Appareil de soudure par résistance électrique La présente invention se rapporte à un appareil de soudure par résistance électrique pour souder, de façon continue, les bords d'une bande métallique en forme de C animée d'un mouvement d'avance- ment pour former une pièce tubulaire à joint soudé.
Dans l'art de la soudure par résistance électri que, il a été d'usage classique jusqu'à présent de prévoir deux électrodes qui engagent les bords oppo sés du joint à souder .à proximité du point où ,les bords sont amenés en contact et de faire parvenir un courant de soudure jusqu'à ces bords qui circule entre des bords et élève la température des bords jusqu'à celle de la soudure.
Jusqu'à présent ces élec trodes étaient des roues rotatives dont la périphérie se déplaçait à la même vitesse que les bords et en contact avec ceux-ci ou des blocs en contact électri que coulissant avec ces bords.
Dans l'un ou l'autre cas, les courants électriques utilisés sont tels qu'il se produit de façon continue une certaine production d'étincelles qui a pour résul tat une piqûre des électrodes nécessitant des arrêts fréquents soit pour remplacer les électrodes soit pour réparer les surfaces de contact endommagées de cel les-ci.
Ces périodes d'arrêt coûtent assez cher parce qu'elles impliquent non seulement une installation inopérative mais aussi une main-d'oeuvre inoccupée attendant la fin des réparations.
Selon la présente invention, il est prévu un appa reil de soudure par résistance électrique pour soudes de façon continue les bords d'une bande métallique en forme de C animée d'un mouvement d'avance ment pour former une pièce tubulaire à joint soudé, comprenant une paire d'électrodes circulaires suscep tibles d'être entraînées en rotation et présentant cha cune une zone en contact électrique avec l'un desdits bords.
Cet appareil est caractérisé en ce qu'il com- prend des moyens agencés de manière à faire tourner, pendant l'opération de soudure, les électrodes de façon continue ou intermittente autour d'un axe fixe qui est perpendiculaire à la direction de déplacement dudit joint soudé, de telle façon que lesdites zones de contact des électrodes glissent le long desdits bords.
Dans une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention, les moyens pour faire tourner les élec trodes peuvent les amener à tourner de façon conti nue, soit dans un sens opposé au sens de déplace ment du joint par rapport aux électrodes, soit à une vitesse périphérique différant de la vitesse tangen- tielle de la bande. Dans l'un ou l'autre cas, la péri phérie de l'électrode est en contact de frottement coulissant continu avec les bords à souder.
Un tel contact coulissant provoquera une usure de la péri phérie des électrodes et des moyens peuvent être prévus pour dresser la périphérie soit périodique ment, soit de façon continue, afin de supprimer l'effet d'une telle usure.
Dans une autre forme d'exécution de l'appareil selon l'invention, l'électrode rotative peut être pério diquement maintenue immobile pour .une période de temps :limitée et étant donné que l'usure produit un point plat, l'électrode est tournée vers une nouvelle surface de contact et le point plat peut alors être rodé.
Avec cette disposition, le rodage peut être ajourné jusqu'à ce que chaque électrode ait plusieurs points plats sur sa périphérie, et des moyens peuvent être prévus pour dresser toute la périphérie de la roue afin de supprimer les points plats et les sur faces piquées correspondantes.
La forme d'exécution la plus avantageuse est celle où les électrodes sont tournées de façon continue et lentement dans un sens opposé au sens de déplace- ment des bords à souder et la roue dressée soit périodiquement, soit de façon continue. Avec cette disposition, la piqûre à la suite de production d'étin celles est immédiatement lissée par le contact par frottement avec les bords et toute saleté qui s'amasse sur le côté entrée de la surface de contact est enlevée de manière continue.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 .est une vue en élévation d'un appareil de soudure électrique par ,résistance.
La fig. 2 est une vue, partiellement en coupe transversale, de cet appareil sensiblement selon la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue, partiellement en coupe transversale, selon la ligne 3-3 de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue de côté partiellement arra chée d'une autre forme d'exécution de l'invention dans laquelle des pièces sont rapportées sur la péri phérie extérieure des électrodes.
