Machine à souder par résistance par points L'invention a pour .objet une machine à souder par résistance par points comprenant un dispositif de contrôle de la qualité de la soudure, une élec trode inférieure fixe et une électrode supérieure mobile, ledit dispositif comportant des moyens pour mesurer le déplacement vers le haut de l'électrode mobile supérieure au moment de la fusion du métal de soudure, déplacement caractéristique de la qualité de la soudure. Dans la production d'une soudure par points par résistance, la colonne de métal serrée entre les électrodes est chauffée par le courant la traversant.
Cette colonne se dilate jusqu'à ce que soit atteinte une température critique pour laquelle la force de serrage des électrodes est égale à la limite de résis tance du métal à cette température. Au fur et à mesure que le chauffage progresse, la masse de métal qui formera ultérieurement le point de soudure commence à fondre et, quand la fusion de celui-ci a lieu, son changement d'état est accompagné d'un accroissement considérable de volume. La soudure peut alors être considérée comme un volume de métal fondu contenu dans un récipient et le rem plissant complètement. Cependant le métal fondu est retenu dans tous les sens par le métal solide qui l'entoure.
Le métal de soudure liquide exerce donc une force sur toutes les parois de son récipient et étant donné que la surface la plus grande du réci pient est dans le plan des électrodes, la force résul tante est suffisante pour provoquer une dilatation supplémentaire du métal serré entre les électrodes, ce qui produit un déplacement vers le haut de l'élec trode mobile jusqu'à ce que l'équilibre soit de nou veau atteint. Il est raisonnable de rapporter l'ampli tude du déplacement vers le haut de l'électrode mobile, au volume du métal fondu formant le point de soudure et par conséquent à la résistance des joints soudés.
La machine à souder par résistance par points selon l'invention est caractérisée par un dispositif de liaison transmettant ledit déplacement de l'électrode supérieure à un organe mobile portant des jauges extensométriques montées dans un circuit électrique, le tout étant agencé de manière que ledit circuit produise une impulsion électrique fonction de l'am plitude de ce déplacement et par conséquent carac téristique de la qualité de la soudure.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exem ple, une forme d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une vue partielle en perspective d'une machine à souder comprenant un dispositif de vérification capable de mesurer le déplacement vers le haut de l'électrode mobile.
La fig. 2 est une coupe verticale passant sen siblement par le centre du dispositif de vérification, représentant son mandrin quand il est en relation inactive avec le poussoir associé.
La fig. 3 est une coupe verticale analogue à la fig. 2, passant à travers le dispositif de vérification, mais représentant le mandrin en relation active avec le poussoir associé.
La fig. 4 est une vue en élévation du mandrin. La fig. 5 est une coupe verticale de l'écrou du mandrin.
La fig. 6 est une coupe à travers un joint soudé par résistance et qui représente la forme et la dimen sion d'un point de soudure de qualité satisfaisante.
La fig. 7 est une vue partielle représentant un organe de déviation en plan, vu de dessus, ainsi que les jauges de contrainte qui lui sont associées.
La fig. 8 est un schéma représentant un circuit électrique comprenant les jauges extensométriques qui sont branchées de façon à fournir leur courant électrique à un galvanomètre sensible susceptible d'être monté dans un oscillographe d'enregistre ment.
La fig. 9 est un schéma d'un autre circuit élec trique comprenant les jauges extensométriques et dans lequel le courant électrique est amené à action ner sélectivement des relais à minima et à maxima, suivant que le courant est au-dessus d'un minimum ou d'un maximum déterminé.
La fig. 10 est une représentation schématique d'un autre circuit électrique adapté pour être excité par les relais de la fig. 9 pour provoquer l'excitation de certaines lampes donnant à l'opérateur une indi cation sur la résistance des joints soudés.
La fig. 11 est un oscillogramme représentant un courant secondaire typique d'une machine à souder par résistance et représentant en millimètres la gran deur du déplacement de l'électrode mobile vers le haut pour une bonne soudure.
La fig. 12 est une coupe pratiquée à travers un joint soudé par résistance et qui représente la forme et la dimension d'un point de soudure de qualité satisfaisante.
La fig. 13 est une représentation schématique d'un circuit électrique analogue à celui de la fig. 10, comprenant un relais branché en shunt avec une des lampes pour indiquer une bonne soudure.
La fig. 14 est un schéma du circuit d'une machine à souder comprenant des moyens de ver rouillage excités par relais pour verrouiller le fonc tionnement de la machine dans le cas d'une mau vaise soudure.
Dans la proportion d'une soudure par point, deux feuilles de métal qui se chevauchent telles que 10 et 12 (fig. 6) sont placées entre les électrodes 14 et 16 d'une machine à souder par résistance par points désignée d'une façon générale par le repère 18 (fig. 1). Les électrodes se rejoignent et appliquent une force déterminée aux feuilles de métal qui se chevauchent, et ensuite on fait passer par les élec trodes un courant électrique à travers le métal.
Quand le métal commence à chauffer, sa température monte et celui-ci se dilate. La température maxima est atteinte à la surface intermédiaire puisque la résistance de contact dans cet zone est la résistance la plus élevée rencontrée dans le trajet du courant. Au fur et à mesure que la chaleur augmente, une certaine quantité de métal est fondue et celle-ci forme un point de soudure 20. La forme de la sec tion transversale du point de soudure 20, passant verticalement par son axe central, est représentée dans la fig 6.
Pendant le cycle de chauffage, le métal fondu de soudure est retenu par la masse de métal froid qui l'entoure et par la force des électrodes. En tenant compte de ces facteurs, la dilatation linéaire maxima du métal de soudure, pendant qu'il est en cours de chauffage jusqu'au point de fusion, peut être évaluée et il est possible d'évaluer la dilatation volumétrique du point de soudure provoquée par le passage du métal de l'état solide à l'état liquide, par mesure du déplacement vers le haut de l'électrode mobile 14.
Ce déplacement vers le haut est transmis à un dispositif de vérification comprenant des jauges extensométriques dont la résistance varie.
La machine à souder 18 comprend un bâti 22 portant un bras inférieur de support 23 pour l'élec trode fixe inférieure 16 et un bras supérieur 24 qui porte un cylindre 25. Un piston, non représenté, est adapté pour se déplacer dans le cylindre 25 et un coulisseau 26 est fixé au piston de façon à se déplacer avec lui. Comme représenté dans la fig. 1, le coulisseau 26 est suspendu à l'extrémité inférieure du bras supérieur 24 et porte, fixés sur lui, un pla teau horizontal 27, une entretoise 28 et un porte- électrode 30.
L'électrode mobile supérieure 14 est fixée au porte-électrode 30 et celui-ci est exacte ment aligné verticalement avec l'électrode 16 pour serrer les pièces à souder telles que 10 et 12.
Un courant de grande intensité et de basse ten sion est fourni à l'électrode supérieure 14 par des barres conductrices de courant 31 qui sont réunies à l'enroulement secondaire d'un transformateur à leur extrémité droite et au plateau 27 à leur extré mité gauche. Par l'intermédiaire de l'entretoise 28 et du porte-électrode 30, ces barres conductrices de courant 31 sont reliées électriquement avec l'élec trode supérieure 14.
Le repère 32 désigne un boî tier de commande de la machine à souder, boîtier qui contient les différents commutateurs et les dis positifs de commande automatiques pour amorcer le fonctionnement de la machine à souder et pour régler automatiquement dans le temps les différentes phases du processus de soudure telles que le temps de serrage, le temps de soudure, le temps de main tien et .la période de coupure. Avant de mettre en foctionnement la machine à souder à résistance de la fig. 1, il faut espacer les électrodes pour per mettre l'insertion des pièces.
En conséquence, le déplacement voulu vers le haut est communiqué à l'organe 30, à l'entretoise 28 et au plateau hori zontal 27 par le déplacement du coulisseau 26 qui est réalisé en fournissant un fluide sous pression au cylindre 25 en dessous du piston qui se trouve dans ce cylindre.
