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"SOUDURE PAR RESISTANCE".
La présente invention se rapporte en général aux appareils à décharge électrique et en particulier aux commandes pour dispositifs de soudure par résistance.
Dans la soudure par résistance, les matériaux à réunir par soudure sont.. connectés par l'intermédiaire d'électrodes de soudure appropriées à une source d'énergie électrique, et un courant suffisant circule par les électrodes dans les matériaux pour fondre et fusionner ceux-ci, de manière à former un joint fluide. On laisse ensuite les parties fondues refroidir et durcir de façon à constituer un lien solide.
Dans la soudure par résistance, et particulièrement en soudure continùe ou soudure de points multiples, la matière à souder peut être de la matière magnétique, et dans ce cas l'introduction progressive de la matière à souder dans l'ouverture de la machine à souder varie l'impédance de la spire secondaire du transformateur de soudure qui, à son tour, change l'intensité du courant de soudure pour n'importe quelle tension déterminée sur le primaire du 'transformateur de soudure.
Il faut dans ces conditions régulariser le courant total appliqué à la soudure de manière que, pour chaque position de la matière à souder relativement à l'ouverture de la machine à souder, on ait une valeur appropriée du courant de soudure.
De plus la matière à souder peut varier en épaisseur comme par exemple pour les pales d'hélices, et quand elle est introduite progressivement dans l'ouverture de la machine à souder, il se peut que le courant de soudure doive varier progressivement en correspondance pour obtenir des soudures régulières de haute qualité.
L'invention a pour but principal la création d'un nouveau dispositif de-soudure dans lequel le courant de soudure sera réglé dans le temps
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de manière à compenser les variations d'impédance du circuit secondaire d'un transformateur de soudure dues aux changements de position de la pièce à sou- der par rapport à l'ouverture de la soudeuse.
La présente invention a aussi pour but la création d'un nouveau dis- positif de soudure pour régler dans le temps le courant de soudure appliqué à une pièce d'épaisseur variable, de manière à compenser ces variations d'é- paisseur.
Un but plus particulier de l'invention est la création d'un dis- positif de soudure pour régler le courant de soudure au cours d'une opération de soudure, au moyen de circuits électroniques sans utiliser des éléments mé- caniques mobiles pour le réglage.
Un autre but particulier de l'invention est de créer un dispositif de soudure à courant alternatif commandé en synchronisme dans lequel le cou- rant de soudure total est réglé dans le temps en réponse à une variation con- tinue de la polarisation continue appliquée à des tubes de commande.
Une forme d'exécution préférée de l'invention est représentée à titre d'exemple dans les dessins annexés.
La figure 1 est un schéma de connexions d'un dispositif de soudure par résistance.
Les figures 2a et 2b donnent deux positions d'une matière magnéti- que relativement aux électrodes de soudure durant l'exécution d'une soudure continue ou d'une série de soudures par points.
La figure 3 montre la soudure continue d'objets d'épaisseur vari- able ; et @ La figurés 4 est un graphique donnant des formes d'ondes montrant comment la tension de soudure varie avec un réglage déterminé dans le temps, obtenu en faisant varier une polarisation continue.
Conformément à une forme d'exécution préférée de l'invention, une triode est insérée dans un circuit de courant continu et a une polarisation variable pour produire une tension de commande de polarisation pour une paire de thyratrons de commande. Les thyratrons de commande sont alimentés en push-pull par une tension alternative, leurs anodes recevant alternati- vement des tensions positives. Les électrodes de commande des thyratrons de commande reçoivent des tensions alternatives de phases opposées entre elles, un déphasage étant établi entre les tensions d'anode et d'électrode de commande.
La tension continue de commande de polarisation est appliquée aux électrodes de commande des deux thyratrons de manière identique, en sé- rie avec les tensions de commande alternatives, ce qui avance les points d'intersection des tensions de commande avec l'axe de tension zéro, et donc les moments d'allumage des thyratrons de commande. Ceux-ci débitent des impulsions de commande pour le réglage des tubes d'allumage, qui commandent à leur tour l'allumage des ignitrons de soudure de manière connue propre à la technique de la soudure par résistance.
La variation de la polarisation de commande ou réglage dans le temps peut être arrangée de manière à compenser soit une augmentation d'im- pédance du secondaire du transformateur de soudure quand de la matière ma- gnétique à souder est introduite dans l'ouverture de la 'soudeuse, soit une augmentation d'épaisseur des objets à souder dans l'avancement d'une sou- dure continue de matière à épaisseur variable, en avançant graduellement les moments d'allumage des ignitrons de soudure de manière à augmenter gra- duellement la tension à l'enroulement primaire d'un transformateur de sou- dure par résistance.
