Machine à sonder par résistance La présente invention a pour objet une ma chine à souder par résistance comprenant deux bras pour porter les organes d'amenée de cou rant, un noyau magnétique saturable et fermé placé dans le champ engendré par le passage du courant de soudure, au moins deux enrou lements disposés sur le noyau susdit de manière à ne pas induire une force électromotrice à l'extérieur de l'ensemble formé par les enrou lements et le noyau et un générateur d'oscil lations électriques à fréquence supérieure à celle du courant de soudure pour alimenter les enroulements susdits.
Le brevet suisse No 309955 décrit une ma chine de ce genre dans laquelle un noyau ma gnétique est disposé autour d'un des bras et son plan moyen est perpendiculaire à l'axe de ce bras. Les deux enroulements enroulés en sens opposés forment chacun un tore dont les spires ont leur plan qui passe par l'axe du bras entouré par l'enroulement considéré. Ces deux enroulements sont connectés en série non seule ment avec un générateur d'oscillations, mais également avec un redresseur. De plus, le cou rant redressé fourni par ce redresseur est en voyé dans un troisième enroulement qui est bobiné simultanément autour des deux pre miers enroulements.
Ce troisième enroulement est connecté en série avec une résistance. La tension recueillie entre les extrémités de cette résistance est proportionnelle au courant de soudure et doit ensuite être élevée au carré dans un dispositif supplémentaire.
La présente invention vise à fournir une machine de soudure dans laquelle un potentiel proportionnel au carré du courant de soudure peut être obtenu d'une manière plus simple, à l'aide de moyens beaucoup moins lourds et moins volumineux, qui ne provoquent pas de perturbations dans le courant de soudage et qui, par leur position par rapport au bras près duquel ils sont disposés, permettent de mesu rer des courants de soudure d'intensité très dif férentes.
La machine suivant l'invention est caracté risée en ce que le noyau saturable susdit est disposé à côté d'un des bras susdits, en ce que le circuit magnétique présenté au flux d'induc tion engendré par le courant de soudure est formé essentiellement d'air, en ce que, en série avec les enroulements et le générateur susdits, est connectée une résistance, en ce qu'un re dresseur est connecté aux bornes de cette.
résis tance pour procurer la valeur moyenne redres sée de la tension engendrée aux bornes de la résistance, et en ,ce que la valeur de cette résis tance et celle de la tension fournie par le géné rateur d'oscillations, ainsi que les caractéristi ques du matériau magnétique constituant le noyau sont choisies de façon que la valeur moyenne redressée du courant alternatif qui traverse les enroulements susdits ait une allure parabolique du second degré en fonction du courant de soudure.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'objet de la pré sente invention. La fig. 1 est le schéma d'un ensemble de dispositifs que comprend cette forme d'exécu tion. La fig. 2 est un dessin schématique d'un transducteur. La fig. 3 est le schéma d'un oscillateur ali mentant le transducteur de la fig. 2 et d'un re dresseur placé à la sortie de ce dernier.
Les fig. 4 et 5 sont des schémas de deux formes de réalisation d'intégrateurs.
La fig. 6 est le schéma d'un dispositif de mémorisation suivi d'un dispositif de mesure. La fig. 7 est le schéma d'un dispositif de mémorisation et d'un dispositif amplificateur différentiel de mesure associés.
La fig. 8 est le schéma d'un circuit bascu- leur précédé d'un amplificateur.
La fig. 9 est un diagramme expliquant le fonctionnement du basculeur de la fig. 8. La fig. 10 est le schéma d'un dispositif as surant un contrôle limitatif automatique de l'énergie fournie aux pièces à souder.
La fig. 11 est le schéma d'un appareil de contrôle du courant efficace de soudure. La fig. 12 représente schématiquement une partie de la machine à souder constituant la dite forme d'exécution. Dans ces différentes figures où intervien nent les mêmes dispositifs, des notations uni formes ont été conservées pour ceux-ci. Les caractéristiques des tubes, résistances et capa cités sont données à titre d'exemple simple ment.
Le schéma de la fig. 1 représente l'ensem ble et les relations réciproques de divers dis positifs permettant d'effectuer des mesures et des contrôles. Chaque rectangle désigne un dis- positif particulier. Les conducteurs qui figu rent les liaisons entre ces dispositifs ont été in diqués par le chiffre qui désigne le dispositif qu'ils influencent, suivi d'un indice prime ou seconde. Il existe, bien entendu, d'autres con ducteurs de liaison entre ces dispositifs, reliés aux pôles positif et négatif d'une source de courant et désignés dans les figures de détail par les indications -I- et -. Pour la clarté du dessin, ces conducteurs communs n'ont pas été représentés à la fig. 1.
