ES2392664T3 - Procedimiento y dispositivo de control del proceso de soldadura por chispas de dos piezas metálicas - Google Patents

Abstract

Procedimiento de control del proceso de soldadura a tope, por chispas, de dos piezas metálicas (A, A') dispuestas una tras otra a lo largo de un eje longitudinal de desplazamiento, en una máquina de soldadura del tipo que comprende, dos pares de mordazas de sujeción (2, 2') montadas respectivamente sobre un bastidor fijo (1) y un bastidor móvil (1') desplazable con relación al bastidor fijo, medios eléctricos de soldadura que comprenden una fuente de corriente eléctrica (4) que tiene dos polos conectados, respectivamente, a los dos pares de mordazas de sujeción, medios de mando (13, 13") de la sujeción de los dos pares de mordazas (2, 2") respectivamente cerca de un extremo de atrás (3), en el sentido del desplazamiento, de una primera pieza (A) y cerca de un extremo de delante (3") de una segunda pieza (A'), y medios de mando de un desplazamiento longitudinal del bastidor móvil con relación al bastidor fijo (1), para poner en contacto dicho extremo de atrás (3) y de delante (3') de las dos piezas (A, A') Y el paso de una corriente eléctrica con una tensión (U) y una intensidad de soldadura (1), el procedimiento de soldadura se realiza en dos fases sucesivas, respectivamente una primera fase de chispas para el calentamiento de los extremos en contacto (3, 3') a una temperatura de soldadura para la producción de una serie de micro contactos eléctricos con proyección de chispas a lo largo de dichos extremos, y una segunda fase de forjado con interpenetración de los extremos calentados sobre una longitud de fo~ado, procedimiento en el cual se determina a cada instante el valor de un conjunto de parámetros eléctricos que comprenden por lo menos la tensión (Us) y la intensidad (1 5) de la corriente de soldadura, caracterizado porque se determina a cada instante la posición del bastidor móvil (1") con relación al bastidor fijo (1) Y que, durante la primera fase de chispas, se somete en posición el desplazamiento del bastidor móvil (1 ') hacia el bastidor fijo (1) a la medición de por lo menos uno de los parámetros eléctricos de soldadura, controlando la velocidad de desplazamiento (v) del bastidor móvil (1 ') según una ley dinámica determinada con arreglo a las características estructurales y dimensionales de las piezas que hay que soldar (A, A'), de manera que, por un lado se aumenta la intensidad de la soldadura (1 5 ) a medida que se eleva la temperatura, aumentando progresivamente la velocidad de aproximación (v) y, por otro lado, se limita la velocidad de aproximación (v) para evitar un cortocircuito.

Description

Procedimiento y dispositivo de control del proceso de soldadura por chispas de dos piezas metálicas

La invención tiene como objeto un procedimiento de control del proceso de soldadura a tope de dos piezas metálicas, en particular de dos chapas con forma de banda que se desplazan una tras otra siguiendo un eje longitudinal y también cubre un dispositivo de control, según este procedimiento, del funcionamiento de una máquina de soldadura por chispas. Según los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 11, tal procedimiento y tal dispositivo se describen en JP 57 019187 A.

En las instalaciones metalúrgicas, en particular de producción de bandas metálicas, a menudo es necesario llevar dos bandas sucesivas, por ejemplo para formar bobinas de chapas de gran longitud a partir de bobinas de longitud más pequeña o, aún, para empalmar las chapas resultantes de bobinas diferentes y destinadas a ser tratadas en instalaciones de transformación metalúrgica con funcionamiento continuo como, por ejemplo, las líneas de decapado, de laminado, o de galvanización. Las máquinas de soldadura utilizadas a tal efecto deben adaptarse especialmente al objetivo que se persigue. Por ejemplo, se pueden aplicar uno sobre otro los extremos de detrás y de delante de dos bandas sucesivas y soldarlos por paso de una corriente eléctrica entra dos moletas que se desplazan transversalmente. Sin embargo, se produce, entonces, un sobreespesor que, en numerosos casos, debe evitarse.

