La Soudure Electrique Autogène, Société Anonyme, Bruxelles (Belgique). Machine pour la soudure à l'arc électrique. L'invention concerne une machine pour la soudure à l'arc électrique, dans laquelle une électrode continue est disposée pour effectuer un mouvement de translation au-dessus de l'ouvrage et pour effectuer simultanément vers ce dernier, au fur et à mesure de sa fu sion, un mouvement d'avance et de réglage suivant son axe.
Des machines de ce type sont connues; elles comportent généralement plusieurs sources de courant continu de tensions diffé rentes, destinées à alimenter un grand nombre de moteurs et de servomoteurs destinés à assurer le fonctionnement d'un nombre corres pondant d'organes et de mécanismes compli qués.
Tous ces mécanismes nécessitent, en outre, de nombreux dispositifs de réglage, générale ment fragiles, qui compliquent la construction de ces machines et en augmentent notablement le prix de revient.
La présente invention vise à fournir une machine pour la soudure à l'arc électrique d'un fonctionnement simple, de construction légère et robuste, dont le maniement soit facile et qui permette en général d'effectuer des soudures très satisfaisantes dans des posi tions difficiles. Dans ce but, dans la machine objet de l'invention, une seule et même source de courant alternatif alimente un premier mo teur prévu pour produire ledit mouvement de translation et un circuit de soudure, dont les variations de courant et de tension règlent. ledit mouvement d'avance et de réglage de l'électrode, ce mouvement étant produit par un second moteur alimenté à partir dudit cir cuit de soudure.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la machine pour la soudure à l'arc électrique, objet de l'inven tion.
La fig. 1 en est le schéma électrique.
La fig. 2 représente schématiquement la tête de soudure ainsi que des organes et mé canismes destinés à assurer le mouvement de l'électrode.
La fig. 3 représente schématiquement une variante de ces mécanismes, permettant de faire passer, dans la tête de soudure, des élec trodes de différents diamètres.
Dans la fig. 1, 7.0 est le primaire d'un transformateur de soudure relié à une source de tension alternative 11-11'. Le circuit de soudure 12-12' de la machine est relié au secondaire 13 du transformateur de soudure, par l'intermédiaire de l'une ou l'autre des prises de réglage de courant 14--1.1'-14". Ce circuit de soudure 12-12' comprend, bran chés en série, la bobine d'un relais d'intensité 15, le primaire 16 d'un transformateur d'in tensité et deux frotteurs 17 et 17', prévus pour l'alimentation en courant de soudure d'une électrode continue 18, susceptible de fermer le circuit 12-12' sur la pièce à souder ou sur la table de soudure 19, raccordée, d'autre part, au secondaire 13 du transforma- teur de soudure.
Ces frotteurs sont disposés dans la tête de soudure et sont en contact avec la surface extérieure conductrice de la dite électrode 18.
20 est un moteur prévu pour la transla tion d'un chariot. Ce moteur est relié à la tension alternative du réseau 11-11' par le circuit 21-21' comprenant un interrupteur 22. Un moteur asynchrone ordinaire peut convenir à condition que sa vitesse soit stable. Ses fonctions seront décrites phis loin de façon plus complète.
Un circuit 23-23' comprenant les con tacts fixes 24-24' du relais d'intensité 15 est directement relié à la source de tension alter native 11-11'. Ce circuit comprend un élec tro-aimant d'actionnement d'un inverseur tri polaire 25 dont les contacts respectifs sont dé signés par 1-3, 4-6 et 7-9 et les arrivées correspondantes par 2, 5 et 8. Cet inverseur est représenté en position de marche à vide.
