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SOUDEUSE A PLOMB AUTOMATIQUE.
L'invention concerne un appareil à souder, notamment du type destiné au soudage automatique de métaux ayant un bas point de fusion, tels que le plomb ou au soudage de résines thermoplastiques et matières analogues. Un usage important auquel la machine selon l'invention est des- tinée consiste en l'exécution de joints soudés en matières analogues au plomb ou qui en contiennent. Cette machine sera donc décrite en se réfé- rant au procédé de soudage dit soudage au plomb.
Cette invention vise à établir une machine automatique pour le soudage d'objets constitués en matière fusibles. Elle a en outre pour objet d'établir un appareil convenant pour souder des métaux à bas point de fusion, tels que le plomb, ou d'autres matières thermoplastiques non mé- talliques, présentant des points de fusion analogues à celui du plomb ou dont les points de fusion sont compris dans des limites de température com= parables à la température de fusion du plomb. Elle a en outre pour objet d'établir une machine pouvant servir à souder des objets de différentes formes et à souder des matières en différentes épaisseurs.
D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront au cours de la description ci-après et de l'examen des dessins annexés, dans lesquels g
Fig. 1 est une élévation latérale d'une soudeuse établie selon un mode d'exécution préféré;
Fig. 2 est une vue fragmentaire d'une partie de la machine, telle qu'on la voit depuis une extrémité, cette vue montrant le système d'en- traînement pour un transporteur portant les pièces à souder ;
Fig. 3 est une vue raccourcie d'une coupe transversale de la machine, pratiquée le long de la ligne III-III de la Fig. 1;
Fig. 4 est une vue en plan de la partie supérieure de la machine représentée dans la Fig 1;
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Fig. 5 est une vue en coupe de la partie médiane de la machi- nesuivant la ligne V-V de la fig: 3 ;
et
Fig. 6 est une vue en perspective de la partie de la machine qui supporte l'élément chauffant et le mécanisme d'avancement de la baguette fusible.
En résumé, l'invention consiste en une machine qui transporte la pièce à souder en un mouvement intermittent le long d'un trajet qui tra- verse la zone de la machine dans laquelle a lieu la soudure. Une portion de la pièce est chauffée par un élément de la machine qui est animée d'un mouvement transversal de va-et-vient par rapport à la pièce, la disposition étant telle que cet élément se retire de la pièce pendant le déplacement de celle-ci. Une baguette fusible est amenée au point de soudure de façon intermittente par une section de la machine, qui fait avancer cette baguet- te vers les portions chauffées de la pièce, après quoi une petite portion de cette baguette fond, pour se déposer sur la pièce pendant une fraction de la période pendant laquelle l'élément chauffant est retiré de cette der- nière.
La fig. 1 représente une soudeuse selon l'invention, munie d'une courroie sans fin 10 qui fonctionne comme un transporteur appelé à faire avancer les objets à souder, en leur imprimant un déplacement intermittent, devant un brûleur 11 supporté immédiatement au-dessus du point médian appro- ximatif de la zone traversée par la courroie. Cette dernière est supportée sur des rouleaux 12 et 13 l'arbre 15 supporte le rouleau 13 calé sur cet arbre, ainsi qu'un pignon 16, qui y est également claveté. La courroie 10 se voit imprimer un mouvement intermittent vers la droite, en regardant la Fig. 1 par suite de la rotation intermittente du pignon 16, laquelle est communiquée à ce dernier par un pignon 18 engrenant avec lui et calé sur un arbre 19.
L'arbre 19 porte également une roue à rochet 27, clavetée sur cet arbre ou y fixée d'une autre manière, ainsi qu'un levier 22 pouvant pi- voter librement autour de cet arbre. Sur le levier 22 est articulé un cli- quet 26 qui agit sur la denture périphérique de la roue 27, de telle façon que, lorsque le levier 22 pivote à l'encontre du mouvement des aiguilles d'une montre, la roue 27, l'arbre 19 et le pignon 18 tournent solidairement avec ce levier. Toutefois, lorsque le levier pivote dans le sens du mouve- ment des aiguilles d'une montre, le cliquet 26 glisse simplement sur les dents de rochet, et la roue 27 et les organes y connextés ne se voient communiquer aucun déplacement.
Les oscillations du levier 22 sont produites par une bielle ou tringle 21 à mouvement alternatif, de sorte que le degré de déplacement angulaire du levier 22 peut être réglé de façon à obtenir des mouvements d'avancement de diverses longueurs du levier 10. Le levier 22 est muni d'un dispositif réglable permettant de modifier la longueur effective de ce levier, ce dispositif consistant en un organe fileté 25 monté à rotation sur un cô- té de ce levier et se vissant dans un organe taraudé complémentaire 23a, faisant partie d'un organe 23 en forme de chape.
En desserrant l'écrou 25a et en tournant l'organe 25, on produit le déplacement longitudinal de la chape 23 le long de l'organe 25, modifiant ainsi la longueur effective du bras de levier, mesurée entre une cheville 24 traversant la chape 23 et l'extrémité de la bielle 21, d'une part, et l'axe de l'arbre 19, d'autre part. La bielle 21 est entraînée en va-et-vient par une came ou un excen- trique 29 calée sur un arbre 30. Ce dernier est entraîné en rotation par un organe de commande courant, tel que la chaîne 32 passant autour d'une roue à chaîne 28 calée sur l'arbre 30 et autour d'une roue à chaîne de com- mande 31 faisant partie d'un engrenage réducteur de vitesse courant 33, lequel peut être relié à une source de puissance telle que le moteur 34, par un système connu, tel que la commande à chaîne 34a représentée dans la Fig. 1.