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Comme la polarisation de commande est produite par une triode, en réponse à la décharge d'un condensateur, la loi pratique de variation de la polarisation en fonction du temps n'est pas limitée à la loi logarithmique ou la loi linéaire, puisqu'en choisissant convenablement le point de fonc- tionnement de la triode, on peut obtenir une grande variété de lois de:va- riation en fonction du temps.
Il est à remarquer que la présente invention ne concerne pas prin- cipalement le réglage du courant pour une soudure par point unique, comme dans les dispositifs antérieurs, mais le réglage du courant de soudure pen- dant un cordon entier ou une série de soudures par points, la durée complète d'un réglage pouvant atteindre une minute ou plus. Il est évident que les circuits particuliers étudiés peuvent être utilisés pour une grande variété d'opérations de réglage, y compris le réglage d'un courant de soudure pour un seul point de soudure, ou semblable.
Sur la figure 1, la référence 1 désigne une source de tension al- ternative alimentant l'enroulement primaire 2 d'un transformateur de puissan- ce 3. L'enroulement 4 du transformateur 3 alimente un redresseur classique à double alternance 5 comprenant dans son -circuit de sortie un condensateur de filtrage 6 et deux résistances de charge mises en série 7 et 8 et se trou- vant en parallèle avec le condensateur de filtrage 6. La résistance 8 com- prend une prise variable 9.
Aux bornes de la résistance 7 se trouve une triode à vide poussé 10 comprenant en série dans son circuit plaque une résistance de charge 11, la tension de sortie étant prélevée à une partie choisie de la résistance de charge 11 au moyen d'une prise variable 12 et une connexion 13 reliée direc- tement à la plaque-14 de la triode 10.
Le-curseur 9 est connecté par l'intermédiaire d'un commutateur sé- lecteur 15 et les contacts normalement fermés 16 du relais 17 à l'électrode de commande 18 de la triode 10. Le sélecteur 15 peut comprendre un contact 19a relié à l'extrémité à bas potentiel d'une résistance 20 et un contact 19b placé au centre de la résistance 20, celle-ci; étant insérée entre le curseur 9 et le point commun des résistances 7 et 8. En faisant passer le sélecteur 15 du contact 19a au contact 19b la tension totale disponible en- tre la cathode et l'électrode de commande-de la triode 10 peut être réduite dans un rapport déterminé, et la tension;. -totale peut être réglée en outre au moyen du curseur 9.
La tension totale entre cathode et électrode.de commande de la triode 10 apparaît aux bornes d'un condensateur 21 de réglage de temps en parallèle avec une résistance 21a de réglage de déchargé variable.
La tension aux bornes de la résistance 11 est alors une fonction de la charge du condensateur 21 puisque celle-ci est égale au potentiel de commande appliqué à la triode 10. Pour amorcer une variation voulue en fonc- tion du temps de la tension continue aux bornes de la résistance 11, l'in- terrupteur S normalement fermé est ouvert, déconnectant le relais 17 et ouvrant les contacts 16. A ce moment le condensateur de temps 21 se charge à un potentiel déterminé par la position du curseur 9 et celle du sélecteur 15, qui est de polarité négative quand il est appliqué à l'électrode de commande 18 de la triode 10. A l'ouverture des contacts 16, le condensateur de temps 21 est séparé de son circuit de charge et se met à se décharger dans la résistance 21a. la vitesse de décharge dépendant de la valeur de. cette dernière.
La polarisation de la triode 10 suit en conséquence une loi déterminée de variation dans le temps, définie par la caractéristique de courant plaque de la triode et par la courbe de décharge du condensateur.
Un enroulement primaire 22 d'un transformateur 23 est connecté aux bornes 1 d'alimentation en courant alternatif des anodes 24, 25 des thyratrons 26,27 par l'intermédiaire de l'enroulement secondaire 28 du
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transformateur 23, qui alimente les anodes 24, 25 en opposition de phase.
De manière semblable, un autre enroulement secondaire 29 du transformateur 23 délivre du courant alternatif déphasé aux électrodes de commande 30,31 des'thyratrons 26,27 par l'intermédiaire d'un circuit déphaseur désigné dans sa généralité par la référence 32, l'enroulement secondaire 29 entier ayant à ses bornes un groupe série formé d'un condensateur 33 et d'une ré- sistance variable 34, la valeur de la résistance 34 servant à déterminer la'phase du courant circulant dans le circuit déphaseur 32, et par consé- quent la phase de la tension au point de jonction 35 du condensateur 33 et de la résistance 34.