Por lo tanto, es a menudo necesario soldar las dos bandas a tope. Para ello, primero hay que cizallar los dos extremos, de delante y de atrás, respectivamente de las dos bandas a lo largo de dos líneas perfectamente paralelas, para acercarlas una a la otra para poner en contacto los bordes frente a frente, entre los que se aplica una tensión eléctrica que, en dichas máquinas por chispas, puede ser de voltaje relativamente bajo.

En efecto, existe necesariamente, a lo largo de los bordes cizallados de las dos piezas, irregularidades que, en el momento de la aproximación de los bordes cizallados, determinan una serie de microcontactos distribuidos a lo largo de la línea de enlace y que producen cada uno un micro cortocircuito en el cual circula una corriente de fuerte intensidad. En cada zona del cortocircuito, el metal que constituye el puente del cortocircuito se vuelve líquido. Se expulsa entonces una gota de metal fundido bajo el efecto de las fuerzas electromagnéticas generando una chispa, pero la zona que rodeaba el emplazamiento del puente del cortocircuito se calienta fuertemente.

Dado que los puentes del cortocircuito se reparten a lo largo de los bordes en contacto, se realiza así un calentamiento a alta temperatura, de los extremos de las dos bandas, sobre todo su ancho,.

Cuando las dos partes se han llevado a una temperatura suficiente, se aplican una contra la otra ejerciendo una elevada presión que determina una interpenetración de los extremos en contacto, a ambos lados de la línea de unión, produciendo la soldadura por una especie de forjado.

Este procedimiento de soldadura denominado por chispas, es muy conocido y no requiere una explicación detallada.

Una máquina de soldadura por chispas debe, por lo tanto, realizar diferentes funciones. En efecto, es necesario situar sucesivamente los extremos de las dos bandas que se aprietan entre los dos pares de mordazas, cizallar los dos bordes paralelos, ponerlos en contacto y hacer pasar la corriente para calentar los extremos de las dos bandas a la temperatura deseada, y finalmente, aplicarlas bastante violentamente una contra la otra, con el fin de conseguir el efecto de forjado deseado. Este forjado produce, generalmente, un tipo de borde que, después de enfriar, debe cepillarse para dar al producto un espesor constante.

De una manera general, una máquina de soldadura por chispas comprende dos pares de mordazas de sujeción de los extremos de las dos piezas que deben soldarse, montadas respectivamente sobre un bastidor fijo y un bastidor móvil, un circuito eléctrico de soldadura que comprende una fuente de corriente eléctrica con dos polos conectados respectivamente a dos pares de mordazas de sujeción y medios para controlar el desplazamiento del bastidor móvil hacia el bastidor fijo, incluyendo, habitualmente, uno o más gatos hidráulicos, para la aproximación y la puesta en contacto de los bordes que deben de soldarse.

Una máquina de este tipo se describe en detalle, por ejemplo en la patente francesa nO 2756504, que cubre una disposición particular que permite realizar en una misma máquina las operaciones de cizallamiento, de soldadura y de cepillado de la soldadura. Sin embargo, se conocen otros tipos de máquinas que constan, de manera similar, de una pinza móvil y una pinza fija, de medios para ajustar la distancia de inclinación y de medios de aproximación de los bordes cizallados.

Las pinzas de sujeción que contienen cada una un par de mordazas situadas a ambos lados de la banda, tienen una gran inercia térmica y correr el riesgo de absorber el calor desarrollado por las chispas.

Para permitir el calentamiento del extremo de cada banda a la temperatura deseada, es por lo tanto necesario dejar, entre el borde cizallado y el extremo correspondiente de la pinza, una distancia libre, llamada inclinación, que debe determinarse según criterios eventualmente contradictorios.

En efecto, se consume una determinada cantidad de metal durante la chispa, puesto que, como se ha visto, los puentes de cortocircuito que determinan el calentamiento causan la expulsión de gotitas de metal. La longitud de la inclinación debe por tanto permitir este consumo de metal.