Après ce déplacement vers le haut, les pièces sont placées entre les électrodes et la phase initiale du processus de soudure consiste à effectuer le déplacement vers le bas de l'électrode ' mobile 14 pour serrer les pièces entre les électrodes avec une pression de serrage de grande valeur pour réaliser un contact électrique aussi bon que possible sur la face intermédiaire des pièces. Cette pression maxima est réduite à une valeur déterminée suivant des procédés connus et quand cette pression réduite est stabilisée on applique le courant de soudure.
Cela constitue un point de référence à partir duquel le déplacement de l'électrode mobile 14 vers le haut est mesuré par le dispositif représenté dans les fig. 2 et 3, dont une partie est fixée au plateau horizontal 27 et une partie au bras supérieur 24 de la machine à souder.
Un plateau 34 est fixé au plateau horizontal 27 par des boulons 35 et ce plateau, à son tour, sup porte un cylindre 36. Le cylindre forme la base du dispositif de vérification (fig. 2 et 3). Cette base est munie d'un tuyau d'alimentation 37 relié par filetage sur celle-ci et d'un couvercle 38 fixé de façon amovible à la base par des vis 39. Le cou vercle porte un support de poussoir tubulaire 40, solidaire de celui-ci.
Ce support s'étend verticale ment vers le haut à partir du centre du couvercle et présente des rainures 41 dirigées verticalement, pla cées de façon diamétralement opposées au voisinage de la base du support et immédiatement au-dessus d'une bride 42 de ce couvercle. Un piston 43 est adapté pour aller et venir dans le cylindre 36. Pour assurer l'étanchéité par rapport aux parois latérales du cylindre 36, le piston est muni d'un joint annu laire élastique de section ronde 44. Un ressort à boudin 45 logé entre le couvercle 38 et le piston 43 fonctionne de façon à maintenir le piston dans sa position basse.
Une tige 46 présente une partie terminale réduite 47 qui est filetée pour recevoir un écrou 48 au moyen duquel cette tige et le piston sont reliés ensemble de façon fixe. La tige fait saillie à travers le couvercle 38, pénètre dans l'extré mité inférieure du support de poussoir tubulaire 40 et se termine prés des rainures 41 diamétralement alignées. Etant donné que le piston et la tige sont adaptés pour aller et venir suivant l'axe du couvercle 38, on peut prévoir, pour guider la tige, une douille 49.
La tige 46 est articulée à un manchon 50 qui est monté télescopiquement sur le support de pous soir tubulaire 40. La liaison entre la tige et le man chon est réalisée au moyen d'une goupille 51 qui passe à travers des ouvertures alignées ménagées dans la tige et le manchon et qui est logée dans les rainures 41 du support 40, de façon à permettre les mouvements de va-et-vient de la goupille dans le sens vertical. Des rondelles 52 sont portées par des extrémités de la goupille qui est maintenue en place par des clavettes 53. Le manchon effectue donc des déplacements verticaux de va-et-vient quand on fait aller et venir le piston 43.
Quand de l'air sous pres sion est admis par le tuyau 37 dans le cylindre 36 et en dessous du piston 43, le piston se déplace vers le haut jusqu'à la limite de sa course et contre la force appliquée par le ressort à boudin 45. Ce dépla cement du piston est transmis par la tige 46 à la goupille 51 et au manchon 50, et ainsi, un mandrin 55 est verrouillé sur un poussoir pour actionner des jauges extensométriques comme on le comprendra clairement par la suite.
Le mandrin 55 dont il est question ci-dessus se compose d'une organe tubulaire allongé ayant des filets 56 à son extrémité inférieure pour être fixé par vissage dans l'extrémité supérieure du support de poussoir tubulaire 40. Le mandrin 55 peut de plus être maintenu par une vis de fixation 57 et l'extré mité supérieure en saillie du mandrin est façonnée pour fournir des parties 58 en forme de coins.
La moitié supérieure du mandrin présente de plus une ou plusieurs rainures 59, ce qui fait que l'extrémité supérieure est flexible et peut être amenée à se con tracter pour saisir un poussoir 60 qui est suspendu à un boîtier 61 représenté en élévation dans la fig. 1 et comprenant une partie du dispositif de vérification et qui est fixé au bras 24 de la machine à souder.
Un écrou 62 associé au mandrin est muni de filets 63 pour sa liaison avec le manchon 50, cet écrou étant logé dans l'extrémité supérieure du manchon de façon à faire saillie au-delà du manchon. L'écrou 62 peut coulisser par rapport au mandrin 55. Ce coulis sement, grâce aux parties en forme de coin 58 du mandrin, a pour résultat de provoquer, lors. du mou vement vers le haut de l'écrou du mandrin, une prise du mandrin avec le poussoir 60, tandis qu'un mouve ment de l'écrou vers le bas réalise un déclenchement du mandrin avec le poussoir.
Quand le mandrin est desserré, comme représenté dans la fig. 2, il demeure inactif par rapport au poussoir. Quand le mandrin saisit le poussoir, comme représenté dans la fig. 3, il devient solidaire de ce dernier.
Dans la fig. 2, le piston 43, la tige 46 et le manchon 50 sont représentés dans une position basse, de telle sorte que le mandrin est inactif. En d'autres termes, la position de l'écrou du mandrin permet au mandrin de se dilater, et par conséquent celui-ci est desserré de sorte qu'il n'y a pas de liaison entre le manchon 50 et le poussoir 60. Cependant, dans la fig. 3, le piston 43 est représenté élevé à la limite supérieure de sa course.
La tige 46 et le manchon 50 sont donc dans une position haute et par conséquent l'écrou du mandrin a resserré le mandrin de telle sorte que celui-ci est relié avec le poussoir 60. Le poussoir est donc relié par le man drin et par l'écrou 62 au manchon 50 et par consé quent au cylindre de commande du dispositif de vérification.
Le boitier 61 contient un organe de déviation et des jauges extensométriques pour transformer le déplacement vers le haut du poussoir 60 en une impulsion électrique. Le boitier comprend des pla ques de dessus et de dessous 64 et 65, des plaques latérales 66 et des plaques d'extrémité 67 et 68. Au moyen de boulons filetés 69 et d'une console 70, le boîtier est fixé à demeure dans la position verticale voulue sur le bras supérieur 24 de la machine à souder.
Un levier désigné dans son ensemble par le repère 71, est logé dans le boîtier 61 et ce levier peut coopérer avec l'un de trois pivots de support différents pour changer le rapport du levier par rapport au poussoir 60. Pour le rapport minimum, le pivot de support du levier peut être placé dans un trou 72 voisin de l'extrémité droite du levier. Pour le rapport maximum, le pivot de support peut être placé en 74 et pour un réglage intermédiaire, ce pivot de support peut être placé en 73.
L'extré mité droite du levier est soumise à l'action d'un ressort à boudin 75 qui est construit et disposé pour éliminer tout jeu dans les pivots de support du levier. A son extrémité gauche, le levier est fendu en 76 et à cette extrémité le levier porte un boulon réglable 77 qui est suspendu à travers une ouverture 78 ménagée dans la plaque de fond 65. Cette extré mité suspendue est munie d'une tête 79. Il est pos sible d'appliquer une clé ou un autre outil sur la tête 79 pour faire tourner le boulon 77 pour régler sa position par rapport au levier 71. Un organe de butée sous forme d'un boulon fileté 80 est monté sur la plaque de fond 65 et maintenu dans la position voulue par un écrou 81.
Le poussoir 60 passe à travers une ouverture 82 ménagée dans la plaque de fond 65 et l'extrémité supérieure du poussoir, logée dans le boitier 61, est reliée au levier 71. Au point de contact entre le poussoir et le levier, est placée une bille en acier trempé 83 formant portée pour éliminer tout frotte ment pendant le déplacement des pièces l'une par rapport à l'autre. Le poussoir porte une goupille 84 qui dépasse les côtés respectifs du poussoir. Chaque extrémité en saillie de cette goupille est reliée à un ressort à boudin 85 et 86 respectivement.