Un dispositif 105 destiné à avancer la baguette fusible 106 jus- que dans la zone chauffée par;le brûleur 11, ainsi qu'un mécanisme pour main-
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tenir,et faire osciller le brûleur et le dispositif 105 sont supportés tous deux au-dessus de la zone de la courroie 10 dans laquelle s'opère la trans- lation des pièces. Afin d'assurer un support appropriée, on prévoit des tiges verticales 35 et 35a vers le milieu de la zone de la machine traver- sée par la courroie, sur les deux côtés opposés de cette zone. Les tiges 35 se dirigent vers le haut à partir de douilles 36 et 37 qui font partie d'un bâti de la machine.
Un élément 40 à section en U s'étend transversa- lement par rapport à la machine entre les extrémités supérieures de bar- res 35 et 35a et est fixée aux parties supérieures filetées de celles-ci au moyen d'écrous 41 et de cornières 42.
Les barres 35 et 35a servent de guidages verticaux à des plaques- coulisseaux 43 et 44 respectivement, dont chacune présente des parties con- venablement perforées, tels que les éléments 47 et 47a de la plaque 43, lesdites barres étant engagées dans les perforations de ces éléments. Les plaques-coulisseaux 43 et 44 sont suspendues de façon réglable aux barres de levée filetées 45 et 46. La hauteur des plaques-coulisseaux 43 et 44 au-dessus du plan de la courroie 10 peut être ajustée simultanément par la rotation d'écrous circulaires 48 et 49. Ces écrous présentent chacun une partie périphérique dentée en prise avec les pignons 51 ou 52, respective- ment, calés sur l'arbre 53. Ce dernier arbre est supporté le long de la traverse 40 dans des paliers 55 et 56, fixés à celle-ci.
Pour faire tourner l'arbre 53,-l'opérateur saisit le volant à main 57 et le fait tourner de façon à obtenir l'élévation ou l'abaissement simultané des plaques latérales 43 et 44.
Les plaques latérales 43 et 44 sont réunies rigidement entre elles par les barres 60 et 61 qui se terminent pas des extrémités filetées qui traversent ces plaques, pour être fixées à celles-ci par des écrous 62.
Les plaques-coulisseaux 43 et 44 et les barres d'entretoisement 60 et 61 constituent un châssis de support pour un chariot 63 que l'on voit claire- ment dans la fig. 6 et qui supporte le dispositif d'avancement 105 de la baguette fusible, le porte-brûleur et l'arbre à cames 78. La plaque-coulis- seau 44 est percée, en un point situé à mi-chemin entre les tiges 35a, d'un orifice prévu pour le passage d'un arbre rotatif 64. Les tiges 60 et 61 constituent des surfaces de guidage sur lesquelles peut se déplacer dans les deux sens un équipage destiné à supporter le,-mécanisme du brûleur, le chariot 63 par exemple, de sorte que le brûleur 11 peut exécuter un mouve- ment transversal par rapport au sens d'avancement de la pièce, ce mouvement étant nécessaire pour chauffer la piècè supportée sur la courroie 10.
Les barres-coulisseaux 66 et 67 font partie du chariot 63, chacune de ces bar- res présentant à ces deux extrémités des orifices appropriés destinés au passage des tiges 60 et 61. Dans leur position normale par rapport à la machine, les barres-coulisseaux 66 et 67 s'étendent de façon sensiblement parallèle au plan de la courroie 10 et suivant une direction parallèle à la direction du mouvement de cette courroie, et coulissent librement sur les tiges,60 et 61. Toutefois, les barres 66 et 67 sont réunies entre elles rigidement au moyen de tiges 70 et 71, de façon à former un ensemble mono- bloc destiné à supporter le mécanisme du brûleur, ces tiges présentant des extrémités filetées qui traversent les barres-coulisseaux 66 et 67 et sont fixées rigidement à celles-ci au moyen d'écrous 73 par exemple.
Sur les parties médianes des surfaces supérieures des barres-coulisseaux sont fixés des paliers 75 et 76 respectivement. L'arbre à cames 78 est monté dans ces paliers, en alignement avec l'arbre 64. Le mouvement de rotation est trans- mis à l'arbre 78 depuis l'arbre 64 au moyen d'un accouplement 77. En cours de fonctionnement, l'arbre 78 subit un léger déplacement axial provoqué par le mouvement alternatif imprimé au chariot 63. L'accouplement 77 est d'un type courant, qui permet un tel déplacement axial de l'arbre 78 par rapport à l'arbre 64 lors de la transmission du mouvement rotatif du second au premier.
Comme montré dans la fig. 3, l'accouplement 77 comprend des élé- ments 77a et 77b présentant des doigts emboîtés les uns dans les autres.
'L'élément 77a est fixé à la partie en bout de l'arbre 78 et ses doigts
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coulissent le long des doigts de l'élément 77b lors du déplacement axial de l'arbre 78. Ainsi, ce dernier peut subir un mouvement longitudinal dans les deux sens,tout en étant entraîne en rotation par l'arbre 64.
On peut cependant utiliser des accouplements coulissants d'autres types connus (non représentés), par exemple celui dans lequel un élément de l'accouplement présente une périphérie annulaire dentée extérieurement,'en prise avec la partie formant denture intérieure de l'autre élément ou celui dans lequel un des arbres, soit 64, soit 78 pourrait présenter au bout une portion axia- le creuse à cannelures intérieures, qui s'engage par-dessus d'une portion complémentaire, à cannelures extérieures, de l'autre arbre.
Sur l'arbre 78 sont fixées des cames qui impriment des mouvements de va-et-vient indépendants à l'élément chauffant 11 et au dispositif d'a- vancement 105 de la baguette fusible, en plus des mouvements de va-et-vient communiqués à ces organes du fait qu'ils sont supportés par le chariot 63.
La came 79 actionne un plongeur 80 supporté par un berceau 82 fixé aux ti- ges 70 et 71 par des boulons en U 83. Un boîtier cylindrique vertical 85, qui forme la partie médiane du berceau 82, agit comme guide pour le plongeur 80 et comme logement pour un ressort 86 qui sollicite ce plongeur dans une direction verticale, contre la came 79. Une tige 88 s'étend ;verticalement vers le bas depuis le plongeur 80. A l'extrémité inférieure de la tige 88 -est attaché un dispositif de fixation articulé à réglage universel 89.