Sin embargo, las bandas que deben soldarse tienen un espesor relativamente pequeño y, habida cuenta de la longitud de la inclinación necesaria, existe un riesgo de pandeo de los extremos que provocan deformaciones y una mala soldadura.

Resulta de eso que las distancias de inclinación se deben de calcular exactamente.

Por otro lado, durante el forjado, es necesario, de una parte, evitar un acercamiento demasiado brutal que puede causar el pandeo de las partes en inclinación y, de otra parte, detener el movimiento sobre un tope con el fin de no sobrepasar para el forjado la longitud calentada de la inclinación. Pero una parada violenta sobre un tope causa un rebote perjudicial para la calidad de la soldadura, ya que ejerce una breve tracción sobre la soldadura que se acaba de realizar.

Todos estos fenómenos dependen de las características de las piezas que hay que soldar, en particular, su espesor y la composición del metal.

Tales máquinas deben por lo tanto ser conducidas por un personal experimentado capaz de controlar el funcionamiento de la máquina supervisando las condiciones de realización de la soldadura.

Para resolver estos problemas, se han propuesto diferentes sistemas que permiten controlar automáticamente los desplazamientos de las piezas que hay que soldar, por lo menos para algunas fases del proceso de soldadura

Por ejemplo, puesto que el desplazamiento del bastidor móvil está mandado, generalmente, por uno o más gatos hidráulicos, se ha propuesto en el documento US-A-3528340, controlar su acción, en un proceso semiautomático, por medio de un distribuidor mandado por una leva con un perfil parabólico que permite aumentar gradualmente la velocidad de las mordazas móviles durante la fase de chispas, hasta la velocidad necesaria para el forjado.

Sin embargo, es necesario también evitar una aproximación demasiado rápida que podría causar un cortocircuito franco susceptible de detener el fenómeno de chispas.

El perfil de la leva se debe por lo tanto adaptar a la naturaleza y a las dimensiones, en particular al espesor, de las piezas que deben soldarse y puede venir determinado, por ejemplo, por los ensayos.

Para cambiar el programa de fabricación, hay que utilizar una leva nueva que tiene un perfil adaptado a las características del nuevo producto.

Ahora bien, desde hace un cierto tiempo, las necesidades de la clientela son cada vez más variadas y no es fácil disponer de un número suficiente de levas que permitan responder a todas las demandas.

Además, las levas se establecen para ciertas condiciones de soldadura y no es posible, de este modo, tener en cuenta, para cada pieza, y para cada momento, las condiciones reales en las cuales se efectúan el calentamiento y el forjado de las piezas.

Es entonces la experiencia del operador y nuevos ensayos lo que permite adaptarse a las necesidades pero, para eso, se necesita mucho tiempo.

En otro procedimiento conocido como "por aproximaciones sucesivas", se mide la corriente de soldadura y se controla el desplazamiento del bastidor móvil durante la chispa, con el fin de mantener el valor medido de la corriente entre dos valores predeterminados con el fin de evitar, por un lado, el paro de la chispa y por otro lado, el cortocircuito. En el procedimiento descrito, por ejemplo en el documento EP-A-0413821, el desplazamiento se detiene cuando la corriente medida alcanza un valor predeterminado y se manda un movimiento oscilatorio de las piezas que deben soldarse a una frecuencia comprendida entre 10 y 50 Hz.

Sin embargo, tal método no permite tampoco tener en cuenta todos los fenómenos físicos que se producen durante el proceso de soldadura.

La invención tiene por objeto resolver todos estos problemas gracias a un nuevo procedimiento que permite controlar automáticamente el desplazamiento del bastidor móvil con el fin de realizar la soldadura en las mejores condiciones teniendo en cuenta, no sólo las características estructurales y dimensionales de las piezas que hay que soldar sino también los valores reales, a cada instante, de los parámetros eléctricos de soldadura.

Además, la invención permite controlar las posiciones y los movimientos relativos de las piezas que hay que soldar, no sólo durante la fase de chispas sino también durante el forjado e incluso, después del forjado.