Ces res sorts à boudin ont leur extrémité supérieure logée dans des évidements pratiqués dans le levier et sont reliés au levier au moyen de broches 87. Le levier 71 est normalement placé dans un plan horizontal comme représenté dans les deux fig. 2 et 3. Le poussoir suspendu 60 fonctionne pour maintenir le levier en bas contre la butée 80. Le boulon réglable 77 a pour but de transmettre les déplacements du levier 71 vers le haut à l'organe de déviation 88. Cet organe est maintenu entre deux blocs métalliques 90 et 91. Ce montage de l'organe de déviation en porte à faux permet d'assurer une déviation très étendue même si les forces qui y sont appliquées sont rela tivement légères.
A l'extrémité gauche, l'organe en porte à faux 88 est renforcé sur sa surface inférieure par un bloc 92. Ce bloc est en contact avec le bou lon réglable 77.
Des jauges extensométriques sont portées par l'organe de déviation 88 et ces jauges sont reliées électriquement à un circuit électrique transformant la déviation de l'organe en une impulsion électrique. Deux jauges extensométriques travaillent à la com pression 93 et 94 sont placées sur le dessus de l'organe de déviation 88 et sont reliées à un circuit électrique (non représenté) au moyen de conducteurs 97, 98.
D'une façon analogue, l'organe de déviation porte sur son côté inférieur deux jauges extenso- métriques travaillant à la tension 100 et 101, et qui sont reliées d'une façon analogue dans ce circuit électrique par les conducteurs 104, 105. Le déplace ment vers le haut du poussoir 60, tel que celui qui peut avoir lieu pendant une opération de soudure, est en conséquence transmis au levier pivotant 71, et par la disposition pivotante particulière du levier, le déplacement du poussoir appliqué au boulon régla ble 77 est amplifié d'une façon appréciable.
Ce dépla cement du boulon réglable vers le haut est appliqué directement à l'organe de déviation et, comme expli qué antérieurement, la contrainte appliquée aux jauges extensométriques 93, 94 et<B>100,</B> 101 trans forme le déplacement en une impulsion électrique, dont la grandeur est en rapport direct avec l'ampli tude du déplacement du poussoir vers le haut.
Dans la fig. 7, le dessus de l'organe de déviation 88 est représenté portant une paire de jauges extenso- métriques de compression 93 et 94, celles-ci se com posant respectivement de tronçons de fil résistant 95 et 96 et étant branchées dans le circuit électrique au moyen des conducteurs 97 et 98. D'une façon analogue, l'organe de déviation 88 porte sur son côté inférieur une paire de jauges extensométriques de tension 100 et 101 et qui comprennent respec tivement des fils résistants 102 et 103, branchés d'une façon analogue dans ledit circuit au moyen des conducteurs 104 et 105.
La première phase de fonctionnement de la machine à souder consiste à espacer les électrodes pour permettre l'insertion des pièces. En consé quence, le déplacement nécessaire vers le haut est communiqué au plateau horizontal 27 et aux pièces qui y sont attachées par le déplacement du plongeur 26 et cela est réalisé en fournissant un fluide sous pression au cylindre 25 sous le piston qui y est contenu. Les pièces peuvent alors être placées entre les électrodes. Dans la phase suivante, on applique un fluide sous pression au cylindre 25 au-dessus du piston en permettant l'échappement du fluide sous pression en dessous du piston.
Le fonctionnement est continu jusqu'à ce que soit réalisée une pression de serrage de valeur importante pour assurer un bon contact électrique des pièces. Cette pression maxima peut ensuite être réduite dans une mesure déterminée suivant les processus de soudure classiques et, quand la pression réduite est stabilisée, on peut appliquer le courant de soudure.
Pendant cet espacement des électrodes et pen dant leur déplacement vers le bas pour serrer les pièces entre ces électrodes, le dispositif de vérifica tion reste inactif étant donné que pendant ces phases préliminaires, le piston 43, la tige 46 et le manchon 50 sont placés dans la position basse de la fig. 2. Le mandrin 55 est donc libre par rapport au pous soir 60. En conséquence, le piston, la tige et le man chon peuvent aller et venir comme un ensemble avec le plateau horizontal 27 et ces déplacements ne sont pas communiqués au poussoir 60. En d'autres ter mes, le mandrin du dispositif de vérification reste inactif tant que le piston 46 est dans la position basse de la fig. 2.
Quand la pression réduite appliquée sur les pièces est stabilisée et immédiatement avant la phase de soudure, un fluide sous pression est admis à tra vers le tuyau d'alimentation 37 jusque dans le cylin dre 36 et en dessous du piston 43, pour faire déplacer ce piston dans sa position haute de la fig. 3. L'admission du fluide sous pression pour actionner le piston 43 est de préférence synchronisée avec les autres phases du processus de soudure. Le déplace ment vers le haut du piston 43, de la tige 46 et du manchon 50 place l'écrou 62 par rapport au man drin 55, de telle sorte que le mandrin est amené à saisir le poussoir, ce qui rend actif le dispositif de vérification.
Dans la phase suivante du processus de soudure, on applique le courant de soudure aux pièces. Pen dant la période de soudure, le métal de ces pièces chauffe et une masse de métal constituant le point de soudure commence à fondre et par conséquent passe de l'état solide à l'état liquide. Ce métal de soudure liquide exerce une force qui, conjointement à la dilatation normale du métal solide chauffé, pro duit un déplacement de l'électrode mobile vers le haut.
Bien que ce déplacement de l'électrode vers le haut soit tout à fait rapide, celui-ci a néanmoins une amplitude importante et, étant donné que toutes les pièces du dispositif de vérification sont reliées sans jeu les unes aux autres, le déplacement vers le haut est transmis au poussoir 60 et au levier 71 pour provoquer le pivotement de celui-ci dans le sens des aiguilles d'une montre. On peut placer le pivot de support soit en 72, soit en 73, soit en 74, suivant le rapport de levier désiré.
Le pivotement du levier 71 est transmis par l'intermédiaire du boulon régla ble 77 à l'organe de déviation 88, et les jauges extensométriques 93 et 94 sont mises en compres sion, tandis que les jauges 100 et 101 sont mises en extension. Une butée supérieure constituée par une vis réglable 89 limite le déplacement de l'organe 88 vers le haut, de sorte qu'il ne sera pas déformé au-delà de la limite de proportionnalité.
L'impulsion électrique fournie par les jauges par suite du déplacement de l'organe de déviation 88 est employée pour actionner le galvanomètre sensible d'un oscillographe enregistreur tel que représenté dans la fig. 8. L'impulsion électrique peut aussi être employée pour exciter certaines lampes comme représenté dans les fig. 9 et 10, de telle sorte que l'opérateur soit informé si une bonne ou une mau vaise soudure a été produite.
Les fils résistants 95 et 96 des jauges extenso- métriques de compression sont branchés dans un circuit en pont comme représenté dans la fig. 8, de façon à former deux branches opposées du pont. Les fils résistants 102 et 103 des jauges extensométri- ques d'extension sont pareillement branchés dans le circuit en pont de façon à former les deux autres branches opposées du pont. Un potentiomètre à fai ble résistance 106 est employé, comme représenté, pour fournir un réglage de zéro pour équilibrer le pont au début quand l'organe de déviation est placé horizontalement, c'est-à-dire quand l'organe n'est pas dévié.
Le pont est alimenté au moyen d'une batterie à courant continu 107 reliée au circuit du pont par le curseur 108 du potentiomètre et la borne 110 placée entre les fils résistants 95 et 103. La sortie du circuit en pont est branchée électriquement au moyen des conducteurs 111 et 112 à un galvano mètre sensible 113 monté dans un oscillographe enregistreur.
La fig. 11 est une reproduction d'un oscillo- gramme pris pendant la soudure de plaques d7alu- minium qui se chevauchent. La déviation enregistrée de l'aiguille du galvanomètre quia produit la ligne 114 est d'environ 37,9 mm, ce qui indique une bonne soudure dans laquelle l'électrode 14 a ou un déplacement vers le haut d'environ 0,3 mm. Le courant de soudure secondaire est représenté par la ligne 115.