Un élément tubulaire d'amenée de combustible 91 du brûleur tra- verse un manchon fileté 93 qui s'étend à travers le dispositif de fixation 89 suivant une direction généralement parallèle au plan de la courroie 10.
Le manchon 93 est en outre vissé dans un écrou moleté 94, lequel est retenu, dans un évidement qui lui est destiné, dans le dispositif de fixation 89.
Une rotation de l'écrou 94 à la main a pour effet un déplacement longitudi- nal de la position du manchon 93, et donc aussi de celle du brûleur 11 sup- porté dans celui-ci, ce déplacement s'effectuant dans une direction paral- lèle à celle du déplacement de la courroie 10. Pour basculer le brûleur, on desserre l'écrou à ailettes 96 vissé sur le boulon 97 qui constitue un pivot et, qui traverse le dispositif de fixation 89.
Une saillie 99 en forme de chape, prévue sur la partie inférieure du dispositif de fixation 89, est en contact, avec des surfaces planes prévues sur les côtés diamétralement opposés du manchon 93, par l'intermédiaire de la surface interne de ses doigts 99a et 99b, afin d'empêcher la rotation de l'élément chauffant dans le dis- positif de fixation 89 pendant la rotation de l'écrou 94.
L'excentrique 100 imprime un va-et-vient à la bielle 101 qui com- mande un mécanisme à cliquet et à rochet faisant partie du dispositif 105 d'avancement de la baguette-fusible. La baguette-fusible 106 est supportée dans un tube incliné 108 fixé à un support 109 attaché au chariot 63. La baguette ou soudure 106 peut être insérée dans ce dispositif en petites lon- gueurs de quelques mètres ou bien, et conformément à une disposition préfé- rée, telle que représentée dans la Fig. 1, peut être déroulée d'un dévidoir 110 contenant une bobine 107 de cette soudure Ce dévidoir est supporté par une potence 113 supportée elle-même par une partie 116 du bâti de la machine. La'soudure est maintenue par les deux galets 111 et 112 vers son extrémité inférieure.
Le galet 111 est fixé à une broche 114, à laquelle est.également fixée une roue de rochet 115. Le va-et-vient de la bielle 101 produit le mouvement de pivotement oscillatoire d'un levier de support de cliquet 117 autour de la broche 114. Lorsque le levier à cliquet 117 se déplace à l'encontre du mouvement des aiguilles d'une montre, il amène un cliquet 117a, qu'il supporte, à agir sur la roue de rochet 115 et à fai- re tourner celle-ci. Le galet 111, en contact frictionnel avec la baguet- te 106, est également entraîné en rotation, de sorte que la baguette- est déplacée longitudinalement en direction de la pièce.
Le brûleur 11 et le dispositif 105 d'avancement de la baguette sont représentés dans la fig. 1 comme étant situés à proximité immédiate de la courroie 10, dans une position requise pour la soudure de plaques pla- nes. Toutefois, la soudeuse selon l'invention est à même de souder des piè-
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ces de forme et d'épaisseur différentes, les soudures opérées sur de telles pièces pouvant se situer à un niveau assez élevé au-dessus de la surface de la courroie 10.
Dans ce cas, la position verticale du brûleur et du mé- canisme d'avancement de la baguette est modifiée en élevant l'ensemble de l'équipage supporté par les tiges d'élévation filetées 45 et 46, moyennant rotation de l'arbre 53, laquelle a pour effet un déplacement des tiges de levée à travers les écrous circulaires 48 et 49.
Afin d'imprimer un va-et-vient, le long des tiges 60, 61, à l'é- quipage comprenant le chariot 63, l'arbre à cames 78, le brûleur et le sys- tème d'avancement de la baguette de soudure, une extrémité d'une tige de poussée 120 est fixée à la barre-coulisseau 67 du chariot 63. L'autre extrémité de cette tige est fixée à un bras en cornière 121 dont une extré- mité 124 porte contre une came 125 supportée sur un manchon 122 fixé à un arbre vertical 123. Pour maintenir le bras 121 constamment en contact : avec la surface 126 de la came, on prévoit un ressort 128 sur la partie de la bar- re de poussée 120 qui s'étend entraxe partie de la plaque latérale 44 et le bras
121,ce ressort étant destiné à solliciter la tige 120 et le chariot 63 vers la droite, comme montré dans la Fig. 3.
Le déplacement du chariot 63 vers la droi- te peut aussi être favorisé par d'autres moyens élastiques, tels que les res- sorts 129a et 129b supportés par les prolongements des-tiges 60 et 61 situés au-delà de ce chariot., entre la plaque-coulisseau 43 et la barre-coulisseau 66.
Une extension latérale 130 de la plaque-coulisseau 44, qui s'é- tend latéralement à partir de celle-ci, supporte un palier 131 pour l'ar- bre vertical 123. Ce dernier arbre est muni d'une cannelure 132 sur une longueur égale à la limite de réglage vertical des tiges de levée 45 et 46, de sorte que, lorsque les plaques-coulisseaux 43 et 44 sont déplacées vers le haut, un pignon 133, dont le moyeu est établi de façon à s'adapter à la partie cannelée de l'arbre 123, glisse vers le haut le long de cet arbre par suite de l'action de levée exercée sur ce pignon par l'intermédiaire de l'extension 130 de la plaque-coulisseau ainsi que du palier 131, de sor- te que le pignon 133 demeure en prise avec le pignon 135.
La partie inférieure de l'arbre 123 est supportée dans un palier
134 capable d'absorber des efforts tant axiaux que radiaux. Le palier 134 est fixé à l'élément 136 du bâti de la machine. Un pignon conique 139, fixé à l'arbre 123, engrène avec un pignon conique 138 fixé à l'arbre 30. Dans le mode d'exécution montré dans le dessin, l'arbre 30 est normal par rapport à l'arbre 123.