Une paire de résistances en série 36,37 est connectée entre 'le point de jonction 35 et une prise milieu sur l'enroulement secon- daire 29, ce qui établit une tension alternative aux bornes des résistances 36, 37 dont la phase est réglée par la résistance 34, et liée ou synchroni- sée avec les phases des tensions appliquées aux anodes 24, 25 des thyratrons 26, 27.
L'enroulement secondaire 28 du transformateur 23 est connecté aux anodes 24; 25 des thyratrons 26,27 par l'intermédiaire d'un condensateur 70.
Un redresseur 71 est connecté entre l'anode 24 et la cathode du thyratron, 26, un redresseur semblable 72 étant connecté entre l'anode 25 et la cathode du thyratron 27. Les redresseurs 71 et 72 ont une polarité de type identique de manière à être conducteurs dans une direction opposée aux directions de conductivité des thyratrons 26, 27 respectivement.
Par conséquent, en fonctionnement, quand l'anode 24 du thyratron 26 est positive et après allumage de celui-ci, le redresseur 72 fournit un che- . min au courant en shunt sur le thyratron 27 et en retour vers l'enroulement secondaire 28. De même, le redresseur 71 fournit au courant un chemin en shunt sur le thyratron 26 quand le redresseur 25 est conducteur.
Le condensateur 70 agit comme dispositif d'emmagasinage d'énergie, se chargeant avec une polarité quand le thyratron 26 est conducteur et pouvant se décharger à travers le thyratron 27 quand ce dernier devient conducteur, et ensuite pendant que celui-ci est toujours conducteur se chargeant avec une polarité opposée pour se décharger à travers le thyratron 26 quand celui-ci redevient conducteur.
Le point de jonction 38 des résistances 36 et 37 est connecté au conducteur 13, le contact variable 12 étant réuni aux cathodes des deux thy- ratrons 26, 27. L'extrémité opposée de la résistance 36 est connectée à l'électrode de commande 30 du thyratron 26, et l'extrémité opposée de la ré- sistance 37 est connectée à l'électrode de commande 31 du thyratron 27.
Les anodes 24, 25 des thyratrons 26, 27 sont mises aux bornes de l'enroulement primaire 39 d'un transformateur 40, l'enroulement 39 se trouvant en série avec l'enroulement secondaire 28 du transformateur 23, et le trans- formateur 40 comprenant deux enroulements secondaires 41 et 42 qui délivrent des impulsions d'allumage aux tubes d'allumage 43, 44 qui commandent l'allu- mage des ignitrons 45,46 de manière classique, la cadence des impulsions d'allumage étant déterminée par les déphasages entre les tensions appliquées aux anodes et aux électrodes de commande des thyratrons de commande 26, 27 ainsi.que par la polarisation continue de ces thyratrons.
Le transformateur 40 travaille en transformateur d'impulsions, et les décharges succesives de polarités opposées du condensateur 70 aident la production des impulsions en augmentant leur amplitude.
Les ignitrons 45,46 sont connectés comme d'habitude dos à dos, ou en parallèle et en opposition, et alimentés par les bornes 1 par l'intermé- 'diaire de conducteurs 57, et les tubes d'allumage 43,44 sont reliés de ma- nière classique aux igniteurs des-ignitrons 45,46, l'anode de chacun des tubes d'allumage étant connectée à l'anode de l'ignitron associé, et la catho- de de chaque tube d'allumage à l'igniteur de l'ignitron associé. Chaque igni-
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tron est amorcé par le courant envoyé dans son igniteur par le tube d'alluma- ge associé. Les ignitrons sont normalement bloqués même quand la tension d'anode est positive jusquau moment où un tube d'allumage associé s'allume, allumant lui-même l'ignitron associé qui laisse passer du courant jusqu'à ce que sa tension d'anode devienne négative.
Le courant ne passe dans les thy- ratrons d'allumage que pendant une très petite partie de chaque cycle, com- me on le sait, parce que dès que l'ignitron associé est amorcé la tension aux bornes tombe à une valeur inférieure à celle nécessaire pour maintenir l'ionisation des gaz à l'intérieur du thyratron d'allumage.