Les fig. 9 et 10 représentent les. branchements du circuit qui peuvent être employés pour amener l'impulsion électrique à allumer certaines lampes, ce qui fait que l'opérateur dispose d'une indication sur la qualité du joint soudé. Le circuit en pont de la fig. 9 a un circuit de sortie supplémentaire dont les conducteurs 116 et 117 sont reliés aux bornes d'en trée d'un amplificateur de tension désigné par le repère 118.
Les bornes de sortie de cet amplifica teur de tension alimentent les circuits grille-cathode de tubes à gaz 120 et 121, tels que thyratrons. Plus particulièrement le conducteur 122 du côté sortie de l'amplificateur de tension 118 est relié électrique ment à un potentiomètre 123 ayant une batterie à courant continu branchée à ses extrémités respec tives avec des polarités telles que représenté. Le curseur 125 de ce potentiomètre 123 est relié à la grille 126 du tube 120. Le tube 120 comprend aussi la cathode 127 reliée en 128 au conducteur 130 relié à l'autre borne de sortie de l'amplificateur de ten sion.
La plaque 131 du tube 120 est reliée à l'une des extrémités de la bobine d'un relais à minima 132, dont l'autre extrémité est reliée à un contact 133 normalement fermé et à une batterie à courant continu 134. Le conducteur 122 est également relié électriquement à un deuxième potentiomètre 139 qui shunte une batterie à courant continu 135 avec les polarités telles que représenté. Le curseur 136 du potentiomètre 139 est relié à la grille 137 du tube 121.
La cathode 138 de ce tube est. reliée électri quement au point 128 et la plaque 140 du tube est reliée, à travers la bobine d'un relais à maxima 141 et le contact 133 normalement fermé, à 1a batterie à courant continu 134. Une tension de polarisation réglée par le potentiomètre 123 est appliquée à la grille 126, de façon à former une limite inférieure pour l'amplificateur de sortie de telle sorte qu'une tension de sortie de valeur minima est nécessaire pour déclencher le tube 120 pour en provoquer la conduction et faire passer du courant à travers le relais à minima 132.
D'autre part, une tension de polarisation réglée par le potentiomètre 139 est appliquée à la grille 127, de telle sorte que la ten sion de l'amplificateur de tension doit être au-dessus d'un maximum déterminé pour rendre le tube 121 conducteur et par conséquent exciter le relais à maxima 141. Le contact 133, actionné par la bobine d'un relais 142, doit être fermé pour que les tubes 120 et 121 soient conducteurs. Quand l'opération de soudure est achevée et qu'une indication a été four nie sur la qualité du joint soudé, on peut ouvrir le contact 133, ce qui supprime la conduction de ces tubes.
L'excitation du relais 132 et du relais 141 est employée pour allumer certaines lampes construites et disposées de façon à indiquer à l'opérateur les soudures qui sont dans la gamme des bonnes sou dures et aussi celles qui peuvent être en dehors de cette gamme. Les conducteurs Ll et L. (fig. 10) sont reliés aux bornes d'une source de courant alternatif alimentant trois circuits électriques comprenant cha cun une lampe indicatrice. Le premier circuit com prenant une lampe 143 à filament 144, est relié électriquement à cette source par un conducteur 145 et par un contact 146 normalement fermé.
Ce con tact normalement fermé est actionné par le relais à minima 132. Le deuxième circuit comprenant une lampe 147 à filament 148, est relié électriquement à cette source de courant alternatif par un conduc teur 150, par un contact 151 normalement fermé et par un contact normalement ouvert 152. Le contact 152 est actionné par le relais 132, tandis que le con tact 151 est actionné par le relais à maxima 141. Le troisième circuit comprend une lampe 153 à fila ment 154, reliée électriquement à cette source par un conducteur 155 et par un contact normalement ouvert 156 qui est actionné par le relais à maxima 141. .
Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante Le mouvement de l'organe de déviation 88 a pour résultat de produire une tension de sortie dans le circuit en pont comprenant les jauges extenso métriques. La valeur de cette tension de sortie dépend de l'étendue de la déviation de l'organe 88.
Le courant de sortie du circuit en pont peut être utilisé pour obtenir une indication de la déviation sur un oscillographe enregistreur, comme montré sur la fig 8. On peut aussi utiliser les circuits des fig. 9 et 10 pour obtenir des indications visuelles de la qualité de la soudure. Quand cette tension de sortie est en dessous d'une limite inférieure déterminée et par conséquent n'est pas suffisante pour rendre con ducteur le tube 120, le relais 132 n'est pas excité de sorte que la lampe de signalisation 143 reste en circuit.
Quand un commutateur 158 est fermé, le filament 144 est alimenté et la lampe s'allume don nant ainsi à l'opérateur une indication que la sou dure n'a pas atteint les spécifications et qu'une mau vaise soudure a été produite. Cependant, si la ten sion de sortie du circuit en pont est au-dessus de la limite inférieure déterminée mais au-dessous d'un maximum déterminé, le tube 120 devient conduc teur et le tube 121 reste non conducteur. Quand le passage du courant s'effectue à travers le tube 120, le relais 132 s'excite et le contact 146 s'ouvre tandis que le contact 152 se ferme. Le contact 151 restant fermé, le circuit de la lampe 147 est complet et le filament 148 s'allume quand le commutateur 158 est fermé.
Par conséquent un signal sera donné à l'opérateur par la lampe 147 indiquant qu'une bonne soudure a été produite. Dans le cas où la tension de sortie du circuit en pont est au-dessus du maxi mum déterminé, le tube 120 et le tube 121 devien nent tous deux conducteurs et les relais 132 et 141 s'excitent. Le relais 132 ouvre le contact 146, mais ferme le contact 152. Cependant l'excitation du relais 141 ouvre le contact 151 et ferme le contact 156. En conséquence la lampe 153 est la seule lampe en circuit et quand le commutateur 158 est fermé, le filament 154 s'allume pour informer ainsi l'opérateur que la soudure produite est de gros seur excessive ou, autrement dit, qu'elle a dépassé les spécifications d'une bonne soudure et est en dehors de la gamme des bonnes soudures.
Les réglages des potentiomètres 123 et 139 sont basés sur la tension de sortie du pont pour les sou dures normales ou, en d'autres termes, pour les joints soudés rentrant dans la gamme voulue. La limite inférieure de cette gamme dépend du réglage du tube 120, tandis que la limite supérieure de la gamme dépend du réglage du tube 121. Au lieu de lampes qui donnent des indications visuelles, il est également possible d'employer à volonté des son neries ou autres indicateurs.
Les circuits représentés dans les fig. 13 et 14 permettent de verrouiller la machine à souder dans la position maintien lors de la production d'une mauvaise soudure et comprennent un compteur pour enregistrer le nombre de mauvaises soudures. Les lampes indicatrices 143, 147 et 153 sont branchées dans la figure 13 en parallèle comme représenté à la fig. 10. Le seul élément supplémentaire incorporé dans le circuit est un relais 160 branché en shunt sur la lampe 147. Ce relais est donc excité en même temps que la lampe 147, chaque fois que la machine produit une soudure qui rentre dans la catégorie des bonnes soudures.
Cette excitation du relais 160 est employée pour déclencher la machine à souder pour une autre opération de soudure et, par consé quent, quand le relais 160 ne sera pas excité, la machine à souder sera automatiquement verrouillée dans la position maintien .
En se reportant particulièrement à la figure 14, dans laquelle les différents éléments de la machine sont représentés schématiquement, 1a source de courant électrique est supposée reliée aux conduc teurs Li et L,,. Un conducteur 161 est relié à une pédale 162 et à un relais 163 relié à la source. Un contact 164 est branché en shunt sur la pédale et le contact 164 ainsi qu'un second contact 165 sont tous les deux normalement ouverts, étant amenés en position fermée quand un relais 174 est excité. De façon analogue l'excitation du relais 163 provoque la fermeture de deux contacts normalement ouverts 166 et 167.