En efecto, la invención permite también, mediante el control de la posición de las mordazas, controlar las condiciones óptimas para la solidificación de la soldadura, el cepillado y el recocido de ésta.

Hay que tener en cuenta, también, que el procedimiento según la invención es particularmente ventajosa para las instalaciones de producción en línea continua de bandas metálicas que requieren la soldadura a tope de bandas enrolladas cuyas características pueden variar en función del programa de fabricación.

En efecto, en tales instalaciones, una rotura de la soldadura, por ejemplo durante el laminado, implica una parada de producción económicamente perjudicial. Por lo tanto es particularmente interesante, gracias a la invención, mejorar la calidad de la soldadura adaptando automáticamente las condiciones de la soldadura a las características de las chapas que hay que soldar.

Por otro lado, la realización de la soldadura entre dos bandas sucesivas requiere el bloqueo del desplazamiento. En las instalaciones en línea continua, es por lo tanto necesario proporcionar acumuladores de grandes dimensiones para proseguir el desplazamiento en las otras secciones de la línea durante el tiempo necesario para la soldadura.

Las disposiciones según la invención permiten reducir el tiempo de un ciclo de soldadura y, por lo tanto disminuir la importancia de los acumuladores necesarios.

La invención se refiere por lo tanto, de una manera general, a una procedimiento de control del proceso de soldadura a tope, por chispas, de dos piezas metálicas dispuestas una tras otra a lo largo de un eje longitudinal de desplazamiento, en una maquina de soldadura del tipo que comprende dos pares de mordazas de sujeción montadas respectivamente sobre un bastidor fijo y un bastidor móvil desplazable con respecto al bastidor fijo, medios eléctricos de soldadura que comprenden una fuente de corriente eléctrica que tiene dos polos conectados, respectivamente, a dos pares de mordazas de sujeción, medios de mando de la sujeción de los dos pares de mordazas, respectivamente cerca de un extremo de atrás, en el sentido del desplazamiento, de una primera pieza y cerca de un extremo de delante de una segunda pieza, y medios de mando del desplazamiento longitudinal del bastidor móvil con respecto al bastidor fijo, para poner en contacto dicho extremo de atrás y de delante de las dos piezas y el paso de una corriente eléctrica con una tensión (U) y una intensidad de soldadura (1), el procedimiento de soldadura se realiza en dos fases sucesivas, respectivamente una primera fase de chispas por el calentamiento de los extremos en contacto a una temperatura de soldadura para producir una serie de micro contactos eléctricos con proyección de chispas a lo largo de dichos extremos, y una segunda fase de forjado con interpenetración de los extremos calentados sobre una longitud de forjado, procedimiento en el que se determina a cada instante el valor de un conjunto de parámetros eléctricos que constan al menos de la tensión (Us) y la intensidad (I s) de la corriente de soldadura.

Conforme a la invención, se determina a cada instante la posición del bastidor móvil con respecto al bastidor fijo y durante la primera fase de chipas, se somete en posición el desplazamiento del bastidor móvil hacia el bastidor fijo a la medición de al menos uno de los parámetros eléctricos de soldadura, controlando la velocidad de desplazamiento del bastidor móvil según una ley dinámica determinada con arreglo a las características estructurales y dimensionales de las piezas que hay que soldar, de manera que, de una parte, se aumenta la intensidad de la soldadura (ls) a medida que se eleva la temperatura, aumentando progresivamente la velocidad de aproximación y, de otra parte, se limita la velocidad de aproximación para evitar un cortocircuito.

Con este fin, y de manera especialmente ventajosa, se controla la velocidad de desplazamiento del bastidor móvil según una ley matemática que hace la suma de tres términos, respectivamente, un primer término correspondiente a una velocidad de base del bastidor móvil proporcional a la tensión de soldadura, un segundo término de limitación de la velocidad de desplazamiento en función de la evolución de la tensión de soldadura, para evitar un riesgo de cortocircuito y un tercer término obtenido por comparación del valor medido a cada instante de la intensidad de la corriente de soldadura con una intensidad de referencia que depende de las características de las piezas que hay que soldar, para aumentar dicha intensidad acelerando el desplazamiento a medida que aumenta la temperatura.