Les résistances 47, 48 en série avec l'anode des tubes d'allumage 43, 44 sont des résistances limiteuses de courant, et des sources de polari- . sation 49,50 pour les tubes d'allumage 43,44 sont associées à des circuits de filtrage 51,52 comprenant chacun une résistance en série avec une élec- trode de commande et un condensateur inséré entre l'électrode de commande et la cathode d'un des tubes d'allumage.
Un enroulement primaire de transformateur de soudure 53 est inséré dans un des conducteurs 57 et reçoit des impulsions de tension des ignitrons 45,46 qui sont alternées et de directions opposées, l'enroulement secondaire 54 du transformateur de soudure étant connecté aux bornes d'une charge à souder, représentée conventionnellement en 55, et consistant par exemple soit en (1) une matière magnétique introduite progressivement dans l'ouverture de la soudeuse, soit (2) en une matière à épaisseur variable.
Au point de vue fonctionnement, les ignitrons s'allument à des mo- ments déterminés par l'allumage des tubes d'allumage 43, 44 et donc dans cha- que cycle à des moments déterminés par le déphasage entre, d'une part, les signaux d'allumage ou de commande appliqués aux électrodes de commande des tubes d'allumage par l'intermédiaire des secondaires de transformateur 41, 42 et, d'autre part, la tension du réseau. Le courant de soudure total et, en fait, toute la tension de soudure appliquée à l'enroulement primaire 53 du transformateur de soudure est donc une fonction des moments d'allumage des ignitrons 45, 46. La tension de soudure peut donc être réglée en fai- sant varier les phases des tensions de commande appliquées aux électrodes de commande des tubes d'allumage 43, 44.
Les tensions de commandée ( appliquées aux électrodes de commande des tubes d'allumage 43,44 sont'prises aux enroulements secondaires 41, 42 en opposition de phase mais qui tirent eux-mêmes les signaux de commande de l'enroulement primaire 39 connecté entre les anodes 24, 25 des thyratrons de commande 26, 27. Par conséquent, la cadence des signaux de commande qui déterminent les moments d'allumage des ignitrons 45, 46 est finalement dé- terminée par les moments d'allumage des thyratrons de commande 26,27.
Les temps d'allumage des thyratrons de commande 26,27 sont ré- glés conjointement par les phases des signaux alternatifs qui leur sont appliqués par le secondaire de transformateur 29 et le circuit de glisse- ment et de division de phase 32, et par la polarisation continue appliquée aux électrodes de commande 30,31 des thyratrons de commande 26, 27 par l'intermédiaire de la connexion 13 et du contact 12, et provenant finale- ment du courant anodique de la triode 10 circulant dans la résistance 11, et par conséquent étant une fonction de la tension de polarisation appli- quée à l'électrode de commande 18 par le condensateur de temps 21 et la ca- ractéristique de courant plaque de la triode 10.
La durée de décharge du condensateur de temps 21 est déterminée par la résistance de réglage de décharge 21%,; la constante de temps de l'ensemble étant suffisante, en comparaison du temps total nécessaire à une soudure continue ou à une série de soudures par points, pour permettre la variation ou le réglage dans le temps de la tension de soudure pendant une soudure continue ou une série de soudures par points.
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Le point de fonctionnement sur la courbe. de courant plaque de la triode 10 peut être réglé principalement par l'ajustement du curseur 9 et la position du sélecteur 15, et pour autant que ce réglage varie l'amplitu- , de du potentiel de charge du condensateur 21, et donc le potentiel aux bor- nes de la résistance de charge 11 et la polarisation des thyratrons de com- mande 26, 27, on peut compenser par variation de la position du contact 12.
On peut donc choisir n'importe quel point de fonctionnement désiré sur la -caractéristique de courant plaque de la triode 10 et n'importe quelle po- larisation de départ pour les thyratrons de commande 26, 27, en réglant de façon appropriée le sélecteur 15 et les curseurs 9 et 12. Le temps to- tal d'un cycle de réglage est d'autre part fonction du réglage de la ré- sistance 21a.
En se reportant à la figure 4 des dessins, la courbe A représente une onde sinusoïdale à angle de phase nul, et que l'on peut considérer com- me appliquée à l'anode d'un des ignitrons 45, 46, et à l'anode d'un des thyratrons de commande 26,27.
La courbe B représente la tension de commande déphasée appliquée à l'électrode de commande d'un des thyratrons de commande 26,27 par le cir- cuit déphaseur 32 et ayant un certain retard de phase 0. Superposée à la tension de commande B il y a une polarisation continue négative variable D qui a initialement une valeur maxima E déterminée par la charge du condensa- teur 21 avant l'ouverture des contacts 16, et qui décroît dans le temps sui- vant une certaine loi, après ouverture des contacts 16.