Grâce à l'action de l'excentrique ou came 29 montée sur l'arbre
30 et de la bielle 21, action s'exerçant sur l'appareil déjà décrit, la courroie 10 se voit imprimer un mouvement intermittent. Les dimensions des pignons 138, 139, 133 et 135 sont calculées les unes par rapport aux autres de telle façon que l'arbre 78 effectue une révolution pour chaque révolution exécutée par l'arbre 30. Ces pignons peuvent être choisis en outre de telle façon que l'arbre 123 effectue une révolution pour chaque révolution exécu- tée par les-arbres 78 et 30. Lorsque ceci est le cas, tous les organes de la machine animés d'un mouvement alternatif accomplissent le même nombre de cycles par minute ; courroie 10 exécute alors le même nombre d'avances intermittentes par minute.
Toutefois, les cames peuvent être ajustées les unes par rapport aux autres de façon à obtenir n'importe quelle relation cyclique dans une succession de mouvements effectués par la courroie 10, par le brûleur 11 dans son mouvement vertical? par le dispositif d'avance- ment 105 de la soudure lorsqu'il entraîne la baguette 106 et par le chariot
63 lorsqu'il se déplace transversalement par rapport à la courroie 10.
La soudeuse telle que décrite ici imite avec beaucoup d'exactitu- de les opérations normalement effectuées par un ouvrier lorsque celui-ci exécute des joints soudés au plomb par un appareillage manuel. Dans la soudure au plomb, une méthode préférée consiste? une fois la pièce chauffée, à amener la baguette de plomb à proximité immédiate des bords de la pièce à joindre, la baguette étant orientée sous un angle de 30 à 60 par rapport au plan de la pièce. Le brûleur 11 s'approche de l'emplacement de la pièce,
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pour aboutir à un point situé immédiatement au-dessous de l'extrémité de la baguette, de sorte que la flamme jaillissant de ce brûleur vient frapper la baguette sous un angle pouvant varier entre 60 et 90 .
L'angle que forme la flamme avec le plan de la pièce peut varier avantageusement entre 45 et 90 . Dans le mode d'exécution représenté dans la Fig. 1, la baguette s'approche de la courroie 10 ou du plan de la pièce sous un angle d'environ 45 , tandis que la flamme du brûleur 11 est pointée vers la courroie de fa- çon à former un angle d'environ 90 avec la baguette 106 et de 45 avec la courroie 10. Lorsque le brûleur se trouve au voisinage immédiat de la pièce, il exécute un déplacement latéral qui lui est imprimé par le mouve- ment de va-et-vient du chariot de support 63.
La flamme du brûleur est dirigée transversalement à l'extrémité inférieure de la baguette 106 et produit la fusion d'une portion réduite de cette baguette, la masse fondue tombant ensuite en gouttes depuis la baguette vers l'espace situé entre les bords de la pièce qui avaient également été chauffés par la flamme et qui ont atteint un état de fusion ou proche de celle-ci. La pièce demeure immobile au cours de ces opérations; toutefois, dès que le brûleur commence à s'éloigner du plan de la pièce, la courroie 10 amorce son mouvement. Au cours de la période pendant laquelle le brûleur s'éloigne, et puis se rap- proche, de la pièce, la courroie achève le déplacement avant pour effet de faire avancer la pièce de la distance voulue. Une distance d'avancement avantageuse de la pièce est située entre 3,175 mm et 9,525 mm.
Pendant la même période où la pièce est avancée et le brûleur est retiré de la pièce et puis ramené vers celle-ci, la baguette 106 est rapprochée dans le sens longitudinal vers la pièce par l'action de l'excentrique 100, de la bielle 101 et du mécanisme à rochet relié à cette dernière. La machine est main- tenant prête à exécuter un autre cycle comprenant les mouvements qui vien- nent d'être décrits. La Fig. 5 représente une mise au point judicieuse des cycles des cames 29,79 et 100 en vue d'obtenir le mouvement des divers or- ganes de la machine conformément à la succession décrite plus haut.
La po- sition de la came 125, telle que représentée dans la Fig. 3, position qui a pour effet de repousser le chariot 63 vers la partie extrême de droite de son trajet de va-et-vient, doit coïncider, dans le temps, lorsque le syn- chronisme est judicieusement établi, avec la position des cames 29,79 et 100, représentées dans la Fig" 6.
Les organes mobiles de la machine, tels que montrés dans les dessins,sont représentés dans leurs positions relatives propres à l'exé- cution d'une opération de soudage au plomb. Les arbres 30 et 78, tels que montrés dans la fig. 5, tournent à l'encontre des aiguilles d'une montre.
Si l'on suppose la machine en marche et que les divers organes occupent, au début du cycle de fonctionnement de la machine, les positions représen- tées dans les dessins, où le brûleur est à la moitié de sa période d'immo- bilité pendant laquelle il occupe la position la plus proche de la pièce, les autres organes occupent les positions suivantes : la bielle 101 est ar- rivée à mi-chemin de sa course ascendante pendant laquelle elle fait glisser le cliquet sur les dents du rochet 115 du dispositif d'avancement de la ba- guette, en vue d'imprimer une nouvelle rotation à ce rochet; la bielle 21, qui commande le mécanisme d'entraînement de la courroie est à mi-chemin de sa course visant à rappeler le cliquet 26 en vue d'une nouvelle rotation du rochet 27 ; et, le chariot 63 occupe sa position extrême de droite, comme montré dans les figs. 3 et 5.