Se référant maintenant au dessin, les fig. 1 et 2 montrent quelque peu schématiquement une bande métallique 20 en forme de C ayant des bords écartés 22 à souder et se déplaçant de manière continue de gauche à droite à travers un laminoir de soudure de joint composé de deux rouleaux de guidage 18, de deux rouleaux de serrage 28, et de deux électrodes 24, 26, circulaires en forme de disque.
Les rouleaux de guidage 18 servent simplement à situer les bords 22 de la bande métallique 20 par rapport à des sur faces de contact 10 ménagées sur les électrodes 24, 26, ainsi qu'à régler l'écartement des bords 22 lors qu'ils sont en contact avec les surfaces de contact 10, le tout selon la technique des laminoirs à tubes.
On se rendra compte qu'un autre dispositif tel qu'un élément d'espacement (non représenté) des bords 22 peut être placé dans la ligne -de déplacement de la bande métallique 20 entre les rouleaux 18 et les élec trodes 24 et 26 dans le but de séparer les bords 22 avec plus de précision.
Les rouleaux de serrage 28 sont de forme clas sique et sont situés dans la ligne de déplacement de la bande métallique 20 directement après les .élec trodes 24, 26. Leur écartement peut être réglable si on le désire afin d'avoir le meilleur écartement pour les meilleures conditions de soudure.
Des moyens appropries, non représentés, sont prévus pour relier les électrodes 24, 26 à la sortie d'une source d'énergie électrique de sorte que du courant électrique passera, par exemple, à partir de l'une des électrodes 24 le long du bord de la bande que cette électrode contacte vers le point où les deux bords de la bande sont amenés en contact par les rouleaux de serrage 28 et ensuite reviendra le long de l'autre bord de la bande jusqu'à l'autre élec trode 26.
11 est préférable que les électrodes 24, 26 soient excitées par une source d'énergie électrique à haute fréquence de sorte que, comme il est connu, les courants se concentreront alors sur les surfaces des bords pour chauffer d'avance ces bords par les pertes 1 R pendant la période où les bords se déplacent entre les électrodes et l'endroit où les bords sont amenés en contact par les rouleaux de serrage 28 et où la circulation concentrée de courant entre les bords élève rapidement ceux-ci à une température de fusion telle qu'il en résultera une opération de soudure.
Comme on le voit au mieux sur la fig. 2, les électrodes 24 et 26 sont montées sur un arbre creux 34 et isolées de celui-ci au moyen de manchons isolants 36. Chaque électrode comprend un élément circulaire intérieur 38 pourvu d'une périphérie exté- rieure plus mince comme on le voit en 40.
Entou rant la périphérie de l'élément circulaire intérieur se trouve un élément annulaire 42 ayant une périphérie intérieure agencée de manière à serrer fortement contre la périphérie de l'élément circulaire 38 et une périphérie extérieure destinée à entrer en contact avec un bord du joint 22. Des boulons 44 ou autres dispositifs de fixation appropriés servent à .fixer de façon amovible les deux éléments ensemble.
On se rendra compte que, lors d'une opération de soudure, les électrddes 24 et 26 deviennent chau des tant grâce à la porte FR que grâce au frottement au point de contact entre l'électrode et le tube 20. Par conséquent, un dispositif de refroidissement est prévu pour les électrodes, ce dispositif de refroidis sement comprenant un conduit annulaire extérieur 46 ménagé par fraisage dans la périphérie de l'élément 38 et un conduit annulaire intérieur 48 ménagé par fraisage dans la partie radiale intérieure du même élément 38.
Des conduits radiaux 50 servent à relier entre aux les deux conduits annulaires 46 et 48.
On remarquera que l'arbre creux 34 contient un tuyau coaxial intérieur 52 qui communique avec des raccords rotatifs à liquide 54. De manière analogue, l'intérieur de l'arbre 34 communique avec des rac cords rotatifs à fluide 56. Les raccords rotatifs à fluide 54 sont reliés par des tuyaux en caoutchouc ou éléments analogues 58 au conduit annulaire 48. Similaire-ment, les raccords à fluide 56 sont reliés par des tuyaux 62 au conduit annulaire 46.
