39, une cathode 41, et une électrode ou grille de commande 43 (en plus de toutes autres électrodes que les thyratrons du commerce peuvent posséder). Cha- que thyratron est placé dans un circuit de minuterie électronique destiné à commander une des opérations successives de "compression "soudure", "maintien" ou "repos" de la soudeuse. Les cathodes 41 des thyratrons sont reliées à une ligne conductrice 45 commune à tous les compteurs. Chaque circuit de minuterie comprend un ré- seau de comptage, respectivement 47, 49, 51, 53 composé d'un con- densateur 55 en parallèle avec une résistance réglable 57.
Une extrémité de chaque réseau 47 à 53 est connectée à l'électrode de commande 43 du thyratron associé. L'autre extrémité du réseau est reliée, par des canaux séparés, à deux conducteurs 59 et 61; au premier par l'intermédiaire d'une résistance 63 et d'un divi- seur de tension 65, et au second, par une autre résistance 68 et
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le contacteur normalement fermé d'un relais associé. Le réseau de "compression" 47 est relié au conducteur 61 par le contacteur 67 du relais de démarrage 69, le réseau de " soudure" 49 par le contacteur 71 du relais de "compression" 73, le réseau de "main- tien" 51 par le contacteur 75 du relais de "soudure" 77, et le réseau de "repos" 53 par le contacteur 79 du relais de "maintien" 81.
Le conducteur de cathode 45 est connecté à la prise mé- diane du secondaire 83 d'un transformateur 85. Les autres conduc- teurs 59 et 61 sont reliés, par l'intermédiaire de résistances 87 et 89 aux extrémités du secondaire 83.
Des régulateurs de tension à conductivité asymétrique 91 et 93 sont connectés respectivement entre le conducteur central 45 d'une part, et les conducteurs extrêmes 59 et 61 d'autre part.
Les cathodes 95 des régulateurs sont réunies et reliées au conduc- teur central 45 et l'anode 97 de chaque régulateur est reliée à un conducteur d'extrémité distinct. Les régulateurs sont connectés de façon à laisser passer du courant positif dans une direction allant des électrodes de commande 43 vers les cathodes 41 des thy- ratrons 31, 33, 35 et 37. Chacun des régulateurs 91 et 93 est é- tudié de façon à devenir conducteur à un potentiel inférieur au potentiel appliqué entre les conducteurs associés 59-45 et 61-45.
De préférence, le régulateur de tension s'amorcera 30 degrés élec- triques après le moment zéro de la demi-période de la tension d'alimentation où il devient conducteur. Les régulateurs 95 et 97 servent à maintenir les potentiels existant entre conducteurs, d'amplitude constante et à forme d'onde aplatie.
Quand le conducteur inférieur 61 est positif par rapport au conducteur central 45, les électrodes de commande 43 des thy- ratrons 31, 33, 35, 37 sont positives par rapport à leurs catho- des respectives 41 et le courant passe dans les contacteurs nor- malement fermés 67, 71, 75, 79, chargeant les condensateurs 55 des
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réseaux associés 47, 49, 51, 53, la plaque de droite étant néga- tive et la plaque de gauche positive. Une tension de polarisa- tion est appliquée ainsi à chaque circuit de commande de thyra- tron, égale à l'amplitude du potentiel de forme d'onde aplatie dérivée des conducteurs.
Le potentiel appliqué entre les électro- des de commande 43 et les cathodes 41 des thyratrons est complexe et se compose du potentiel à onde rectangulaire appliqué à tra- vers les diviseurs de tension 65 à partir du conducteur supérieur 59, et du potentiel de polarisation des réseaux associés. Les thy- ratrons sont, dans ce cas, polarisés de façon à être non conduc- teur. L'onde carrée superposée à la polarisation est insuffisante pour rendre les thyratrons conducteurs.
Pour exécuter une opération de soudure, la pièce à sou- der 11 est placée sur l'électrode inférieure 9 et on ferme un com- mutateur de démarrage 99. Le courant passe de la borne supérieure du secondaire 83 dans le commutateur de démarrage 99, la bobine d'excitation du relais de démarrage 69, un conducteur 101, le contacteur normalement fermé 103 du relais de "maintien" 81, pour aboutir au conducteur central 45. Le relais de démarrage 69 fonc- tionne, et est maintenu par un de ses contacteurs normalement ou- verts 104 (non fermé au moment considéré). Le contacteur supérieur 106 normalement ouvert du relais ferme aussi un circuit passant par la bobine d'excitation d'une valve électromagnétique 105 qui commande le passage du fluide actionnant 1'.électrode mobile 7.