Le contact 166 est en série avec un con- tact normalement fermé l68 et un solénoïde <B>170</B> qui, lorsqu'il est excité, effectue la commande d'une sou pape par laquelle on laisse entrer l'air comprimé dans le cylindre 25 de la machine à souder, pour amener les électrodes à serrer et à appliquer@la pres sion aux pièces à souder. Le contact 168 qui est actionné par un relais 183, est relié en fonctionne ment à un contact normalement ouvert 171.
Quand le contact 167 se ferme, il amorce le fonctionnement d'un régulateur de compression 172, placé dans le même circuit que celui-ci avec un contact normalement fermé<B>173</B> et le relais 174. Après un intervalle de temps déterminé commandé par le fonctionnement du régulateur de compression 172, le relais 174 s'excite et les contacts 164 et 165 se ferment. L'opérateur peut alors lever le pied de la pédale 162 et la machine à souder continue à fonctionner jusqu'à la fin d'un cycle complet d'opé ration.
La fermeture du contact 165 réalise l'amorçage d'un régulateur de soudure 175 et après un inter valle de temps déterminé, commandé par ce régula teur de soudure, un relais 176 s'excite. L'excitation initiale du régulateur de soudure 175 commande le passage du courant de soudure et, quand le relais 176 est excité, le passage du courant de soudure est arrêté. Pendant la soudure, le circuit de la fig. 9 a fonctionné et les relais 132 et 141 sont excités ou non, suivant l'état de la soudure.
Le relais 176 (sur les fig. 13 et 14) commande le fonctionnement de trois contacts normalement ouverts, à savoir 177, 178 et 180. Le relais 176 est indiqué dans le circuit de la fig. 13 et est placé dans le conducteur Ll de façon à commander Pali- mentation en énergie électrique des lampes indica trices. Le contact 178 est en série avec un contact normalement ouvert 181 et avec un dispositif de contrôle du maintien 182 et un relais 183.
Ici encore, le dispositif de contrôle du maintien fonctionne pour maintenir les électrodes dans leur position de soudure pendant un intervalle de temps déterminé après l'achèvement de l'opération de sou dure avant que le relais 183 ne soit excité pour ter miner le temps de maintien . L'excitation du relais 183 actionne les contacts 168 et 171 en fai sant ouvrir le premier et fermer le dernier. En con séquence, un régulateur de coupure 184 est excité. Simultanément, le circuit du solénoïde 170 est inter rompu en désexcitant ainsi le solénoïde et en ouvrant la soupape d'amenée d'air vers le cylindre 25.
Les électrodes peuvent alors être retirées de la pièce et cette opération a lieu après un intervalle de temps commandé par le régulateur de coupure 184 en excitant un relais 185. Le régulateur de coupure est associé à un commutateur de déclenchement 186 placé dans un conducteur 187, branché en shunt sur ce régulateur. Quand le commutateur 186 est fermé, le relais 185 est excité indépendamment du régu lateur et le contact 173 s'ouvre pour interrompre l'opération de compression et permettre de retirer les électrodes.
Un contact 181 placé en série avec le dispositif de contrôle du maintien 182 est excité par le relais 160. Quand une bonne soudure a été produite, la lampe 147 est excitée et simultanément le relais 160 est excité pour faire fermer le contact 181 et ouvrir un contact 188. En conséquence après la production d'une bonne soudure, le circuit du dispositif de con trôle du maintien 182 est fermé et la machine à souder fonctionne d'une façon convenable pour exé cuter toute la série des phases de soudure, les élec trodes étant éventuellement retirées de la pièce sou dée.
Cependant, dans le cas d'une mauvaise soudure, le relais 160 ne s'excite pas, le contact 181 reste alors ouvert et le contact 188 reste fermé. Quand cela a lieu, le dispositif de contrôle du maintien 182 n'est pas excité et la machine à souder est ver rouillée contre un fonctionnement ultérieur avec les électrodes sous pression. Cependant, le relais 176 étant excité, le contact 180 s'est fermé. Cette ferme ture du contact 180 amorce la commande d'un dis positif à retard 190 en circuit avec le contact 180 et un relais<B>191.</B> Le dispositif à retard 190 a pour but d'empêcher l'excitation d'un compteur 192 avant le relais 160.
Le relais 191 commande un contact normalement ouvert 193 et, quand ce contact est fermé, le compteur<B>192</B> est excité pour compter les mauvaises soudures, le contact 188 restant normale ment fermé. Pour déclencher la machine à souder verrouillée après une mauvaise soudure, il faut que l'opérateur ferme le commutateur de déclenchement 186 et le relais 185 s'excite alors pour désexciter le régulateur de compression et effectuer le retrait des électrodes de la pièce, après quoi, la machine à souder est remise en ordre et prête pour une autre opération.
The invention has for its object a resistance spot welding machine comprising a device for controlling the quality of the weld, a fixed lower electrode and a movable upper electrode, said device comprising means to measure the upward displacement of the upper movable electrode at the time of melting of the weld metal, a displacement characteristic of the quality of the weld. In producing a resistance spot weld, the column of metal clamped between the electrodes is heated by the current flowing through it.
This column expands until a critical temperature is reached at which the clamping force of the electrodes is equal to the resistance limit of the metal at this temperature. As the heating progresses, the mass of metal which will later form the weld point begins to melt and, when the melting of it takes place, its change of state is accompanied by a considerable increase in volume. . The weld can then be considered as a volume of molten metal contained in a container and filling it completely. However, the molten metal is held in all directions by the solid metal which surrounds it.
The liquid weld metal therefore exerts a force on all the walls of its container and since the largest surface of the container is in the plane of the electrodes, the resulting force is sufficient to cause further expansion of the metal clamped between. electrodes, which causes the moving electrode to move upward until equilibrium is again achieved. It is reasonable to relate the magnitude of the upward displacement of the movable electrode, to the volume of molten metal forming the weld point and hence to the strength of the welded joints.
The spot resistance welding machine according to the invention is characterized by a connecting device transmitting said displacement of the upper electrode to a movable member carrying strain gauges mounted in an electrical circuit, the whole being arranged so that said circuit produce an electric pulse depending on the amplitude of this displacement and consequently characteristic of the quality of the weld.
The appended drawings show, by way of example, one embodiment of the object of the invention. Fig. 1 is a partial perspective view of a welding machine comprising a verification device capable of measuring the upward displacement of the movable electrode.
Fig. 2 is a vertical section passing sensibly through the center of the checking device, showing its mandrel when it is in inactive relation with the associated pusher.
Fig. 3 is a vertical section similar to FIG. 2, passing through the verification device, but representing the mandrel in active relation with the associated pusher.
Fig. 4 is an elevational view of the mandrel. Fig. 5 is a vertical section of the mandrel nut.
Fig. 6 is a section through a resistance welded joint and showing the shape and size of a weld point of satisfactory quality.
Fig. 7 is a partial view showing a deflection member in plan, seen from above, as well as the strain gauges associated with it.
Fig. 8 is a diagram showing an electric circuit comprising the strain gauges which are connected so as to supply their electric current to a sensitive galvanometer capable of being mounted in a recording oscillograph.
Fig. 9 is a diagram of another electrical circuit comprising strain gauges and in which the electrical current is selectively actuated minimum and maximum relays, depending on whether the current is above a minimum or a determined maximum.
Fig. 10 is a schematic representation of another electrical circuit adapted to be energized by the relays of FIG. 9 to cause the excitation of certain lamps giving the operator an indication of the strength of the welded joints.
Fig. 11 is an oscillogram representing a secondary current typical of a resistance welding machine and representing in millimeters the magnitude of the displacement of the movable electrode upwards for a good weld.
Fig. 12 is a section taken through a resistance welded joint and showing the shape and size of a weld point of satisfactory quality.
Fig. 13 is a schematic representation of an electrical circuit similar to that of FIG. 10, comprising a relay connected in shunt with one of the lamps to indicate a good weld.
Fig. 14 is a circuit diagram of a welding machine comprising locking means excited by relay to lock the operation of the machine in the event of a bad weld.