Au bout d'un quart de cycle du fonctionnement de la machine, en partant des positions qui viennent d'être décrites, les arbres 30, 78 et 123 ont effectué un quart de révolution à l'encontre des aiguilles d'une montre; le brûleur occupe toujours sa position la plus basse, mais est prêt à amorcer sa remontée; la bielle 101 a atteint sa position de retrait maximum en vue d'imprimer un nouveau pas au rochet 115; la bielle 21 est arrivée dans sa position extrême vers la gauche, Fig. 5 et est désormais prête à entamer sa course vers la droite, ce qui aura pour effet que le cliquet 26 agira sur le rochet 27, provoquant ainsi le mouve- ment des pignons 18, 16 et de la courroie 10; et, le chariot 63 se trouve au milieu de sa course transversale vers la gauche, en regardant la Fig. 3.
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Lorsque la machine a achevé le premier demi-cycle de son fonction- nement, le brûleur 11 s'est élevé jusqu'à la position la plus éloignée de la courroie 10 et s'apprête à entamer un mouvement de descente qui s'étendra sur un quart de cycle; la bielle 101, refoulée vers le bas par la came 100 se trouve à mi-chemin d'une course descendante qui a pour effet de déplacer la baguette 106 longitudinalement en direction de la pièce ; bielle 21 est à la moitié de sa course vers la droite ce qui a eu pour effet d'amener cette courroie jusqu'à mi-chemin de sa course d'avancement intermittent; et, le chariot 63 a atteint sa position extrême de gauche, en regardant la Figo 3 et s'apprête à entamer sa course vers la droite.
Au bout de trois- quarts de cycle, le brûleur 11 a de nouveau atteint sa position la plus basse; la bielle 101 a également atteint sa position la plus basse et le déplacement de la baguette 106 vers la pièce a été achevée en ce qui concer- ne le cycle en question; la bielle 21 a atteint sa position extrême de droi- te,en regardant la Fig. 5. et s'apprêteà entamer son mouvement vers la gauche, tandis que le mouvement de la courroie a été terminé en ce qui con- cerne le cycle en question; et, le chariot 63, en effectuant son mouvement transversal vers la gauche, est arrivé dans une position médiane au-dessus de la courroie 10. Une fois le cycle terminé, les organes occupent les po- sitions décrites au début du cycle, et la succession des mouvements se ré- pète comme décrit ci-dessus.
Bien que l'invention décrite ici ait été réalisée à la suite, d'efforts visant à satisfaire la demande de soudeuses à plomb efficaces, elle peut être aisément adaptée à la soudure d'autres matières. Grâce à la prévision du mécanisme de soulèvement du brûleurincorporé en tant qu'or- gane constitutif de la machine décrite ci-dessus, la soudeuse selon l'inven- tion convient particulièrement au soudage d'autres matières facilement fu- sibles, telles que d'autres métaux, alliages métalliques ou résines plasti- queso Dans le cas où une flamme ouverte exerce un effet nuisible sur la matière à souder, on peut remplacer le brûleur combustible par un élément de chauffe utilisant de la vapeur surchauffée, de l'air, de l'azote ou un autre gaz, chauds ou un dispositif émettant des radiations calorifiques, ou encore,
un système de chauffage électrique à haute fréquence. La machine peut également s'appliquer au soudage de métaux à point de fusion plus élevé; tels que l'acier et le cuivre, grâce à des mesures telles qu'une modifica- tion de la mise au point des mouvements relatifs des cames ou une modifica- tion des contours de celles-ci; cela sans aucune modification essentielle de la machine, ou bien, en appliquant différents combustibles dans le brû- leur.
L'hydrogène est employé normalement comme combustible pour le soudage du plomb, tandis que l'acétylène peut être utilisé pour le soudage de l'acier.
Bien que l'on ait décrit ci-dessus un mode d'exécution préféré de l'invention, il va de soi que l'on peut y apporter des modifications quant à la forme, les dimensions et la disposition de détails et d'organes, modi- fications entrant dans le cadre de l'invention revendiquée.
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AUTOMATIC LEAD WELDER.
The invention relates to a welding apparatus, in particular of the type intended for automatic welding of metals having a low melting point, such as lead or for the welding of thermoplastic resins and the like. An important use for which the machine according to the invention is intended consists in the production of welded joints of materials similar to or containing lead. This machine will therefore be described with reference to the welding process known as lead welding.
This invention aims to establish an automatic machine for welding objects made of fusible material. It further aims to establish an apparatus suitable for soldering low-melting-point metals, such as lead, or other non-metallic thermoplastics, exhibiting melting points similar to that of lead or whose the melting points are within temperature limits comparable to the melting temperature of lead. It further aims to establish a machine which can be used to weld objects of different shapes and to weld materials of different thicknesses.
Other objects, characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description and from an examination of the appended drawings, in which g
Fig. 1 is a side elevation of a welder constructed in accordance with a preferred embodiment;
Fig. 2 is a fragmentary view of part of the machine, as seen from one end, this view showing the drive system for a conveyor carrying the workpieces;
Fig. 3 is a cropped view of a cross section of the machine, taken along the line III-III of FIG. 1;
Fig. 4 is a plan view of the upper part of the machine shown in Fig 1;
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Fig. 5 is a sectional view of the middle part of the machine taken along the line V-V of fig: 3;
and
Fig. 6 is a perspective view of the part of the machine which supports the heating element and the mechanism for advancing the fusible link.
In summary, the invention is a machine which conveys the workpiece in an intermittent motion along a path which passes through the area of the machine in which the weld takes place. A portion of the part is heated by an element of the machine which is driven in a back-and-forth transverse movement with respect to the part, the arrangement being such that this element withdraws from the part during the movement of that part. -this. A fusible rod is brought to the weld point intermittently by a section of the machine, which advances this rod to the heated portions of the workpiece, after which a small portion of this rod melts, to deposit on the workpiece. for a fraction of the time the heater is removed from it.
Fig. 1 shows a welder according to the invention, provided with an endless belt 10 which functions as a conveyor called upon to advance the articles to be welded, by imparting to them an intermittent movement, in front of a burner 11 supported immediately above the midpoint approximate of the zone crossed by the belt. The latter is supported on rollers 12 and 13, the shaft 15 supports the roller 13 wedged on this shaft, as well as a pinion 16, which is also keyed therein. The belt 10 is given an intermittent movement to the right, looking at FIG. 1 as a result of the intermittent rotation of the pinion 16, which is communicated to the latter by a pinion 18 meshing with it and wedged on a shaft 19.