Celle-ci vient en contact avec la pièce ; le contact est bien établi, un contacteur à contre-pression 107 se ferme.
Quand le relais de démarrage 69 se ferme, son contac- teur normalement fermé 67 s'ouvre aussi, ouvrant le circuit de charge du condensateur de comptage de "compression" 55. De ce fait, le condensateur se décharge dans sa résistance associée 57. Après que le potentiel du condensateur s'est abaissé à un niveau déter- miné, le potentiel complexe de commande du thyratron de "compres-
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sion" 31 est tel qu'il rend le thyratron conducteur. Dans ces conditions, le courant passe de la borne supérieure du secondai- re 83, dans un autre contacteur, maintenant fermé, 109 du relais de démarrage 69, le contacteur à contre-pression 107, la bobine d'excitation du râlais de "compression" 73, le thyratron 31, pour aboutir au conducteur central 45.
Le temps de "compression", c'est- à-dire l'intervalle entre la fermeture du commutateur de démarrage 99 et le fonctionnement du relais de "compression", est réglé par la détermination de la résistance 57, dans le réseau de "compres- sion" 47.
Quand le relais de "compression" 73 fonctionne, son con- tacteur normalement fermé 71 s'ouvre. Le condensateur du temps de "soudure" 55 du réseau 49 se décharge alors dans son diviseur as- socié 57. Le fonctionnement du relais de "compression" provoque la fermeture des contacts normalement ouverts 111. Le courant s'écou- le dans un circuit partant de la borne supérieure du secondaire 83, passant par le contacteur 104 maintenant fermé du relais de décharge 69, la bobine d'excitation du relais de commande 23, le contacteur 111 maintenant fermé du relais de "compression", le contacteur normalement fermé 113 du relais de "soudure" pour abou- tir au conducteur central 45.
Le relais de commande 23 est alors excité, fermant les circuits d'allumage des ignitrons 17 et 19, et le courant de sou- dure passe dans la pièce 11. Le temps pendant lequel le courant de soudure passe, est déterminé par le réseau de "soudure" 49.
Quand le condensateur 55 de ce réseau s'est suffisamment déchargé, le relais de "soudure" 77 fonctionne. Le contacteur inférieur 113 de ce relais s'ouvre alors, ce qui ouvre le circuit de la bobi- ne d'excitation du relais de commande 23. Les circuits d'allu- mage des ignitrons 17 et 19 s'ouvrent, et l'ignitron qui conduit le dernier devient non-conducteur un moment après l'instant zéro du potentiel lui appliqué, l'amplitude de ce dernier étant fixée
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par la réactance du transformateur de soudure.
En fonctionnant, le relais de "soudure" 77 ouvre, en plus, son contacteur normalement fermé 75 et provoque la suppres- sion du potentiel appliqué au condensateur de minuterie 55 du ré- seau de"maintien" 51. Après un intervalle de temps déterminé par le choix de la résistance 57 du réseau de "maintien", le relais de "maintien" 81 fonctionne. Le contacteur normalement fermé 103 du relais s'ouvre, ouvrant le circuit passant par le relais de démarrage 69. Celui-ci déclenche, et la valve électromagnétique 105 est déconnectée, les circuits d'anode des thyratrons de "compression" et de "soudure" 31 et 33 respectivement s'ouvrent à l'endroit du contacteur à contre-pression 107 et la liaison entre le conducteur 61 et le condensateur de comptage 55 de "compres- sion", dans le réseau 47 s'établit.
Quand le thyratron de "compres- sion" 31 est déconnecté, le relais de "compression" 73 déclenche, ouvrant le circuit de la bobine d'excitation du relais de comman- de 23 à l'endroit du contacteur 111, et refermant le circuit de charge du condensateur de minuterie 55 du réseau de "soudure" à l'endroit du contacteur 71. Le déclenchement du relais de "soudu- re" 77 ne referme pas le circuit de/charge du condensateur de "maintien" 55. Ce dernier circuit est maintenu ouvert grâce à un contacteur actuellement ouvert 115 du relais de "maintien" 81.