Une partie 27 du primaire d'-an transfor mateur auxiliaire est branchée en dérivation sur le circuit de soudure 12-12' par les con ducteurs 26 et 26'. L'autre partie 27' du pri maire de ce transformateur est prévue pour alimenter un redresseur de courant 31 par l'intermédiaire du conducteur 28', des con tacts 1 et 2 et du conducteur 29. Lorsque l'inverseur 25 est actionné, ce redresseur, relié au circuit de soudure 12' par le conducteur 30, est branché en dérivation sur l'ensemble du primaire 27-27' de ce transformateur, dans le cas contraire, il est branché en déri vation sur le circuit de soudure 12-12' par l'intermédiaire du conducteur 28, des con tacts 2 et 3 et du conducteur 28'. Le circuit.
d'utilisation 32-33 de ce redresseur 31 com prend un ensemble de self et de capacités 34, destiné au filtrage du courant redressé et ali mente l'induit 35 d'un moteur de réglage à excitation indépendante 36-36'.
Par l'intermédiaire de son arbre 47 et d'un réducteur de vitesse, dont l'axe d'entraine- ment n'est pas représenté à la fig. 1, ce mo teur de réglage commande une série de mo lettes d'avancement 37, 37', 37", prévues dans la tête de soudure et destinées à régler l'avance de l'électrode. D'autres particularités mécaniques de ce dispositif seront décrites plus loin.
Le circuit 38-38' de l'excitation indépen dante 36-36' du moteur de réglage comprend un rhéostat de réglage 39 et est relié au cir cuit d'utilisation 40-40' d'un redresseur 41, par l'intermédiaire d'un ensemble de filtrage à self-capacités 42. Les bornes d'éntrée du redresseur 41 sont raccordées par des conduc teurs 43 et 43' aux bornes 5 et 8 correspon dant respectivement aux contacts 4-6 et 7-9 de l'inverseur susdit.
Les contacts 4 et 7 sont respectivement reliés aux deux extrémités du secondaire 44 du transformateur d'intensité. Les contacts 6 et 9 sont respectivement reliés aux deux extré mités du secondaire 45 du transformateur auxiliaire.
L'enroulement primaire 27 est alimenté à la tension d'arc du circuit de soudure 12-12' et, pour un rapport convenablement choisi des nombres de spires des parties de primaire 27 et 27', le redresseur 31 peut fournir une ten sion auxiliaire redressée et filtrée environ double de la tension d'arc.
La disposition décrite fonctionne comme suit Les organes de la machine étant supposés être en position de marche à vide, le rhéostat 39 du moteur de réglage est ajusté pour assu rer une vitesse d'avance de l'électrode dépen dant du calibre ou diamètre de celle-ci et/ou du genre de joint à souder.
Le genre d'électrode utilisée par la ma chine est une électrode métallique pouvant recevoir du courant de soudure par contact sur sa surface extérieure, par exemple une électrode du type dit à âme .
L'inverseur (1-9) étant en position de marche à vide, comme représenté à la fig. 1, l'électrode 18 fournie à partir- d'un rouleau non représenté, monté sur un touret, doit. d'abord passer entre les organes d'avancement 37, 37', 37" et entre les organes de contact électrique 17 et 17' de la tête de soudure. Cette introduction de l'électrode 18 dans la tête de soudure peut se faire facilement. A cet effet, le circuit de soudure 12-12', branché en 14' par exemple, est mis sous tension en enclenchant le transformateur de soudure (10-1.3) au moyen d'un interrupteur ou con tacteur non représenté.
Le moteur de réglage se met alors en marche, son induit 35 étant alimenté par le redresseur 31, branché en dé rivation sur le circuit 12-12', tandis que son excitation 36-36' est alimentée par le redres seur 41, raccordé au secondaire 45 du trans formateur auxiliaire. L'extrémité libre de l'électrode est introduite par la partie supé rieure de la tête de soudure, entre les mo lettes 37, 37', 37". Ces molettes tournent et aspirent cette extrémité et la font passer entre les frotteurs 1.7-17' et ressortir à la partie inférieure de la tête de soudure. L'élec trode étant, ainsi engagée, on coupe le cou rant du transformateur de soudure (10-13) et on arrête ainsi le moteur de réglage et les molettes.
L'extrémité libre de l'électrode est alors pourvue d'une amorce 46, prévue pour faciliter l'amorçage de l'arc électrique.