The shaft 19 also carries a ratchet wheel 27, keyed to this shaft or fixed thereto in another way, as well as a lever 22 able to pivot freely around this shaft. On the lever 22 is articulated a pawl 26 which acts on the peripheral toothing of the wheel 27, so that, when the lever 22 pivots against the movement of the needles of a watch, the wheel 27, the 'shaft 19 and pinion 18 rotate integrally with this lever. However, when the lever is rotated in the direction of clockwise movement, the pawl 26 simply slides over the ratchet teeth, and the wheel 27 and its adjoining members are not imparted any movement.
The oscillations of the lever 22 are produced by a reciprocating connecting rod or rod 21, so that the degree of angular displacement of the lever 22 can be adjusted so as to obtain advancing movements of various lengths of the lever 10. The lever 22 is provided with an adjustable device making it possible to modify the effective length of this lever, this device consisting of a threaded member 25 rotatably mounted on one side of this lever and screwed into a complementary threaded member 23a, forming part of a member 23 in the form of a yoke.
By loosening the nut 25a and turning the member 25, the longitudinal displacement of the yoke 23 is produced along the member 25, thus modifying the effective length of the lever arm, measured between a pin 24 passing through the yoke 23 and the end of the connecting rod 21, on the one hand, and the axis of the shaft 19, on the other hand. The connecting rod 21 is driven back and forth by a cam or an eccentric 29 wedged on a shaft 30. The latter is driven in rotation by a current control member, such as the chain 32 passing around a wheel. chain 28 wedged on the shaft 30 and around a control chain wheel 31 forming part of a common speed reduction gear 33, which can be connected to a power source such as the motor 34, by a known system, such as the chain drive 34a shown in FIG. 1.
A device 105 intended to advance the fuse stick 106 as far as the zone heated by the burner 11, as well as a mechanism for maintaining
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holding and swinging the burner and device 105 are both supported above the area of the belt 10 in which the moving parts take place. In order to ensure proper support, vertical rods 35 and 35a are provided towards the middle of the area of the machine traversed by the belt on the two opposite sides of this area. Rods 35 run upward from bushings 36 and 37 which are part of a frame of the machine.
A U-section member 40 extends transversely of the machine between the upper ends of bars 35 and 35a and is attached to the threaded upper parts thereof by means of nuts 41 and angle irons 42. .
The bars 35 and 35a serve as vertical guides for the slide plates 43 and 44 respectively, each of which has suitably perforated parts, such as the elements 47 and 47a of the plate 43, said bars being engaged in the perforations of these. elements. The slide plates 43 and 44 are adjustable suspended from the threaded lifting bars 45 and 46. The height of the slide plates 43 and 44 above the plane of the belt 10 can be simultaneously adjusted by the rotation of circular nuts. 48 and 49. These nuts each have a toothed peripheral part in engagement with the pinions 51 or 52, respectively, wedged on the shaft 53. The latter shaft is supported along the cross member 40 in bearings 55 and 56, attached to it.
To turn the shaft 53, the operator grasps the handwheel 57 and turns it so as to obtain the simultaneous raising or lowering of the side plates 43 and 44.
The side plates 43 and 44 are rigidly joined together by the bars 60 and 61 which terminate at the threaded ends which pass through these plates, to be fixed thereto by nuts 62.
The slide plates 43 and 44 and the spacer bars 60 and 61 constitute a support frame for a carriage 63 which can be clearly seen in FIG. 6 and which supports the advancement device 105 of the fuse stick, the burner holder and the camshaft 78. The slide plate 44 is drilled at a point located halfway between the rods 35a, an orifice provided for the passage of a rotary shaft 64. The rods 60 and 61 constitute guide surfaces on which can move in both directions a crew intended to support the, -mechanism of the burner, the carriage 63 by example, so that the burner 11 can perform a transverse movement with respect to the direction of advance of the part, this movement being necessary to heat the part supported on the belt 10.
The slide bars 66 and 67 form part of the carriage 63, each of these bars having at these two ends suitable orifices intended for the passage of the rods 60 and 61. In their normal position with respect to the machine, the slide bars 66 and 67 extend substantially parallel to the plane of the belt 10 and in a direction parallel to the direction of movement of this belt, and slide freely on the rods, 60 and 61. However, the bars 66 and 67 are joined together. between them rigidly by means of rods 70 and 71, so as to form a one-piece assembly intended to support the burner mechanism, these rods having threaded ends which pass through the slide bars 66 and 67 and are rigidly fixed to them. ci by means of nuts 73 for example.
On the middle parts of the upper surfaces of the slide bars are fixed bearings 75 and 76 respectively. The camshaft 78 is mounted in these bearings, in alignment with the shaft 64. The rotational movement is transmitted to the shaft 78 from the shaft 64 by means of a coupling 77. In operation , the shaft 78 undergoes a slight axial displacement caused by the reciprocating movement imparted to the carriage 63. The coupling 77 is of a common type, which allows such an axial displacement of the shaft 78 relative to the shaft 64 during of the transmission of the rotary movement from the second to the first.
As shown in fig. 3, the coupling 77 comprises elements 77a and 77b having fingers nested in one another.
'Element 77a is attached to the end portion of shaft 78 and its fingers
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slide along the fingers of the element 77b during the axial displacement of the shaft 78. Thus, the latter can undergo a longitudinal movement in both directions, while being driven in rotation by the shaft 64.
However, sliding couplings of other known types (not shown) can be used, for example one in which one element of the coupling has an annular periphery toothed externally, 'in engagement with the internal toothing part of the other element or one in which one of the shafts, either 64 or 78, could have at the end a hollow axial portion with internal splines, which engages over a complementary portion, with external splines, of the other shaft.