Par le contacteur 79 du relais de "maintien" 81 mainte- nant ouvert, le circuit de charge du condensateur de minuterie 55 du réseau de "repos" 53 s'ouvre. Ce condensateur se décharge et après un temps déterminé, le thyratron de "repos" 37 est alimenté et le relais de "repos" 117 fonctionne. Le contacteur normalement fermé 119 de ce relais s'ouvre, ouvrant le circuit passant par le thyratron" de maintien" 35 et déconnectant le relais de "main- tien" 81, ce qui remet le système en état pour une nouvelle opé- ration. Quand le relais de "maintien" 81 est déclenché, son con- tacteur normalement fermé 79 referme le circuit de charge du con- densateur de minuterie 55 de "repos", et ce dernier se charge. Le
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thyratron de "repos" 37 devient non-conducteur,quand son conden- sateur de grille est chargé.
Le système de minuterie décrit ci-dessus sert à distri- buer convenablement dans le temps la suite des opérations de l'ap- pareillage de soudure. Les condensateurs de minuterie 55 sont chargés à un potentiel égal à l'amplitude du potentiel à onde rec- tangulaire appliqué entre le conducteur 45 et le conducteur infé- rieur 59. L'amplitude de ce potentiel est constante et déterminée par le régulateur 93. L'allumage des thyratrons 31, 33, 35 et 37 est déterminé par les quatre composantes de tension formées de potentiels à onde rectangulaire d'amplitude constante et du poten- tiel des condensateurs de comptage 55. Ces potentiels à amplitu- de constante sont pris entre les lignes 45 et 59 et sont ajustés par les diviseurs de tension 65 de manière à assurer le temps dé- siré pour chaque partie d'opération.
Pour chaque thyratron ces potentiels complexes sont uniformes pendant toute l'opération et rendent les divers thyratrons respectifs uniformément conducteurs aux mêmes instants après les moments zéro des demi-périodes de la tension d'alimentation. Les potentiels d'anode appliqués aux thyratrons 31 à 37 varient avec les variations dans l'alimenta- tion, mais ces variations ont un effet négligeable sur la minute- rie.
Le fonctionnement du système est illustré par la figure 2. Les tensions sont portées verticalement et le temps horizon- talement. La distance G correspond à la différence de tension entre les conducteurs 45 et 61. La courbe A, en gros traits pleins, représenté la tension d'anode appliquée aux thyratrons 31, 33, 35 et 37. La courbe en pointillé B sous chaque demi-onde positive de la courbe de tension d'anode représente la tension critique de com- mande qu'il faut dépasser quand les thyratrons doivent être ren- dus conducteurs. La courbe en pointillé inférieure C représente le potentiel appliqué aux condensateurs 55 des réseaux 47, 49, 51
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et 53. La courbe pleine D coupant la courbe en pointillé C repré- sente la tension nette appliquée entre l'électrode de commande 43 et la cathode 41 de chaque thyratron.
Cette courbe a une forme d'onde aplatie uniforme jusqu'au point où la courbe en pointillé s'élève, après l'instant E où le condensateur commence à se déchar- ger. A partir de cet instant, la courbe de l'électrode de commande monte jusqu'à ce qu'elle coupe une courbe critique B. En ce point E, le thyratron associé devient conducteur.
On ne sortirait pas du cadre de l'invention en remplaçant les différentes composantes décrites à la figure 1 par d'autres.
C'est ainsi que le contacteur électronique 17-19 peut être rempla- cé par un contacteur comprenant des thyratrons à allumage, ou, dans des circonstances appropriées, par un contacteur mécanique.
Les circuits de minuterie peuvent comprendre d'autres éléments que les thyratrons 31 à 37; par exemple des tubes à vide ou des redres- seurs convenablement connectés. Les réseaux capacitifs 47 à 53 peuvent être remplacés par des réseaux inductifs.
REVENDICATIONS
1.- Circuit d'alimentation de courant alternatif, spécia- lement destiné aux minuteries électroniques, comprenant un bobi- nage à plusieurs prises, un premier régulateur de tension à con- ductivité asymétrique connecté de manière à conduire du courant d'une polarité entre une paire de prises, et un second régulateur de tension à conductivité asymétrique connecté de manière à con- duire du courant de la polarité opposée entre une autre paire de prises.