Le temps réel ou phase réelle où la tension de commande B coupe l'axe de tension zéro, quand elle est superposée à la polarisation variable
D, est alors une fonction de l'amplitude instantanée de la polarisation, la phase réelle se réduisant graduellement et progressivement comme il est dé- montré par les valeurs du déphasage X et B pour deux cycles de courant al- ternatif succédant au premier cycle représenté. Les temps d'allumage des thyratrons de commande 26,27 et donc des ignitrons 45, 46 sont donc pro- gressivement avancés en correspondance avec ces déphasages, conformément à un réglage dans le temps ou programmation déterminée, et la tension de sou- dure effective augmente progressivement en conséquence.
On se référera maintenant aux figures 2a, 2 b et 3 des dessins, représentant différentes formes d'applications de l'invention.
Dans une application pratique de l'invention, une paire d'objets
60 à souder ensemble en matière magnétique, du feuillard d'acier par exemple, sont introduits juxtaposés dans l'entrée de l'ouverture 61 d'une soudeuse et enfoncés progressivement. Au début, la matière magnétique ne se couple que très légèrement au secondaire du transformateur de soudure 54 et la reluc- tance de ce dernier reste élevée, ne réfléchissant qu'une faible impédance dans l'enroulement primaire. Quand la matière magnétique 60 pénètre dans l'ouverture 61, comme à la figure 2b, le couplage avec le secondaire du transformateur de soudure augmente et la reluctance de ce dernier augmente aussi, réfléchissant une impédance plus élevée dans l'enroulement primaire et réduisant la tension de soudure.
Cet effet est compensé en avançant les phases des ignitrons de soudure progressivement en synchronisme avec l'in- troduction de la matière magnétique dans l' ouverture de la soudeuse, de ma- nière à maintenir la tension de soudure suffisamment constante.
Conformément à une autre forme d'exécution de l'invention, les ob- jets 62 à souder peuvent être d'épaisseur variable, comme indiqué à la fi- gure 3, ce qui demande une tension de soudure progressivement croissante au cours d'une soudure continue. En ajustant convenablement les circuits de commande d'un appareil de soudure conforme à la présente invention, la ten- sion de soudure peut être réglée dans le temps de façon appropriée afin de compenser un accroissement d'épaisseur de la matière à souder, ce qui donne une soudure de haute qualité et de grande régularité. Cela peut être réalisé
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que l'augmentation d'épaisseur se fasse ou non suivant une loi linéaire, ou d'un degré plus élevé.
Pour que le début de l'introduction de la matière 55 (voir figurel) puisse coïncider avec le début d'un cycle de tension de polarisation conti- nue, un moteur.d'alimentation 63 est prévu et sert à introduire progressive- ment la matière 55 dans l'ouverture de la soudeuse, représentée par une paire d'électrodes de soudure. Le moteur d'alimentation 63 est normalement alimen- té par le réseau, et entraine une paire de rouleaux d'avancement 65 par l'in- termédiaire d'un accouplement 66 normalement déclenché, celui-ci servant à relier les rouleaux d'avancement 65 au moteur 63 en réponse à l'isolement d'un circuit de commande commandé par un commutateur à main S.
Par conséquent quand le commutateur S s'ouvre pour déconnecter le relais 17 et ouvrir le contact 16 amorçant un cycle de commande de soudure, l'accouplement 66 est aussi désexcité et couple le moteur 63 aux rouleaux 65, ce qui amorce et entretient un avancement progressif et continu de la matière entre les électrodes de soudure.
La loi de variation dans le temps de la polarisation continue ap- pliquée aux thyratrons de commande 26,27 est alors proportionnée et réglée de façon à assurer la compensation voulue de la tension aux bornes de l'en- roulement primaire 53 en fonction d'une variation de l'épaisseur de la ma- tière à souder, ou de la variation de la reluctance du circuit secondaire au fur et à mesure que la matière pénètre dans la soudeuse.
REVENDICATIONS.
1. - Appareil de commande.-pour appareils de soudure par résistance, dans lequel une série de-soudures successives est produite pendant que la ma- tière à souder est introduite progresivement entre les électrodes de soudu- re, caractérisé par un dispositif pour régler automatiquement l'énergie de soudure appliquée aux soudures successives de telle manière que l'on pro- duit durant toute la série de soudures, des soudures de qualité pratique- ment égale.