In the proportion of a spot weld, two overlapping metal sheets such as 10 and 12 (Fig. 6) are placed between the electrodes 14 and 16 of a resistance spot welding machine designated in a manner general by reference 18 (fig. 1). The electrodes come together and apply a determined force to the overlapping sheets of metal, and then an electric current is passed through the electrodes through the metal.
When the metal begins to heat up, its temperature rises and it expands. The maximum temperature is reached at the intermediate surface since the contact resistance in this zone is the highest resistance encountered in the current path. As the heat increases, a certain amount of metal is melted and this forms a weld spot 20. The shape of the cross section of the weld spot 20, passing vertically through its central axis, is shown. in fig 6.
During the heating cycle, the molten weld metal is retained by the mass of cold metal surrounding it and by the force of the electrodes. Taking into account these factors, the maximum linear expansion of the weld metal, while it is being heated to the melting point, can be assessed and it is possible to assess the volumetric expansion of the weld point caused. by the passage of the metal from the solid state to the liquid state, by measuring the upward displacement of the movable electrode 14.
This upward movement is transmitted to a verification device comprising strain gauges whose resistance varies.
The welding machine 18 comprises a frame 22 carrying a lower support arm 23 for the lower fixed electrode 16 and an upper arm 24 which carries a cylinder 25. A piston, not shown, is adapted to move in the cylinder 25. and a slider 26 is fixed to the piston so as to move with it. As shown in fig. 1, the slide 26 is suspended from the lower end of the upper arm 24 and carries, fixed to it, a horizontal plate 27, a spacer 28 and an electrode holder 30.
The upper movable electrode 14 is attached to the electrode holder 30 and the latter is exactly vertically aligned with the electrode 16 to clamp the work pieces such as 10 and 12.
A current of high intensity and low voltage is supplied to the upper electrode 14 by current conducting bars 31 which are joined to the secondary winding of a transformer at their right end and to the plate 27 at their left end. . Through the spacer 28 and the electrode holder 30, these current conducting bars 31 are electrically connected with the upper electrode 14.
Reference 32 designates a control box for the welding machine, which box contains the various switches and automatic control devices to start the operation of the welding machine and to automatically adjust the different phases of the welding process over time. welding time such as the clamping time, the welding time, the holding time and the cut-off period. Before starting up the resistance welding machine of fig. 1, it is necessary to space the electrodes to allow the insertion of the parts.
Accordingly, the desired upward movement is imparted to member 30, spacer 28 and horizontal plate 27 by movement of slide 26 which is achieved by supplying pressurized fluid to cylinder 25 below piston. which is in this cylinder.
After this upward movement the parts are placed between the electrodes and the initial phase of the welding process is to effect the downward movement of the movable electrode 14 to clamp the parts between the electrodes with a clamping pressure of great value to achieve as good an electrical contact as possible on the intermediate face of the parts. This maximum pressure is reduced to a value determined according to known methods and when this reduced pressure is stabilized, the welding current is applied.
This constitutes a reference point from which the upward movement of the movable electrode 14 is measured by the device shown in Figs. 2 and 3, part of which is fixed to the horizontal plate 27 and part to the upper arm 24 of the welding machine.
A plate 34 is fixed to the horizontal plate 27 by bolts 35 and this plate, in turn, supports a cylinder 36. The cylinder forms the base of the checking device (Figs. 2 and 3). This base is provided with a supply pipe 37 connected by threading thereon and with a cover 38 removably fixed to the base by screws 39. The cover carries a tubular pusher support 40, integral with this one.
This support extends vertically upwards from the center of the cover and has grooves 41 directed vertically, placed diametrically opposed in the vicinity of the base of the support and immediately above a flange 42 of this cover. . A piston 43 is adapted to move back and forth in the cylinder 36. To seal with respect to the side walls of the cylinder 36, the piston is provided with an elastic annular seal of round section 44. A coil spring 45 housed between the cover 38 and the piston 43 operates so as to maintain the piston in its lower position.
A rod 46 has a reduced end portion 47 which is threaded to receive a nut 48 by means of which this rod and the piston are fixedly connected together. The rod protrudes through cover 38, enters the lower end of tubular pusher support 40, and terminates near diametrically aligned grooves 41. Since the piston and the rod are adapted to move back and forth along the axis of the cover 38, a bush 49 can be provided to guide the rod.
The rod 46 is articulated to a sleeve 50 which is telescopically mounted on the tubular push support 40. The connection between the rod and the sleeve is made by means of a pin 51 which passes through aligned openings formed in the rod and the sleeve and which is housed in the grooves 41 of the support 40, so as to allow the back and forth movements of the pin in the vertical direction. Washers 52 are carried by the ends of the pin which is held in place by keys 53. The sleeve therefore performs vertical back-and-forth movements when the piston 43 is moved back and forth.
When pressurized air is admitted through pipe 37 into cylinder 36 and below piston 43, the piston moves upward to the limit of its stroke and against the force applied by the coil spring. 45. This displacement of the piston is transmitted by the rod 46 to the pin 51 and the sleeve 50, and thus, a mandrel 55 is locked on a plunger for actuating strain gauges as will be clearly understood hereinafter.
The mandrel 55 referred to above consists of an elongated tubular member having threads 56 at its lower end to be screwed into the upper end of the tubular pusher holder 40. The mandrel 55 can further be fitted. held by a set screw 57 and the protruding upper end of the mandrel is shaped to provide wedge-shaped portions 58.
The upper half of the mandrel further has one or more grooves 59, so that the upper end is flexible and can be contracted to grip a pusher 60 which is suspended from a housing 61 shown in elevation in FIG. . 1 and comprising a part of the checking device and which is fixed to the arm 24 of the welding machine.
A nut 62 associated with the mandrel is provided with threads 63 for its connection with the sleeve 50, this nut being housed in the upper end of the sleeve so as to protrude beyond the sleeve. The nut 62 can slide relative to the mandrel 55. This sliding, thanks to the wedge-shaped parts 58 of the mandrel, results in causing, then. from the upward movement of the mandrel nut, engagement of the mandrel with the pusher 60, while a downward movement of the nut releases the mandrel with the pusher.
When the chuck is loosened, as shown in fig. 2, it remains inactive with respect to the pusher. When the mandrel grips the pusher, as shown in fig. 3, he becomes united with the latter.
In fig. 2, the piston 43, the rod 46 and the sleeve 50 are shown in a low position, so that the mandrel is inactive. In other words, the position of the mandrel nut allows the mandrel to expand, and therefore the mandrel is loosened so that there is no connection between the sleeve 50 and the pusher 60. However, in fig. 3, piston 43 is shown raised to the upper limit of its stroke.
The rod 46 and the sleeve 50 are therefore in a high position and therefore the nut of the mandrel has tightened the mandrel so that the latter is connected with the pusher 60. The pusher is therefore connected by the sleeve and by the nut 62 to the sleeve 50 and consequently to the control cylinder of the checking device.
The box 61 contains a deflection member and strain gauges to transform the upward movement of the pusher 60 into an electrical impulse. The housing includes top and bottom plates 64 and 65, side plates 66, and end plates 67 and 68. By means of threaded bolts 69 and a bracket 70, the housing is permanently secured in the housing. desired vertical position on the upper arm 24 of the welding machine.
A lever designated as a whole by the numeral 71, is housed in the housing 61 and this lever can cooperate with one of three different support pivots to change the ratio of the lever relative to the pusher 60. For the minimum ratio, the lever support pivot can be placed in a hole 72 adjacent to the right end of the lever. For the maximum ratio, the support pivot can be placed at 74 and for an intermediate adjustment, this support pivot can be placed at 73.
The right end of the lever is subjected to the action of a coil spring 75 which is constructed and arranged to eliminate any play in the lever support pivots. At its left end, the lever is split 76 and at this end the lever carries an adjustable bolt 77 which is suspended through an opening 78 made in the bottom plate 65. This suspended end is provided with a head 79. It is possible to apply a wrench or other tool to the head 79 to rotate the bolt 77 to adjust its position relative to the lever 71. A stop member in the form of a threaded bolt 80 is mounted on the plate. bottom 65 and held in the desired position by a nut 81.