En un modo de realización preferente la ley de control de la velocidad de desplazamiento es de la forma: v (t) = VKUs + S (KUs -Up) + r f (Irel-Is) dt (1) en la que:

•

v (t) es la velocidad instantánea de la mordaza móvi

•

VKUs es una velocidad de base proporcional a la tensión de soldadura

•

S es un coeficiente de sensibilidad que permite modular la corrección de la velocidad

• K es la relación de transformación entre un circuito primario de alimentación y el circuito secundario de soldadura

•

Us es la tensión secundaria de soldadura, medida a cada instante

•

Up es la tensión primaria de alimentación

•

Is es el valor medido a cada instante de la intensidad de la corriente de soldadura

•

Irel es un valor de referencia de la intensidad de la corriente de soldadura, dependiente de las piezas que ay que soldar · r es una ganancia de regulación de la aceleración.

Según otra característica ventajosa, durante la segunda fase de forjado, se realiza una regulación de posición del desplazamiento del bastidor móvil de tal modo que manda hidráulicamente y sin riesgo de rebote, la parada progresiva del bastidor móvil después de la aproximación de las mordazas sobre la longitud del forjado.

Preferentemente, para el forjado, se manda, en un tiempo muy corto, la aproximación de las mordazas móviles hacia las mordazas fijas a una velocidad de desplazamiento controlada según una ley de variación continua que ' comprende una aceleración brusca seguida de una ralentización progresiva hasta la parada de las mordazas móviles en una posición correspondiente a una longitud de forjado predeterminada.

La invención también abarca un dispositivo para controlar el funcionamiento de una máquina de soldar por chispas que consta de: -medios de medición continua de un conjunto de parámetros eléctricos de soldadura que comprende por lo menos la tensión y la intensidad de la corriente de soldadura que pasa entre los dos pares de mordazas, -medios para medir, a cada instante, la posición relativa de las mordazas móviles con relación a las mordazas fijas,

-

medios de regulación de posición del desplazamiento del bastidor móvil a partir de por lo menos una de las mediciones efectuadas, con control en tiempo real de la velocidad de aproximación de los extremos de ambas piezas.

Los medios de desplazamiento del bastidor móvil con respecto al bastidor fijo comprenden al menos un gato hidráulico asociado con un circuito de alimentación, el funcionamiento de dicho gato está controlado por un órgano de regulación del flujo hidráulico controlado por una regulador de acuerdo con al menos una ley dinámica en función de la evolución del proceso de soldadura.

De manera particularmente ventajosa, el regulador consta de una unidad de cálculo en el cual se memoriza al menos una ley de desplazamiento relativo de las piezas que hay que soldar teniendo en cuenta las características estructurales y dimensionales de estas, dicha unidad de cálculo recibe las señales representativas, de una parte de la posición a cada instante del bastidor móvil con relación al bastidor fijo y, de otra parte, de la evolución en tiempo real de al menos uno de los parámetros eléctricos de soldadura.

En un modo de realización preferente, el regulador se asocia a dos bucles cerrados de regulación en cascada, respectivamente un bucle primario para regular la posición relativa del bastidor móvil y un bucle principal para establecer de una referencia de posición en función de la evolución de al menos uno de los parámetros eléctricos de soldadura según al menos una ley dinámica de desplazamiento memorizada en la unidad de cálculo.

Por otro lado, los medios de control de posición, según la invención, de los desplazamientos del bastidor móvil, permiten controlar las condiciones de solidificación de la soldadura, obtener una temperatura óptima para el cepillado e incluso realizar un recocido entre las mordazas al final del cepillado, para efectuar un post-tratamiento de la soldadura.