Dès lors, l'opération de soudure peut com mencer immédiatement. On enclenche le trans formateur de soudure (10-13), remettant ainsi en marche le moteur de réglage, en po sition de marche à vide. Dès que l'amorce 46 vient toucher l'ouvrage 19, elle ferme ainsi le circuit de soudure et s'enflamme par effet Joule.
L'arc ayant. aussitôt jailli, la vitesse du moteur de réglage augmente et cette vitesse contribue dès lors au réglage de la longueur de l'arc de soudure amorcé. Le régime de marche en charge s'établit au bout de quelques dixièmes de seconde pendant lesquels on a soin de fermer l'interrupteur 22 du moteur 20. Simultanément, le relais d'intensité 15 fonc tionne et ferme le circuit de l'électro-aimant 25 de l'inverseur (1-9). Celui-ci relie le con ducteur d'alimentation 28 du redresseur 31 à l'extrémité de la partie 27' du primaire du transformateur auxiliaire et branche le cir cuit d'alimentation 43-43' du redresseur 41 aux bornes du secondaire 44 du transforma teur d'intensité 16.
Dans cette position de marche en charge, l'induit 35 du moteur de réglage est alimenté par une source fournissant une tension auxi liaire directement proportionnelle à. la tension d'arc et pouvant être deux fois plus grande que celle-ci, le circuit d'excitation 36-36' de ce même moteur étant alimenté par une source qui lui fournit une tension proportionnelle au courant de soudure. En charge, la tension d'arc serait trop faible pour fournir, par l'in termédiaire du redresseur 31, une tension con tinue suffisant à assurer la vitesse de rota tion accrue du moteur de réglage.
Si le courant de soudure augmente, la ten sion d'excitation augmente et, par conséquent, la vitesse du moteur diminue et l'arc tend à. s'allonger. Inversement, si le courant de sou dure diminue, la tension d'excitation diminue, la vitesse du moteur augmente et l'arc se rac courcit. D'autre part, si la tension d'arc a tendance à diminuer (arc court), la vitesse du moteur diminue et l'arc s'allonge, tandis que, si la tension d'arc tend à augmenter (arc long), la vitesse du moteur augmente et l'arc se raccourcit.
Le réglage de la machine résulte essentiel lement de cet équilibre entre des valeurs du courant alternatif de soudure et de la tension alternative de ].'are. Une longueur d'arc cons tante et déterminée peut être obtenue de façon suffisamment précise en agissant sur le rhéostat 39 de réglage de ].'excitation du mo teur. Toutefois, dans le but d'éviter que de petites variations de longueur d'arc ne vien nent troubler le fonctionnement régulier de ce moteur, son arbre 47 peut être pourvu d'un volant 48 destiné à absorber les très pe tites variations de vitesse par son inertie et à éviter des phénomènes de pompage dans le réglage de la longueur d'are.
Cependant, indépendamment du fait que la machine doit être prévue pour l'utilisation d'électrodes de différents diamètres pour for mer des cordons de soudure d'épaisseur et de largeur différentes, cette largeur ainsi que la qualité et l'aspect de ce cordon dépendent aussi de la régularité d'un mouvement de balancement que l'électrode de soudure doit pouvoir effectuer transversalement à la direc- tion de déplacement de la tête de soudure par rapport à l'ouvrage.
A cet effet, et comme le montre la fig. 2, le châssis 49 de la tête de soudure est pivoté autour de l'axe d'entraînement 47' d'un ré ducteur de vitesse approprié, non représenté au dessin et disposé dans un carter 50 du moteur de réglage dont l'arbre 47 (fig. 1) entraîne ce réducteur de vitesse.
La molette motrice 37 est montée sur l'axe 47' et d'autres molettes 37' et 37", pivo tées librement dans le châssis 49, serrent la surface cylindrique de l'électrode 18 contre cette molette motrice 37. L'extrémité libre de l'électrode est introduite dans la tête de sou dure par une buselure ou guide-fil 51. Ce guide-fil 51 sert également d'écrou de fixa tion pour le soulier 52 d'un câble souple 12 destiné à relier électriquement le châssis 49 au circuit de soudure. Ce câble constitue le conducteur 12 du schéma de la fig. 1. Des frotteurs en graphite 17 et 17' sont montés sur des ressorts, dans la partie inférieure et devant la sortie 53 de la tête de soudure.