On distingue à la fig. 1 les dispositifs suivants
EMI0002.0014
1 <SEP> : <SEP> transducteur
<tb> 2 <SEP> : <SEP> oscillateur <SEP> d'alimentation <SEP> du
<tb> transducteur
<tb> 3 <SEP> : <SEP> redresseur
<tb> 4 <SEP> : <SEP> intégrateur
<tb> 5 <SEP> et <SEP> 9 <SEP> : <SEP> dispositifs <SEP> de <SEP> mémorisation
<tb> 6 <SEP> et <SEP> 10 <SEP> : <SEP> dispositifs <SEP> de <SEP> mesure
<tb> 7 <SEP> : <SEP> amplificateur
<tb> 8 <SEP> et <SEP> 11 <SEP> : <SEP> basculeurs
<tb> 12 <SEP> : <SEP> relais
<tb> 13 <SEP> : <SEP> disjoncteur <SEP> d'alimentation <SEP> de <SEP> la
<tb> machine <SEP> à <SEP> souder
<tb> 14 <SEP> : <SEP> dispositif <SEP> de <SEP> contrôle <SEP> de <SEP> l'inten sité <SEP> efficace <SEP> du <SEP> courant <SEP> de <SEP> sou dure
<tb> 15 <SEP> :
<SEP> dispositif <SEP> de <SEP> déphasage <SEP> de <SEP> l'ins tant <SEP> d'allumage <SEP> d'ignitrons <SEP> de
<tb> commande. Les figures particulières exposant des détails de cet ensemble sont entourées de rec tangles en pointillés qui correspondent aux rec tangles 1-15 précités.
A la fig. 12, on a représenté une partie d'une machine à souder par résistance consti tuant ladite forme d'exécution et à laquelle sont incorporés les dispositifs de la fig. 1 ; elle comprend deux bras 221 et 222 portant des électrodes 223 et 224 qui jouent le rôle d'orga nes d'amenée de courant. Les pièces à souder sont désignées par 225 et 226. Près du bras 221, est disposé un transducteur qui a été schématisé par un noyau magnétique saturable fermé 213 portant deux enroulements 211 et 212. Le noyau est en tôle magnétique et les enroulements sont bobinés en sens inverses pour ne produire aucune force électromotrice extérieure. Cette connexion des enroulements est visible à la fig. 2.
Les deux branches du noyau magnétique 213 sur lesquelles les enrou lements 211 et 212 sont bobinés ont leur axe perpendiculaire au plan de la feuille de papier de la fig. 12. Par le fait que le noyau 213 et les enroule ments 211 et 212 sont disposés de cette façon dans le champ extérieur créé autour du bras 221 par le passage du courant de soudure dans ce bras, ce champ -extérieur cause dans chaque enroulement un champ magnétique ouvert qui se superpose au champ fermé du noyau 213. Le champ extérieur créé par le passage du cou rant de soudure produit une saturation du noyau magnétique et diminue par conséquent l'impédance du circuit électrique dont les en roulements 211 et 212 font partie.
Ces enrou lements sont connectés en série avec une résis tance de charge 210 (fig. 2) et le générateur d'oscillations 2. La fréquence de celui-ci est supérieure à celle du courant de soudure. La différence de tension entre les bornes de la résistance de charge 210 est fonction de l'in tensité du champ extérieur, c'est-à-dire du cou rant de soudure qui lui donne naissance. Elle dépend aussi de la position du noyau par rap port au bras 221. On comprend que, par con tre, dans n'importe laquelle des positions qu'il peut occuper autour de ce bras, le noyau ne peut influencer que très peu le courant de sou dure. La chute de tension dans la résistance de charge 210 est redressée par le redresseur 3 (fig. 1 et 3) branché en dérivation sur elle.
En choisissant le point de fonctionnement du transducteur de façon à se trouver dans le domaine de saturation, et en réglant convena blement la résistance de charge, on obtient une réponse quadratique, en d'autres termes la valeur moyenne redressée de la tension re cueillie aux bornes de la résistance série 210 sera proportionnelle au carré du courant don nant naissance au champ excitateur. La source de courant alternatif 2 est avan tageusement constituée par un oscillateur à tubes électroniques dont le schéma est visible à la fig. 3. Sur cette figure, où le transducteur de la fig. 2 est visible dans le rectangle 1, on voit en 21 et 22 deux tubes en montage super posé (l'anode du tube 21 étant reliée à la ca thode du tube 22).