The pusher 60 passes through an opening 82 made in the bottom plate 65 and the upper end of the pusher, housed in the housing 61, is connected to the lever 71. At the point of contact between the pusher and the lever, is placed a hardened steel ball 83 forming a bearing to eliminate any friction during movement of the parts relative to each other. The pusher carries a pin 84 which protrudes from the respective sides of the pusher. Each protruding end of this pin is connected to a coil spring 85 and 86 respectively.
These coil springs have their upper end housed in recesses made in the lever and are connected to the lever by means of pins 87. The lever 71 is normally placed in a horizontal plane as shown in both fig. 2 and 3. The suspended pusher 60 functions to hold the lever down against the stopper 80. The purpose of the adjustable bolt 77 is to transmit the movements of the lever 71 upwards to the deflection member 88. This member is held between two metal blocks 90 and 91. This mounting of the deflection member in cantilever makes it possible to ensure a very extensive deflection even if the forces which are applied thereto are relatively light.
At the left end, the cantilever member 88 is reinforced on its lower surface by a block 92. This block is in contact with the adjustable bolt 77.
Strain gauges are carried by the deflection member 88 and these gauges are electrically connected to an electric circuit transforming the deviation of the member into an electrical pulse. Two strain gauges working at the com pressure 93 and 94 are placed on top of the deflection member 88 and are connected to an electrical circuit (not shown) by means of conductors 97, 98.
In a similar way, the deflection member carries on its lower side two strain gauges working at voltage 100 and 101, and which are connected in a similar way in this electrical circuit by the conductors 104, 105. The upward movement of the pusher 60, such as that which may take place during a welding operation, is therefore transmitted to the pivoting lever 71, and by the particular pivoting arrangement of the lever, the displacement of the pusher applied to the adjustable bolt 77 is amplified in an appreciable way.
This adjustable upward displacement of the bolt is applied directly to the deflection member and, as explained previously, the stress applied to strain gauges 93, 94 and <B> 100, </B> 101 transforms the displacement into an electrical impulse, the magnitude of which is directly related to the amplitude of the upward movement of the pusher.
In fig. 7, the top of the deflection member 88 is shown bearing a pair of compression strain gauges 93 and 94, the latter consisting respectively of sections of resistant wire 95 and 96 and being connected to the electrical circuit at the means of the conductors 97 and 98. Similarly, the deflection member 88 carries on its lower side a pair of strain gauges 100 and 101 and which respectively comprise resistive wires 102 and 103, connected with a analogously in said circuit by means of conductors 104 and 105.
The first phase of operation of the welding machine consists in spacing the electrodes to allow the insertion of the parts. As a result, the necessary upward movement is imparted to the horizontal plate 27 and the parts attached thereto by the movement of the plunger 26 and this is accomplished by supplying pressurized fluid to the cylinder 25 under the piston contained therein. The parts can then be placed between the electrodes. In the next phase, a pressurized fluid is applied to the cylinder 25 above the piston allowing the escape of the pressurized fluid below the piston.
The operation is continuous until a high value clamping pressure is achieved to ensure good electrical contact of the parts. This maximum pressure can then be reduced to an extent determined by conventional welding processes and, when the reduced pressure is stabilized, the welding current can be applied.
During this spacing of the electrodes and during their downward movement to clamp the parts between these electrodes, the checking device remains inactive since during these preliminary phases, the piston 43, the rod 46 and the sleeve 50 are placed in the low position of FIG. 2. The mandrel 55 is therefore free with respect to the pous evening 60. Consequently, the piston, the rod and the sleeve can come and go as a whole with the horizontal plate 27 and these displacements are not communicated to the pusher 60. In other words, the mandrel of the checking device remains inactive as long as the piston 46 is in the lower position of FIG. 2.
When the reduced pressure applied to the parts is stabilized and immediately before the welding phase, a pressurized fluid is admitted through the supply pipe 37 to the cylinder 36 and below the piston 43, to move this piston in its high position in FIG. 3. The admission of the pressurized fluid to actuate the piston 43 is preferably synchronized with the other phases of the welding process. The upward movement of the piston 43, the rod 46 and the sleeve 50 places the nut 62 relative to the sleeve 55, so that the mandrel is made to grip the pusher, which makes the device active. verification.
In the next phase of the welding process, the welding current is applied to the parts. During the welding period, the metal of these parts heats up and a mass of metal constituting the weld point begins to melt and consequently changes from the solid state to the liquid state. This liquid solder metal exerts a force which, together with the normal expansion of the heated solid metal, causes the movable electrode to move upward.
Although this upward movement of the electrode is quite rapid, it nevertheless has a large amplitude and, since all the parts of the checking device are connected without play to each other, the upward movement top is transmitted to the pusher 60 and to the lever 71 to cause the latter to pivot in the direction of clockwise. The support pivot can be placed either at 72, or at 73, or at 74, depending on the desired leverage ratio.
The pivoting of the lever 71 is transmitted through the adjustable bolt 77 to the deflection member 88, and the strain gauges 93 and 94 are compressed, while the gauges 100 and 101 are extended. An upper stop constituted by an adjustable screw 89 limits the movement of the member 88 upwards, so that it will not be deformed beyond the limit of proportionality.
The electrical impulse supplied by the gauges as a result of the displacement of the deflection member 88 is used to actuate the sensitive galvanometer of a recording oscillograph as shown in FIG. 8. The electric pulse can also be used to excite certain lamps as shown in fig. 9 and 10, so that the operator is informed whether a good or bad weld has been produced.
The resistive wires 95 and 96 of the compression strain gauges are connected in a bridge circuit as shown in fig. 8, so as to form two opposite branches of the bridge. The resistive wires 102 and 103 of the extension strain gauges are similarly connected in the bridge circuit so as to form the other two opposite branches of the bridge. A low resistance potentiometer 106 is employed, as shown, to provide a zero adjustment to balance the bridge at the start when the deflection member is placed horizontally, i.e. when the member is not. of life.
The bridge is supplied by means of a direct current battery 107 connected to the bridge circuit by the slider 108 of the potentiometer and the terminal 110 placed between the resistive wires 95 and 103. The output of the bridge circuit is connected electrically by means of the conductors 111 and 112 to a sensitive galvano meter 113 mounted in a recording oscillograph.
Fig. 11 is a reproduction of an oscillogram taken during soldering of overlapping aluminum plates. The recorded deviation of the galvanometer needle which produced line 114 is about 37.9 mm, indicating a good weld in which electrode 14 has or an upward displacement of about 0.3 mm. The secondary weld current is represented by line 115.
Figs. 9 and 10 represent. circuit connections which can be used to cause the electrical pulse to light certain lamps, giving the operator an indication of the quality of the welded joint. The bridge circuit of FIG. 9 has an additional output circuit whose conductors 116 and 117 are connected to the input terminals of a voltage amplifier designated by the reference 118.
The output terminals of this voltage amplifier supply the grid-cathode circuits of gas tubes 120 and 121, such as thyratrons. More particularly the conductor 122 on the output side of the voltage amplifier 118 is electrically connected to a potentiometer 123 having a DC battery connected at its respective ends with polarities as shown. The cursor 125 of this potentiometer 123 is connected to the grid 126 of the tube 120. The tube 120 also comprises the cathode 127 connected at 128 to the conductor 130 connected to the other output terminal of the voltage amplifier.
The plate 131 of the tube 120 is connected to one end of the coil of a minimum relay 132, the other end of which is connected to a normally closed contact 133 and to a direct current battery 134. The conductor 122 is also electrically connected to a second potentiometer 139 which bypasses a DC battery 135 with the polarities as shown. The cursor 136 of the potentiometer 139 is connected to the grid 137 of the tube 121.