L'extrémité de l'électrode est dirigée entre ces frotteurs par l'action de la série de molettes 37,<B>371,</B> 37". Pendant le fonctionnement en charge de la machine, du courant de sou dure parvient à l'électrode par ces frotteurs.
Une roue dentée 54 est montée sur l'axe 47', derrière ces organes de réglage de l'avance de l'électrode. Cette roue dentée en grène avec un pignon 55, pivoté en lui point fixe 56 et dont un axe excentrique 57 engage l'aeillet 58 de l'extrémité supérieure d'un le vier 59. Ce levier est pivoté autour d'un axe 60 fixé sur le fond du châssis 49. Son bras supérieur est compris entre l'axe fixe 60 et l'axe excentrique 57 et son extrémité infé rieure est articulée en 61 sur le milieu d'une traverse 62 du châssis 49.
Du fait de la rota tion de la roue dentée 54 entraînant le pi gnon 55, l'axe excentrique 57 de ce pignon fait exécuter au levier 59 un mouvement clé va-et-vient autour de son axe fixe 60, et ce levier fait balancer le châssis 49 de l'axe 47'. L'amplitude de ce mouvement d'oscillation est directement proportionnelle à la partie infé- rieure du levier comprise entre l'axe fixe 60 et le point d'articulation 61.
Dans la forme d'exécution représentée, cette articulation en 61 est constituée par une bride de guidage 63, piv otée librement sur mie traverse mobile 62, formant coulis seau sur des glissières 64 et 64', ménagées sur les deux côtés opposés du châssis 49 clé la tête de soudure. L'extrémité inférieure da levier 59 est engagée par la bride de guidage 63, de telle façon que ce levier peut être arti culé sur le châssis 49 dans des positions diffé rentes en modifiant la longueur de son bras inférieur dont dépend l'amplitude des oscilla tions du châssis 49.
Cette amplitude peut être ajustée depuis l'extérieur de la tête de soudure. A cet effet, on agit sur le bouton moleté 6 5 d'une vis de réglage 66, dont la partie supérieure, non filetée, est engagée et tourne librement dans une portée 67 du châssis 49. La partie infé rieure filetée 68 de cette vis engage une par tie filetée correspondante 69 du coulisseau mobile 62, pour le déplacer le long des glis sières 64-64', par rapport audit châssis.
De cette façon, lorsque la vis 66 est, tournée dans un sens, pour faire monter le coulisseau 62, la partie inférieure 60-61 du levier se raccourcit, l'amplitude a diminue et lorsque la vis 66 est tournée dans l'autre sens, pour faire descendre le coulisseau 62, cette même partie 60-61 s'allonge et l'amplitude a aug mente.
Le coulisseau 62 porte un index 90 qui traverse une fenêtre 89 du châssis 49 et de vant lequel une échelle est. disposée. L'ampli tude du balancement petit ainsi être réglée d'avance d'après les graduations de cette échelle. Cette amplitude peut être réduite à zéro, tout balancement étant supprimé. A cet effet, il suffit de faire tourner le bouton moleté 65 jusqu'à ce que le point d'articu lation 61 vienne à la hauteur du point d'ap pui 60 du levier 59.
Les molettes 37' et 37", représentées sché matiquement à la fig. 2, sont pivotées libre ment. Leurs axes respectifs 70 et 70' peuvent, de façon connue, être poussés par des res- sorts pour serrer l'électrode 18 contre la mo lette motrice 37.