De cette façon, un fluide réfrigérant, tel que de l'eau ou de l'air comprimé, peut passer par l'intérieur de l'arbre 34, par les raccords à fluide 56 et les tuyaux 62 au conduit annulaire 46. Depuis le conduit 46, le fluide s'écoulera par les conduits radiaux 50 vers le con duit annulaire 48 où il peut passer par les tuyaux 58 et les raccords à fluide 54 jusqu'au tuyau 52, étant compris que l'arbre 34 est relié à une source de fluide sous pression, non représentés.
Comme le montre la fig. 2, l'arbre 34 et les électrodes 24 et 26 portées par celui-ci sont supportés par un organe de support ou bloc 64 pourvu de paliers 66 et 68 dans lesquels tourillonne l'arbre 34. Comme on le voit au mieux sur la fig. 1, les extré- mités opposées du bloc 64 sont pourvues de prolon gements 70 et 72 adaptés à glisser dans des rainures 74 et 76 ménagées dans deux guides 78 et 80 verti- eaux qui sont portés par une base 81.
La surface inférieure du bloc 64 repose sur des blocs 82 et 84 lesquels sont, à leur tour, portés par des excentri ques 86 et 88, la disposition étant telle que :lorsque les excentriques 86 et 88 tournent, le bloc 64 et les électrodes 24 et 26 peuvent être soulevés ou abaissés selon les exigences.
Ainsi qu'on l'a expliqué ci-dessus, dans les dispo sitifs antérieurs de ce type, les électrodes 24 et 26 tournent de façon continue pendant une opération de soudure de sorte qu'un contact de roulement s'établit entre les périphéries des électrodes .et les côtés opposés du joint 22 du tube 20.
Par suite, toutefois, de la projection d'étincelles entre les élec trodes et le tube, les périphéries des électrodes deve naient piquées de sorte qu'il était nécessaire d'arrêter périodiquement l'appareil pour rectifier les diamètres extérieurs des électrodes. Les électrodes 24 et 26 de l'appareil représenté restent temporairement immo biles pendant une opération de soudure de sorte qu'il se produit un contact glissant entre leurs périphéries et le tube 20.
Lorsque cette zone de contact des élec trodes s'use ou se pique, ,les électrodes 24 et 26 sont tournées sur de courts arcs vers une nouvelle position immobile où une nouvelle surface de con tact est présentée au tube 20.
On se rendra compte qu'une zone de contact linéaire , c'est-à-dire très étroite, peut seulement exister lorsque les électrodes sont parfaitement ron des et que, par suite de l'usure de la surface des électrodes, cette zone linéaire existera seulement momentanément et que par la suite un plat de largeur augmentant graduellement sera en contact avec le tube 20.
Pour asservir les électrodes 24 et 26, un méca nisme d'asservissement, désigné par le chiffre 90, est prévu. Ce mécanisme d'asservissement, que l'on voit sur la fig. 3, est porté sur le côté du bloc 64 en face des électrodes 24 et 26 ; et, comme on le voit au mieux sur la fig. 3, il comprend une roue à rochet 92 clavetée ou autrement fixée sur l'arbre 34.
Normalement, la roue à rochet 92 aura tendance à tourner dans le sens de la flèche brisée à mesure que le tube 20 passe sous les électrodes ; toutefois, cette rotation est empêchée par l'action combinée d'un ressort à lame 94 :et d'un cliquet 96. Le cliquet 96 est relié au moyen d'une tige d'accouplement 98 à un levier 100 qui pivote entre ses extrémités en 102.
L'autre extrémité du levier 100 est reliée à un solé noïde 104, ainsi qu'il est représenté sur le dessin. Afin de déplacer les électrodes 24 et 26 sur un court arc, le solénoïde 104 sera actionné pour faire tour ner le levier 100 dans le sens inverse aux aiguilles d'une montre en regardant la fig. 3 pour amener la tige d'accouplement 98 et le cliquet 96 à se déplacer vers le bas et ainsi faire tourner la roue à rochet 92 et les électrodes sur un court arc déter- miné par la construction de la roue à rochet.