La grille du premier tube est, par une ligne déphaseuse 23 à résistances et capacités, reliée à la cathode d'un tube de sortie 24 monté en cathodyne. La grille du second tube est soumise à un potentiel continu emprunté à la cathode d'un tube redresseur 25 qui fait suite à l'ensemble oscillateur. Il en ré sulte un effet stabilisant puisque toute augmen tation d'amplitude de. la tension engendrée par l'oscillateur entraîne un accroissement du po tentiel de grille et, par suite, une diminution de la tension de plaque. On applique au trans ducteur la tension alternative obtenue par l'in termédiaire de la capacité 2'a.
La tension aux bornes de la résistance 210 est détectée par la triode 31 fonctionnant comme diode par suite du raccordement de sa grille à son anode. La tension de sortie est recueillie entre les fils 4' et -. La résistance 32 permet de régler le seuil de détection de la tension alternative ob tenue aux bornes de la résistance 210. Comme l'installation de mesure que l'on est en train de décrire nécessite l'obtention d'une tension proportionnelle à l'intégrale de<I>i2</I> dt définie pour une durée t, soit Sô i2 dt, il est nécessaire de prévoir un intégrateur.
On voit à la fig. 4 un schéma d'un tel appareil utilisant un ampli ficateur à deux triodes en montage superposé, 41, 42, et à cathodyne de sortie 43, la ligne de rétroaction comportant une capacité 44 (ré glable). A la fig. 5, on a représenté un autre intégrateur à capacité fixe 46 et à résistance réglable 45. La capacité 46 (fig. 5) peut être mise en court-circuit sur une résistance de décharge par un interrupteur tel que l'interrupteur 47.
A la fig. 4, la capacité choisie peut être mise en court-circuit par un interrupteur analogue à l'interrupteur 47 de la fig. 5 et monté en déri vation sur le circuit comprenant l'ensemble de ces capacités et le commutateur permettant de mettre l'une ou l'autre de celles-ci en service.
Dans ces appareils intégrateurs, on peut admettre que, dans les conditions d'emploi, la tension de sortie recueillie aux bornes 5', - est proportionnelle à l'intégrale, définie pour une durée donnée, de la tension d'entrée (4', -).
Les fig. 6 et 7 montrent des dispositifs de mémorisation associés à des dispositifs de me sure, fonctionnant de la même manière et ne différant que par des détails de montage. Leur organe essentiel est une capacité 90 (respecti vement 50) que charge une triode 91 (respecti vement 51) fonctionnant comme diode, le si gnal arrivant sur la cathode par 9' (respective ment par 5'). La capacité ne peut normalement se décharger seule car son circuit se ferme sur une cathodyne 92 (respectivement 52). Lors qu'on désire décharger la capacité, on ferme un circuit de décharge par l'interrupteur 93 dans le cas de la fig. 6, et 53 dans le cas de la fig. 7.
On voit également, aux fig. 6 et 7 des dis positifs de mesure des tensions recueillies aux bornes des capacités 90, respectivement 50. Dans le cas de la fig. 6, cette mesure se fait par un milliampèremètre 100 monté à la sortie de la cathodyne 92 ; dans le cas de la fig. 7, la mesure se fait par un milliampèremètre 60 monté entre les cathodes des deux cathodynes associées 52 et 62. On remarquera que la grille du tube 62 est reliée à un potentiomètre 64 qui permet de stabiliser l'appareil. D'autre part, pour pouvoir déterminer les conditions initiales de fonctionnement de l'intégrateur, par le réglage de la résistance 32 (fig. 3), on a prévu un commutateur 63.
Ce commutateur doit donner à la grille du tube 62 une tension connue, pour l'opération de réglage, ce qui- est réalisé en mettant ce commutateur dans sa po sition inférieure. Pour opérer ce réglage, on place, d'autre part, le commutateur 65 dans sa position supérieure.
On voit que l'association des dispositifs figurant dans les rectangles 1, 2, 3, 4, 5 et 6 de la fig. 1 permet de mesurer l'intégrale Jô i2 dt, le dispositif de mémorisation s'impo sant pour permettre la lecture pendant un temps déterminé plus long d'une indication correspondant à un phénomène très bref.