On the shaft 78 are fixed cams which impart independent reciprocating movements to the heating element 11 and to the advancing device 105 of the fuse stick, in addition to the reciprocating motions. communicated to these bodies because they are supported by the carriage 63.
Cam 79 actuates a plunger 80 supported by a cradle 82 attached to the rods 70 and 71 by U-bolts 83. A vertical cylindrical housing 85, which forms the middle portion of the cradle 82, acts as a guide for the plunger 80 and as a housing for a spring 86 which biases this plunger in a vertical direction, against the cam 79. A rod 88 extends vertically downward from the plunger 80. Attached to the lower end of the rod 88 is a device universally adjustable articulated mounting bracket 89.
A tubular fuel supply element 91 of the burner passes through a threaded sleeve 93 which extends through the fastener 89 in a direction generally parallel to the plane of the belt 10.
The sleeve 93 is further screwed into a knurled nut 94, which is retained, in a recess intended for it, in the fixing device 89.
A rotation of the nut 94 by hand has the effect of a longitudinal displacement of the position of the sleeve 93, and therefore also of that of the burner 11 supported therein, this displacement being effected in a parallel direction. - Lèle to that of the displacement of the belt 10. To tilt the burner, one loosens the wing nut 96 screwed on the bolt 97 which constitutes a pivot and, which passes through the fixing device 89.
A clevis-shaped protrusion 99 provided on the lower part of the fastener 89 is in contact with flat surfaces provided on the diametrically opposed sides of the sleeve 93 through the internal surface of its fingers 99a and 99b, in order to prevent rotation of the heating element in the retainer 89 during the rotation of the nut 94.
The eccentric 100 reciprocates the connecting rod 101 which controls a ratchet and ratchet mechanism forming part of the device 105 for advancing the fuse stick. The fuse stick 106 is supported in an inclined tube 108 attached to a support 109 attached to the carriage 63. The rod or solder 106 may be inserted into this device in short lengths of a few meters or, and in accordance with a preferred arrangement. - re, as shown in FIG. 1, can be unwound from a reel 110 containing a reel 107 of this weld. This reel is supported by a bracket 113 itself supported by a part 116 of the frame of the machine. The weld is held by the two rollers 111 and 112 towards its lower end.
The roller 111 is attached to a pin 114, to which is also attached a ratchet wheel 115. The reciprocation of the connecting rod 101 produces the oscillatory pivotal movement of a ratchet support lever 117 around the shaft. spindle 114. As the ratchet lever 117 moves counterclockwise, it causes a pawl 117a, which it supports, to act on the ratchet wheel 115 and rotate the ratchet wheel 115. -this. The roller 111, in frictional contact with the rod 106, is also driven in rotation, so that the rod is moved longitudinally in the direction of the part.
The burner 11 and the device 105 for advancing the rod are shown in FIG. 1 as being located in the immediate vicinity of the belt 10, in a position required for the welding of flat plates. However, the welder according to the invention is able to weld parts
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these of different shape and thickness, the welds made on such parts can be located at a fairly high level above the surface of the belt 10.
In this case, the vertical position of the burner and of the rod advancement mechanism is modified by raising the whole of the crew supported by the threaded lifting rods 45 and 46, by rotating the shaft 53. , which causes the lifting rods to move through the circular nuts 48 and 49.
In order to impart a back and forth, along the rods 60, 61, to the equipment comprising the carriage 63, the camshaft 78, the burner and the rod advancement system welding, one end of a push rod 120 is fixed to the slide bar 67 of the carriage 63. The other end of this rod is fixed to an angle arm 121, one end 124 of which bears against a cam 125 supported on a sleeve 122 fixed to a vertical shaft 123. To keep the arm 121 constantly in contact: with the surface 126 of the cam, a spring 128 is provided on the part of the thrust bar 120 which extends center-to-center part of side plate 44 and arm
121, this spring being intended to urge the rod 120 and the carriage 63 to the right, as shown in FIG. 3.
The movement of the carriage 63 to the right can also be favored by other elastic means, such as the springs 129a and 129b supported by the extensions of the rods 60 and 61 located beyond this carriage., Between the slide plate 43 and the slide bar 66.
A lateral extension 130 of the slide plate 44, which extends laterally from it, supports a bearing 131 for the vertical shaft 123. The latter shaft is provided with a spline 132 on a length equal to the limit of vertical adjustment of the lifting rods 45 and 46, so that when the slide plates 43 and 44 are moved upwards, a pinion 133, the hub of which is set so as to adapt to the splined part of the shaft 123 slides upwards along this shaft as a result of the lifting action exerted on this pinion via the extension 130 of the slide plate as well as of the bearing 131, so that the pinion 133 remains in engagement with the pinion 135.
The lower part of the shaft 123 is supported in a bearing
134 capable of absorbing both axial and radial forces. The bearing 134 is fixed to the element 136 of the frame of the machine. A bevel gear 139, attached to shaft 123, meshes with a bevel gear 138 attached to shaft 30. In the embodiment shown in the drawing, shaft 30 is normal to shaft 123.
Thanks to the action of the eccentric or cam 29 mounted on the shaft
30 and of the connecting rod 21, action being exerted on the apparatus already described, the belt 10 is given an intermittent movement. The dimensions of the pinions 138, 139, 133 and 135 are calculated with respect to each other such that the shaft 78 performs one revolution for each revolution performed by the shaft 30. These pinions can be further selected in such a way. that the shaft 123 performs one revolution for each revolution performed by the shafts 78 and 30. When this is the case, all of the parts of the machine which are reciprocated by a reciprocating movement perform the same number of cycles per minute; belt 10 then performs the same number of intermittent feeds per minute.
However, the cams can be adjusted relative to each other so as to obtain any cyclical relationship in a succession of movements effected by the belt 10, by the burner 11 in its vertical movement? by the feed device 105 of the weld when it drives the rod 106 and by the carriage
63 as it moves transversely to the belt 10.