Après cette rotation des électrodes 24 et 26 sur un court arc, le solénoïde 104 est ramené à sa position primitive pour faire tourner le levier 100 dans le sens des aiguilles d'une montre et ainsi ramener le cliquet 96 vers sa position primitive en préparation pour l'opé ration de déplacement suivante.
Quoique le dispositif d'asservissement représenté sur la fig. 3 fonctionnera de façon satisfaisante pour le but recherché, on se rendra compte que d'autres types de dispositifs d'as servissement peuvent être employés selon les exi gences, le point important étant que les électrodes 24 et 26 soient déplacées sur de courts arcs à inter valles périodiques pour présenter une nouvelle ligne de contact avec le tube 20.
Egalement compris dans l'ensemble, comme on le voit au mieux sur la fig. 1, il existe deux élé ments rectificateurs à roues 106 et 108 qui peuvent être portés par le bloc 64 ou être montés de toute autre façon appropriée de façon que des roues de rectification 110 et 112 de ces éléments de rectifi cation puissent être amenées en contact avec les péri phéries des électrodes 24 -e@t 26, respectivement.
On se rendra compte que :les éléments rectificateurs à roues sont isolés du restant de l'appareil et peuvent être sollicités par ressort, par exemple, pour amener les roues de rectification 110 et 112 au contact des périphéries respectives des électrodes. Ainsi qu'il a été expliqué ci-dessus, la surface de la périphérie des électrodes 24 et 26 subira une usure ou des piqûres pendant l'opération de soudure.. De telles piqûres ou endroit usés peuvent être éliminés des périphéries des électrodes par :
l'action des roues de .rectification, 110 et 112 qui sont entraînées par des dispositifs moteurs, non représentés. Pendant une opération de .rectifica- tion ou de meulage, les diamètres des électrodes 24 et 26 deviendront, bien entendu, plus petits.
Par conséquent, si les éléments rectificateurs 106 et 108 sont sollicités par ressort vers la périphérie des élec trodes 24 et 26, ils seront sollicités automatiquement vers la périphérie quels que soient les diamètres des électrodes. Si, par contre, les éléments<B>106</B> et 108 ne sont pas sollicités par ressort vers les électrodes, des dispositifs d'asservissement appropriés, analogues à celui représenté sur la fig. 3, devront alors être prévus dans ce but.
A mesure que les diamètres des électrodes 24 et 26 diminuent pendant l'opération de rectifica tion, les électrodes doivent être abaissées afin d'ame ner leurs périphéries en contact avec le tube 20. Dans ce but sont prévus les blocs 82 et 84 et les excentriques 86 et 88.
Comme le montre la fig. 2, chaque excentrique est pourvu d'une première partie cylindrique 114 tournant dans un alésage prévu dans les blocs 82 ou 84 et :
une deuxième partie cylindrique <B>116</B> qui est décalée par rapport à la partie 114 et solidaire de celle-ci. La partie 116 est reliée par un raccord mécanique 118 à un dispositif d'asservisse ment 120 qui peut, par exemple, être analogue au dispositif d'asservissement représenté sur la fig. 3.
Un circuit de commande 122 est prévu pour com mander les dispositifs d'asservissement 90 et 120 de telle façon que les électrodes 24 et 26 seront déplacées sur de courts arcs à intervalles périodiques. L'intervalle de temps entre ces déplacements peut être déterminé en contrôlant la marche de l'appareil, ce qui permet d'établir les intervalles de temps maxi- mums permis avant le déplacement des électrodes. C'est-à-dire,
les électrodes 24 et 26 seront asservies pour tourner sur de courts arcs après qu'elles s'usent ou deviennent piquées dans une certaine mesure. Après une rotation complète des électrodes 24 et 26, leurs diamètres diminueront grâce à l'action des élé- ments rectificateurs 106 et 108.