Sin embargo, la invención abarca también otras características ventajosas que aparecerán en la siguiente descripción de un modo de realización particular, dado a titulo de ejemplo y que se ilustra en los dibujos adjuntos. La figura 1 es una vista esquemática, en corte longitudinal, de una maquina de soldar por chispas. La figura 2 es un esquema del dispositivo de regulación numérico del mando del desplazamiento de las mordazas móviles. La figura 3 es un esquema analógico equivalente. La figura 4 representa un registro de los principales parámetros eléctricos de soldadura durante la fase de chispas. La figura 5 es un diagrama de espacio/tiempo que muestra el desplazamiento de las mordazas móviles durante la fase de forjado.

Sobre la figura 1 se representa, muy esquemáticamente, el conjunto de una máquina de soldar a tope por chispas que comprende un bastidor fijo 1 y un bastidor móvil l' entre los cuales se desplaza una banda metálica llevada por mesas de rodillos no representadas que definen un plano de desplazamiento sensiblemente horizontal.

Para mantener la continuidad del desplazamiento, el extremo de atrás, en el sentido del desplazamiento, de una primera banda A debe soldarse a tope sobre el extremo de delante de una segunda banda A'. Para este fin, se detiene el desplazamiento y las dos bandas se sitúan en la posición mostrada en la Figura 1.

En el modo de realización representado, el bastidor móvil l' es desplazable por translación y, a tal efecto, se lleva por los rodillos de suspensión 11 a los ejes horizontales y se guía lateralmente por los rodillos 11' a los ejes verticales, para deslizarse paralelamente al eje longitudinal de desplazamiento de las bandas A, A' , bajo la acción de dos gatos hidráulicos 12 cuyos cuerpos se fijan en el bastidor fijo 1 y cuya biela toma apoyo sobre el bastidor

móvil 1', dichos gatos se colocan de una y de otra parte de la banda y funcionan en sincronismo. Por supuesto, se

podria también utilizar un único gato colocado en el plano mediano longitudinal de la máquina.

Sobre el bastidor fijo 1 esta montada una pinza de sujeción que consta de un par de mordazas, respectivamente, una mordaza inferior 2a cuya parte superior está colocada sensiblemente en el plano horizontal P de deslizamiento de las bandas A, A' Y una mordaza superior 2b que se puede desplazar verticalmente bajo la acción de al menos un gato de sujeción 13. El gato 13 puede ser de simple efecto, la mordaza superior 2b se levanta por uno o dos gatos 14 que permiten mantener la pinza 2 abierta para el paso y la colocación de la banda A.

Del mismo modo, el bastidor móvil l' lleva una pinza 2' constituida por dos mordazas de sujeción accionados por los

gatos de sujeción 13' y de elevación 14'.

De una manera general, dicha máquina se puede incorporar a una instalación de tratamiento de bandas metálicas

que pasan, a lo largo del plano P, entre las mordazas de las dos pinzas 2,2', estas se mantienen abiertas durante el

funcionamiento normal, por los gatos 14, 14 '.

Cuando se deben soldar dos bandas sucesivas, se detiene en primer lugar el desplazamiento de la primera banda A y se aprieta la pinza 2 sobre la parte de atrás (a) de ésta, luego se corta un borde de atrás 3 perfectamente rectilíneo

por medio de una cizalla no representada.

Del mismo modo, se hace venir la segunda banda A' y, después de sujetar su parte de delante (a'), entre las mordazas de la pinza móvil 2 " se corta un borde de delante 3' perfectamente paralelo al borde de atrás 3 de la primera banda A.

Las dos bandas A, A' se sitúan con precisión para ajustar una distancia de inclinación, respectivamente e, e' entre cada borde cizallado 3, 3' Y el extremo de las mordazas de la pinza correspondiente 2, 2'. Las dos pinzas 2, 2' se aprietan entonces sobre las partes a, a' de las dos bandas A, A '. Este ajuste de la longitud de la inclinación, se puede realizar después del cizallamiento, por medio de una cuña calibrada, pero también se pueden cizallar simultáneamente ambas bandas y ajustar al mismo tiempo la inclinación, de la manera indicada en la patente francesa N o 2756504 mencionada anteriormente. Después del ajuste y la sujeción de las dos pinzas 2, 2', el gato 12 se alimenta con el fin de mandar el avance del bastidor móvil l' para ' poner en contacto los bordes opuestos 3, 3' de las dos bandas A, A' que se mantienen sujetas entre las pinzas 2,2'.