On remarquera que l'intégrale<B>St</B> i2 dt ne repré sente qu'une valeur approchée de l'énergie fournie aux pièces à souder, énergie dont l'ex pression exacte serait Jt Ri2 dt, R étant la ré sistance, en fait très variable, des pièces à sou der. Toutefois, l'appareil visant à donner des mesures comparatives et devant permettre la répétition de cycles que l'on souhaite identi ques, la valeur indicative de l'intégrale mesurée est très suffisante.
II est également prévu une mesure du temps de soudure, à partir de la détection du courant de soudure même. On utilise dans ce but, en association avec les dispositifs 1, 2, 3 déjà décrits, un circuit comprenant les dispo sitifs 7, 8, 9, 10, dont le fonctionnement se comprendra aisément en associant, suivant les indications de la fig. 1, les fig. 8 et 6. Le signal (onde de tension, fonction du courant de soudure) arrivant du redresseur 3 par les con ducteurs 4' et 7' attaque la grille d'une triode 70 (fi-. 8) associée à une autre triode 71 dis posée au-dessus de la première. Ces deux tubes constituent un amplificateur. Le signal amplifié passe par 8' à un basculeur 8 qui comprend les tubes 80 et 81 dont l'ensemble réalise un am plificateur à rétroaction positive.
Le tube 81 est une cathodyne. La tension de rétroaction positive est transmise à la cathode du tube 80 par la cathodyne de sortie 81. Le signal de sortie est transmis par 9' à la mémoire 9. Cet amplificateur à rétroaction positive a deux états stables d'équilibre, traduits par le schéma de la fi-. 10 où l'on a représenté les variations de la tension de sortie (v,) recueillie entre les bor nes (9', -) en fonction de la tension d'entrée (v,) recueillie aux bornes (8', -).
On voit qu'on produit une onde de tension de valeur constante (onde rectangulaire) pendant toute la durée du passage du courant de soudure, le passage du seuil supérieur au seuil inférieur, et inversement, se produisant pour de faibles variations de la tension d'entrée dans un sens et dans l'autre. L'onde rectangulaire obtenue charge une capacité 90 (fig. 6) faisant partie de la mémoire 9, et un appareil de mesure 100 faisant partie du dispositif de mesure 10 donne une indication proportionnelle à la tension de charge de ladite capacité, laquelle est une fonc tion de la durée du phénomène de soudure.
L'association des dispositifs 1, 2, 3 complé tés par les dispositifs 4, 5, 6 donnant la valeur de jô i9 dt, et des dispositifs 7, 8, 9, 10 qui me surent t, permet de connaître l'intensité effi cace du courant de soudure notamment par. division des résultats de mesure. Pour éviter l'extraction d'une racine carrée, on a prévu que le cadran de l'appareil 60 (fig. 7) soit gradué en (ampères)2 x secondes et en ampères x (se- conde)1/2. Les deux échelles sont désignées respectivement par 60' et 60". Le cadran de l'appareil 100 est gradué en secondes et (se- condes)1/2. Les deux dernières échelles sont désignées respectivement par 100' et 100".
L'installation que l'on est en train de dé crire permet aussi de réaliser un contrôle auto matique limitatif de l'énergie transmise à la pièce à souder. Ce but est atteint par l'asso ciation des dispositifs 1, 2, 3, 4 et 11, 12, 13. La fig. 10 donne le détail de ces trois derniers dispositifs. Le basculeur 11 utilise deux tubes 710 et 111 qui fonctionnent respectivement comme les tubes 80 et 81 du basculeur 8. Leur circuit de sortie comprend, monté entre les conducteurs 12' et -,l'enroulement d'un relais 120. Le contact 121 de ce relais est maintenu fermé lorsque la tension de sortie du basculeur a sa valeur d'équilibre supérieure. Il est ouvert quand un courant circule dans le relais 120.