The welder as described herein mimics with much accuracy the operations normally performed by a worker when the worker makes lead solder joints by manual equipment. In lead solder, a preferred method is? once the part is heated, to bring the lead rod in the immediate vicinity of the edges of the part to be joined, the rod being oriented at an angle of 30 to 60 with respect to the plane of the part. The burner 11 approaches the location of the room,
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to reach a point immediately below the end of the rod, so that the flame spouting from this burner strikes the rod at an angle that can vary between 60 and 90.
The angle formed by the flame with the plane of the room can advantageously vary between 45 and 90. In the embodiment shown in FIG. 1, the rod approaches the belt 10 or the plane of the work at an angle of about 45, while the flame of the burner 11 is pointed towards the belt so as to form an angle of about 90 with rod 106 and 45 with belt 10. When the burner is in the immediate vicinity of the part, it performs a lateral movement which is imparted to it by the reciprocating movement of the support carriage 63.
The burner flame is directed transversely to the lower end of the rod 106 and produces the fusion of a reduced portion of this rod, the molten mass then falling in drops from the rod to the space between the edges of the part. which had also been heated by the flame and which have reached or near a state of fusion. The part remains stationary during these operations; however, as soon as the burner begins to move away from the plane of the room, the belt 10 begins to move. During the period that the burner moves away from, and then approaches, the workpiece, the belt completes the forward motion to advance the workpiece the desired distance. An advantageous workpiece advancement distance is between 3.175 mm and 9.525 mm.
During the same period when the part is advanced and the burner is withdrawn from the part and then brought back towards it, the rod 106 is brought closer in the longitudinal direction towards the part by the action of the eccentric 100, of the connecting rod 101 and the ratchet mechanism connected to the latter. The machine is now ready to execute another cycle comprising the movements which have just been described. Fig. 5 represents a judicious adjustment of the cycles of the cams 29, 79 and 100 with a view to obtaining the movement of the various organs of the machine in accordance with the succession described above.
The position of the cam 125, as shown in FIG. 3, position which has the effect of pushing the carriage 63 towards the extreme right part of its reciprocating path, must coincide, in time, when the synchronism is judiciously established, with the position of the cams 29 , 79 and 100, shown in Fig "6.
The moving parts of the machine, as shown in the drawings, are shown in their relative positions proper to the performance of a lead soldering operation. The shafts 30 and 78, as shown in fig. 5, rotate counterclockwise.
If we assume that the machine is running and that the various components occupy, at the start of the machine's operating cycle, the positions shown in the drawings, where the burner is at half of its period of immobility. during which it occupies the position closest to the part, the other components occupy the following positions: the connecting rod 101 has reached halfway in its upward stroke during which it slides the pawl on the teeth of the ratchet 115 of the device for advancing the ratchet, with a view to imparting a new rotation to this ratchet; the connecting rod 21, which controls the drive mechanism of the belt, is halfway through its stroke aiming to return the pawl 26 for a new rotation of the ratchet 27; and, the carriage 63 occupies its extreme right position, as shown in FIGS. 3 and 5.
At the end of a quarter of a cycle of the operation of the machine, starting from the positions which have just been described, the shafts 30, 78 and 123 have performed a quarter of a revolution counterclockwise; the burner still occupies its lowest position, but is ready to begin its rise; the connecting rod 101 has reached its maximum retracted position in order to impart a new pitch to the ratchet 115; the connecting rod 21 has arrived in its extreme position towards the left, FIG. 5 and is now ready to start its travel to the right, which will have the effect that the pawl 26 will act on the ratchet 27, thus causing the movement of the pinions 18, 16 and of the belt 10; and, the carriage 63 is in the middle of its transverse travel to the left, looking at FIG. 3.
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When the machine has completed the first half-cycle of its operation, the burner 11 has risen to the position furthest from the belt 10 and is about to begin a downward movement which will extend over a quarter cycle; the connecting rod 101, forced downwards by the cam 100, is located halfway in a downward stroke which has the effect of moving the rod 106 longitudinally towards the workpiece; connecting rod 21 is halfway through its travel to the right, which has had the effect of bringing this belt to halfway through its intermittent advance stroke; and, the carriage 63 has reached its extreme left position, looking at Figo 3 and is about to start its course to the right.
At the end of three-quarters of a cycle, the burner 11 has again reached its lowest position; the connecting rod 101 has also reached its lowest position and the movement of the rod 106 towards the workpiece has been completed with respect to the cycle in question; the connecting rod 21 has reached its extreme right position, looking at FIG. 5. and is about to begin its movement to the left, while the movement of the belt has been completed for the cycle in question; and, the carriage 63, by performing its transverse movement towards the left, has arrived in a middle position above the belt 10. Once the cycle is finished, the members occupy the positions described at the start of the cycle, and the succession of movements is repeated as described above.
Although the invention described herein has been made as a result of efforts to meet the demand for efficient lead welders, it can be readily adapted to soldering other materials. By virtue of the provision of the burner lifting mechanism incorporated as a constituent part of the machine described above, the welder according to the invention is particularly suitable for welding other easily meltable materials, such as '' other metals, metal alloys or plastic resins o In the event that an open flame exerts a detrimental effect on the material to be welded, the combustible burner can be replaced by a heating element using superheated steam, air, nitrogen or another gas, hot or a device emitting heat radiation, or,
a high frequency electric heating system. The machine can also be applied to welding higher melting point metals; such as steel and copper, through measures such as a modification of the focus of the relative movements of the cams or a modification of the contours thereof; this without any essential modification of the machine, or by applying different fuels in the burner.
Hydrogen is normally used as a fuel for soldering lead, while acetylene can be used for soldering steel.
Although a preferred embodiment of the invention has been described above, it goes without saying that modifications can be made to it with regard to the shape, dimensions and arrangement of details and members. , modifications coming within the scope of the claimed invention.