Dans le but de permettre l'utilisation de la tête de soudure avec des électrodes de différents diamètres, les axes respectifs 70 et <B>70'</B> des molettes 37' et 37" ne sont pas soli daires du châssis 49. Selon le diamètre de l'électrode utilisée, ces axes peuvent être écar tés de la molette motrice 37 contre laquelle les molettes 37' et 37" serrent la surface cylindrique de l'électrode 18. La disposition utilisée à cet. effet n'a pas été représentée à la fig. 2, afin de ne pas compliquer le dessin.
Comme représenté schématiquement à la fig. 3, les axes 70 et 70' des molettes 37' et 37" sont montés sur des leviers 71 et 71' qui sont pivotés autour de l'axe d'entraine- ment 4T, dont la molette motrice 3 7 est soli daire. Ces leviers 71 et 71' passent à travers une fente latérale du châssis 49 et les parties supérieure 72 et inférieure 72' de cette fente forment des butées contre lesquelles ils sont appuyés par des ressorts de rappel 73 et 73', fixés respectivement à chacun de ces leviers en 74 et 74', d'une part, et au châssis 49 en 75 et 75', d'autre part.
Les extrémités exté rieures respectives 76 et<B>76'</B> des leviers 71 et 71' se terminent en forme de manettes qui, comme représenté en pointillé à la fig. 3, s'éloignent des butées 72, 72' lorsqu'elles sont rapprochées l'une de l'autre, de telle façon que les axes 70 et 70' avec leurs mo lettes respectives 37' et 37" décrivent chacun un arc de cercle en se rapprochant l'un de l'autre et en écartant leurs molettes respec tives de la molette motrice<B>37.</B> Ainsi, le plan tangent commun aux deux molettes de ser rage 37', 37" est écarté de la molette mo trice 37 pour laisser passer une électrode 18 d'un diamètre quelconque choisi. Lorsque les manettes 76 et 76' sont relâchées, les axes 70, 70' sont rappelés par les ressorts 7 3 et 73' et les molettes 37', 37" s'appliquent, contre l'électrode 18.
Le moteur de réglage est alors mis en marche à vide pour faire avancer l'électrode entre les frotteurs 17 et 17', entre lesquels elle est forcée contre l'action (le ressorts 77 et 77' avant de ressortir à la partie inférieure du châssis 49 de la tête de soudure. Afin de permettre un amorçage aisé, cette avance de l'électrode en marche à vide doit être lente et, à cet effet, il suffit d'ajuster une fois pour toutes la tension auxiliaire fournie à vide par le secondaire 45 du transformateur auxi liaire (fig. 1).
A part cet ajustage de la vitesse d'avance à vide, la machine ne comporte que trois ré glages: celui de la vitesse d'avance de l'élec trode de soudure en charge, au moyen du rhéostat 39, le réglage de l'amplitude du ba lancement de la tête de soudure au moyen du bouton 65 et le réglage de la vitesse de trans-: lation du chariot portant la tête de soudure au-dessus de l'ouvrage.
Pour permettre ce dernier réglage, le mo teur de translation 20 (fig. 1) est monté sur le chariot 78, de façon à pouvoir être déplacé par rapport à ce dernier au moyen d'une vis 79. Son arbre 80 porte un plateau 84 qui repose sur la roue d'entraînement 81 d'un mécanisme réducteur de vitesse 82-83. Le plateau 84 entraîne la roue 81 du réducteur de vitesse par friction et ce réducteur com mande un galet d'entraînement moleté 85 du chariot 78. Le chariot se déplace ainsi sur une voie 86, tandis qu'il s'appuie, d'autre part, sur trois roulettes 87 roulant sur un rail 88. On voit qu'en agissant sur la vis 79 on modifie le rapport de transmission entre le plateau 84 de l'arbre moteur 80 et la roue 81.
Il en résulte que, plus l'axe de cet arbre moteur 80 se rapproche de la. roue 81, plus le mouvement de translation du chariot au dessus de l'ouvrage se ralentit et qu'inverse ment, plus l'axe de l'arbre moteur 80 s'écarte de la roue 81, plus le mouvement du chariot est accéléré.
Les trois réglages décrits sont évidemment accessibles sur le chariot de translation qui porte également le moteur de réglage et la tête de soudure.