Par conséquent, les électrodes doivent être abaissées afin de les amener en contact avec le tube 20 ; et les excentriques 86 et 88 sont prévus dans ce but, .la disposition étant telle que le circuit de commande 122 -actionnera le dispositif d'asservissement 120 pour faire tourner les excentriques 86 et 88 afin d'abaisser les électrodes 24 et 26 après chaque rotation complète.
Après une usure de l'élément annulaire 42 de chaque électrode pendant une certaine période de temps, l'action de .rectification des roues 110 et 112 réduira son diamètre jusqu'à un point où cet élément devient inutilisable. A ce moment, les boulons 44 peuvent être desserrés et l'élément annulaire 42 rem placé par un nouvel élément sans nécessiter un rem placement de l'ensemble de l'électrode 24 ou 26.
Sur la fig. 4, on a représenté une autre forme d'exécution de l'invention, dans laquelle l'électrode 24 ou 26 est pourvue de plusieurs pièces rapportées amovibles 124 sur sa périphérie. Le dispositif d'as servissement 90 serait alors réglé de façon que des pièces rapportées successives 124 soient présentées en regard des bords opposés du joint 22.
Après l'usure des pièces rapportées 124 par suite de rectifi cations répétées, elles peuvent être remplacées comme c'est le cas pour l'élément 42 de la forme d'exécution de la fig. 2. Si on le désire, les pièces rapportées 124 peuvent avoir des surfaces périphé riques plates pour fournir une plus grande surface de contact entre l'électrode et le tube.
Ce type d'élec trode nécessiterait alors un mécanisme qui ferait tourner les excentriques 86 et 88 pour soulever légèrement les électrodes pour permettre au coin de la surface plate de chaque pièce rapportée de se dégager. Les excentriques 86 et 88 seraient ensuite tournés dans le sens opposé pour ramener les élec trodes de nouveau en contact avec le tube.
Selon une autre forme d'exécution de l'invention, les électrodes 24, 26 peuvent tourner de façon con tinue mais à une vitesse périphérique sensiblement différente de la vitesse linéaire de déplacement du tube 20. Avec une telle disposition, on se rendra compte que les bords 10 sont en contact électrique glissant par frottement avec les bords 22 à tout moment.
Toutefois, avec une telle disposition, l'usure des bords 10 sera uniforme et les endroits plats de la première forme d'exécution n'apparaîtront pas.
Selon une forme d'exécution particulière, les élec trodes 24, 26 tournent à une vitesse d'environ un tour par minute quoique, bien entendu, des vitesses plus élevées ou inférieures peuvent être employées. De préférence, si les électrodes 24, 26 tournent de façon continue, le sens de mouvement de leur péri phérie devrait être opposé au sens de déplacement du tube 20. On se rendra compte que toutes piqûres qui pourraient se former sur les bords 10 par suite de projection d'étincelles se formeront toujours sur le côté de sortie de la surface de contact entre la périphérie 10 des électrodes et les bords 22.
Avec les électrodes 24, 26 tournant dans un sens opposé à celui des bords 22, la piqûre sera amenée immédiate ment en contact glissant par frottement avec les bords 22 et la surface piquée sera polie dès qu'elle se formera.
Tout dispositif approprié, tel qu'un moteur à engrenages, peut être employé pour faire tourner les électrodes 24, 26 à la vitesse désirée et dans le sens désiré.
Le même dispositif rectificateur que celui décrit au sujet de la forme d'exécution représentée peut être employé pour rectifier soit de façon continue soit périodiquement la périphérie 10 des électrodes 24, 26 pour supprimer les effets d'usure ou de piquage.
On se rendra également compte qu'en faisant tourner les électrodes 24, 26 dans un sens opposé à celui du déplacement du tube 20, tous corps étran gers, des bavures ou des écailles de métal qui pour raient se coincer dans l'angle d'entrée formé par la périphérie 10 et les bords 22, seront délogés ou éli minés de façon continue du sommet de cet angle de sorte que le mécanisme rectificateur peut les reti rer par la suite de la périphérie si ces corps étrangers adhèrent à la périphérie 10.