Une source d'énergie 122 alimente un premier circuit comprenant, d'une part, l'enroulement 123 d'un relais qui, lorsqu'il est mis sous ten sion, ouvre l'interrupteur shuntant la capacité de l'intégrateur (par exemple l'interrupteur 47, si l'intégrateur est du type décrit en regard de la fig. 5 ; cet effet est symbolisé par le lien 412 des fig. 1; 4 et 5) et, d'autre part, un interrup teur 124 qui se ferme lorsque les électrodes pressent la pièce à souder. En dérivation sur l'enroulement 123, se présente le circuit con tenant l'interrupteur 121 et l'enroulement 130 d'un relais enclenchant le disjoncteur d'alimen tation<B>131</B> de la machine à souder dont la par tie alimentation est schématisée par le rectangle 132.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant : initialement, le condensateur de l'in tégrateur (par exemple le condensateur 46 si l'on emploie l'intégrateur de la fig. 5) est court- circuité. Le basculeur 11 est dans son état d'équilibre supérieur, et le contact 121 est fermé. Lorsqu'on exerce la pression avec les électrodes, l'interrupteur 124 se ferme, le dis joncteur (130, 131) s'enclenche, et la soudure commence. En même temps, l'enroulement 123 détermine l'ouverture du circuit qui court- circuite la capaèité 46 (ou 44 si l'on utilise un intégrateur tel que celui représenté à la fig. 4).
Cette capacité commence à se charger à une tension proportionnelle à l'énergie fournie. Au bout d'un temps déterminé par la valeur (ré glable) de la résistance 45 (respectivement de la capacité 44), le basculeur change d'état d'équilibre, le relais 120 ouvre le contact 121, ce qui déclenche le disjoncteur<B>131.</B> La sou dure est finie, avec la consommation d'énergie qu'on a permis à la machine de fournir. Lors qu'on écarte les électrodes, l'interrupteur 124 s'ouvre, le relais 123 cesse d'être alimenté et l'interrupteur en dérivation sur la capacité de l'intégrateur se referme, ce qui court-circuite cette capacité jusqu'au commencement de l'opération de soudage subséquente.
L'utilisation des dispositifs 14 et 15 (fig. 11) en association avec les dispositifs 1, 2, 3 permet de compléter le contrôle des conditions d'alimentation de la machine à souder par un contrôle du courant efficace de soudure. Une prise de tension 14', branchée après le redres seur 3, mène à la grille d'un tube 140 monté en parallèle (en ce qui concerne les cathodes et les plaques) avec un tube 141, les deux tubes étant montés en cathodyne. Le circuit des ca thodes comprend une self 142 constituant le circuit de saturation d'une self saturable non représentée mais faisant partie du dispositif de déphasage symbolisé par le rectangle 15.
Cette self saturable contrôle, suivant un système connu, le déphasage de l'instant d'allumage d'ignitrons réglant la fraction d'utilisation de la période du courant d'alimentation de la ma chine, ce contrôle s'opérant dans un sens tel que la durée du passage du courant de soudure diminue lorsque le courant de saturation pro duit par les tubes cathodynes montés en paral lèle augmente. Les circuits de grille des tubes 140 et 141 portent en dérivation les capacités 143 et 144 et comportent, en outre, des résis tances (réglables) 145 et 146. L'interrupteur 147 est commandé par l'enroulement 123 du relais de l'ensemble 12 (lien symbolique 1412) dans un sens tel que cet interrupteur soit ou vert lorsque l'enroulement 123 est mis sous tension.
L'ensemble ainsi décrit fonctionne comme suit : dès qu'on exerce la pression avec les électrodes sur les pièces à souder, le con tact 147 s'ouvre et la capacité 144 se décharge dans la résistance 146. Le potentiel de grille du tube 141 diminue, le courant du circuit de satu ration 142 diminue, permettant une durée plus grande de passage du courant de soudure. La valeur efficace moyenne de l'intensité de ce courant augmente jusqu'au moment où la ten sion aux bornes de la capacité 143 atteint la valeur de la tension aux bornes de la capacité 144. A ce moment, la période de préchauffage des pièces à souder est finie et le courant dans le circuit de saturation 142 maintient cons tante la valeur efficace du courant de soudure.
Si la machine à souder de la fig. 12 était une machine à galets et était commandée par des ignitrons, l'installation décrite, qui pourrait aussi être utilisée avec elle, permettrait alors de contrôler l'énergie fournie à la pièce à sou der, en asservissant le déphasage de l'instant d'allumage de ceux-ci à la valeur moyenne de la tension proportionnelle à l'énergie fournie aux pièces à souder.
Il est bien entendu que tous les dispositifs décrits ci-avant peuvent fonctionner simultané ment ou que, par des coupures appropriées, on peut n'utiliser que tel ou tel dispositif de me sure ou de contrôle.