Cathode 138 of this tube is. electrically connected to point 128 and the plate 140 of the tube is connected, through the coil of a maximum relay 141 and the normally closed contact 133, to the direct current battery 134. A bias voltage set by the potentiometer 123 is applied to gate 126, so as to form a lower limit for the output amplifier such that a minimum value output voltage is required to trigger tube 120 to cause it to conduction and to pass current through through the relay at minimum 132.
On the other hand, a bias voltage set by the potentiometer 139 is applied to the gate 127, so that the voltage of the voltage amplifier must be above a determined maximum to make the tube 121 conductive. and consequently energize the relay at maximum 141. The contact 133, actuated by the coil of a relay 142, must be closed so that the tubes 120 and 121 are conductive. When the welding operation is completed and an indication has been provided on the quality of the welded joint, the contact 133 can be opened, which eliminates the conduction of these tubes.
The energization of relay 132 and relay 141 is used to ignite certain lamps constructed and arranged to indicate to the operator which welds are in the range of good welds and also those which may be outside that range. The L1 and L conductors (fig. 10) are connected to the terminals of an alternating current source supplying three electrical circuits each comprising an indicator lamp. The first circuit comprising a lamp 143 with filament 144, is electrically connected to this source by a conductor 145 and by a contact 146 normally closed.
This normally closed contact is actuated by the minimum relay 132. The second circuit comprising a lamp 147 with filament 148, is electrically connected to this source of alternating current by a conductor 150, by a normally closed contact 151 and by a contact. normally open 152. The contact 152 is actuated by the relay 132, while the contact 151 is actuated by the maximum relay 141. The third circuit comprises a lamp 153 with filament 154, electrically connected to this source by a conductor 155 and by a normally open contact 156 which is actuated by the maximum relay 141..
The device described above operates as follows. Movement of the deflection member 88 results in producing an output voltage in the bridge circuit comprising the strain gauges. The value of this output voltage depends on the extent of the deviation of component 88.
The output current of the bridge circuit can be used to obtain an indication of the deviation on a recording oscillograph, as shown in fig 8. The circuits of figs can also be used. 9 and 10 for visual indications of the quality of the weld. When this output voltage is below a determined lower limit and therefore is not sufficient to conduct the tube 120, the relay 132 is not energized so that the signal lamp 143 remains on.
When a switch 158 is closed, the filament 144 is energized and the lamp turns on thereby giving the operator an indication that the hard solder has not reached specifications and bad solder has been produced. However, if the output voltage of the bridge circuit is above the determined lower limit but below a determined maximum, the tube 120 becomes conductive and the tube 121 remains non-conductive. When current flows through tube 120, relay 132 energizes and contact 146 opens while contact 152 closes. With contact 151 remaining closed, the circuit of lamp 147 is complete and filament 148 lights up when switch 158 is closed.
Therefore a signal will be given to the operator by the lamp 147 indicating that a good weld has been produced. In the case where the output voltage of the bridge circuit is above the determined maximum, the tube 120 and the tube 121 both become conductors and the relays 132 and 141 are energized. Relay 132 opens contact 146, but closes contact 152. However, energizing relay 141 opens contact 151 and closes contact 156. As a result, lamp 153 is the only lamp on and when switch 158 is closed, filament 154 ignites to thereby inform the operator that the weld produced is excessive or, in other words, has exceeded specifications for a good weld and is outside the range of good welds.
The settings of potentiometers 123 and 139 are based on the output voltage of the bridge for normal welds or, in other words, for welded joints within the desired range. The lower limit of this range depends on the setting of tube 120, while the upper limit of the range depends on the setting of tube 121. Instead of lamps which give visual indications, it is also possible to use sounds as desired. or other indicators.
The circuits shown in fig. 13 and 14 allow the welding machine to be locked in the hold position when producing a bad weld and include a counter for recording the number of bad welds. The indicator lamps 143, 147 and 153 are connected in figure 13 in parallel as shown in fig. 10. The only additional element incorporated in the circuit is a relay 160 connected as a shunt on the lamp 147. This relay is therefore energized at the same time as the lamp 147, each time the machine produces a weld which falls into the category of good. welds.
This energization of relay 160 is used to trigger the welding machine for another welding operation, and therefore when relay 160 is not energized, the welding machine will automatically be locked in the hold position.
Referring particularly to Figure 14, in which the various elements of the machine are shown schematically, the source of electric current is assumed to be connected to conductors Li and L ,,. A conductor 161 is connected to a pedal 162 and to a relay 163 connected to the source. A contact 164 is shunted across the pedal and contact 164 as well as a second contact 165 are both normally open, being brought to the closed position when a relay 174 is energized. Similarly, energizing relay 163 causes the closing of two normally open contacts 166 and 167.
Contact 166 is in series with a normally closed contact 168 and a <B> 170 </B> solenoid which, when energized, controls a valve through which compressed air is allowed to enter. in the cylinder 25 of the welding machine, to cause the electrodes to clamp and to apply the pressure to the parts to be welded. Contact 168 which is actuated by a relay 183 is operatively connected to a normally open contact 171.
When contact 167 closes, it initiates operation of a compression regulator 172, placed in the same circuit as this one with a normally closed contact <B> 173 </B> and relay 174. After an interval of determined time controlled by the operation of the compression regulator 172, the relay 174 energizes and the contacts 164 and 165 close. The operator can then take his foot off the pedal 162 and the welding machine continues to operate until the end of a complete operating cycle.
The closing of the contact 165 causes the initiation of a welding regulator 175 and after a determined time interval, controlled by this welding regulator, a relay 176 is energized. The initial energization of weld regulator 175 controls the flow of weld current, and when relay 176 is energized, the flow of weld current is stopped. During welding, the circuit of fig. 9 has operated and the relays 132 and 141 are energized or not, depending on the state of the weld.
Relay 176 (in Figs. 13 and 14) controls the operation of three normally open contacts, namely 177, 178 and 180. Relay 176 is indicated in the circuit of fig. 13 and is placed in the conductor L1 so as to control the increase in electrical energy of the indicator lamps. Contact 178 is in series with a normally open contact 181 and with a hold control device 182 and a relay 183.
Here again, the hold control device operates to hold the electrodes in their weld position for a determined time interval after the completion of the hard soldering operation before the relay 183 is energized to complete the time of welding. maintenance. The energization of relay 183 activates contacts 168 and 171, opening the first and closing the last. As a result, a cutoff regulator 184 is energized. Simultaneously, the circuit of the solenoid 170 is interrupted, thus de-energizing the solenoid and opening the valve for supplying air to the cylinder 25.
The electrodes can then be withdrawn from the part and this operation takes place after a time interval controlled by the cutoff regulator 184 by energizing a relay 185. The cutoff regulator is associated with a trigger switch 186 placed in a conductor 187, connected as a shunt to this regulator. When switch 186 is closed, relay 185 is energized independently of the regulator and contact 173 opens to interrupt the compression operation and allow the electrodes to be removed.
A contact 181 placed in series with the hold control device 182 is energized by the relay 160. When a good weld has been produced, the lamp 147 is energized and simultaneously the relay 160 is energized to close the contact 181 and open a contact 188. Accordingly after producing a good weld, the circuit of the hold control device 182 is closed and the welding machine is operated in a suitable manner to carry out the whole series of welding phases, the electrics. trodes possibly being removed from the welded part.
However, in the case of a bad weld, the relay 160 is not energized, the contact 181 then remains open and the contact 188 remains closed. When this occurs, the hold controller 182 is not energized and the welding machine is locked against further operation with the electrodes under pressure. However, with relay 176 energized, contact 180 closed. This closing of the contact 180 initiates the control of a positive delay device 190 in circuit with the contact 180 and a relay <B> 191. </B> The purpose of the delay device 190 is to prevent the excitation of the device. 'a counter 192 before relay 160.
The relay 191 controls a normally open contact 193 and, when this contact is closed, the counter <B> 192 </B> is energized to count bad welds, the contact 188 remaining normally closed. To trigger the locked welding machine after a bad weld, the operator must close the trigger switch 186 and the relay 185 then energizes to de-energize the compression regulator and remove the electrodes from the work, after which , the welding machine is put back in order and ready for another operation.