Las mordazas de las dos pinzas 2,2' se realizan en cobre conductor y se conectan a los dos polos de la fuente de corriente eléctrica 4. Las dos bandas A, A' se ponen así bajo tensión durante la fase de chispas que, de la manera indicada más arriba, causa el calentamiento a alta temperatura de los extremos en inclinación 30, 30' de las dos bandas, cerca de los dos bordes en contacto 3,3'.

De una manera general, la fuente de corriente eléctrica incluye un transformador 4 que tiene una primaria 41 conectada al sector y una secundaria 42 conectada a las mordazas de las dos pinzas 2, 2' respectivamente por un juego de barras 16,16'.

La invención puede aplicarse a cualquier máquina de soldadura por chispas, alimentada en corriente alternativa o continua. Sin embargo, como se verá mas adelante, una alimentación en corriente continua modulada, como la que

se describe en la patente US-6429398 de la misma sociedad, sería particularmente ventajosa para la aplicación de la invención.

En este caso, el transformador se asocia con un rectificador y con los medios para la modulación continua de la tensión aplicada entre las mordazas 2, 2', dependiendo de la naturaleza del metal y de las dimensiones de las piezas A, A' que hay que soldar.

Además, la estructura y el funcionamiento de dicha máquina de soldadura por chispas se describen en detalle en la patente francesa n° 2756504 a la que se puede hacer referencia, si es necesario.

Según la invención, se realiza una regulación de posición del desplazamiento del bastidor móvil de la manera representada esquemáticamente sobre las figuras 2 y 3.

En el modo de realización representado, el desplazamiento de la pinza móvil 2' con relación a la pinza fija 2 se manda por dos gatos hidráulicos 12a, 12b de doble efecto, alimentados a partir de una central hidráulica 51 por un circuito hidráulico 5 que comprende un órgano de regulación del caudal de alimentación de los gatos, como una servo-válvula 50 conectada con ambas cámaras de cada gato 12a, 12b por tuberias 52, 53 que tienen longitudes iguales con el fin de garantizar un desplazamiento en sincronismo de los dos gatos 12a, 12b.

Ambos gatos 12a, 12b se asocian, respectivamente, con dos sensores de posición 15a, 15b que emiten una señal representativa de la posición relativa, a cada instante, de las mordazas móviles 2' con relación a las mordazas fijas

2.

Así como se ha indicado, los dos pares de mordazas 2, 2' se unen respectivamente, por las barras conductoras 16, 16', a las dos terminales de un generador de potencia, como un transformador 4, que comprende un circuito primario 41 y un circuito secundario 42.

Un conjunto de sensores 6 miden los parámetros eléctricos del proceso de soldadura y, en particular, la intensidad 15 y la tensión U5 de la corriente eléctrica que pasa entre las mordazas 2, 2' Y la tensión de alimentación Up del generador de potencia 4.

Preferiblemente, la tensión de corriente de soldadura Us se mide directamente en las mordazas de soldadura 2, 2' por tomas fijadas sobre sus extremos y no sobre las barras conductoras 16, 16' de alimentación de potencia.

Como es sabido, la intensidad Is en el circuito de alimentación de las mordazas, se puede medir por medio de un transformador de intensidad 43.

Las señales de medición correspondientes, emitidas por los sensores 6, se fijan sobre un conjunto electrónico de control que forma un regulador 7 que comprende una unidad de cálculo 70 asociada con dos bucles imbricados de regulación, respectivamente un bucle cerrado primario 61 de regulación de posición y un bucle cerrado principal 62 para establecer una consigna de posición que tiene en cuenta el desarrollo del proceso de soldadura.

La unidad de cálculo 70 se programa para establecer, a partir de las señales de medición así recibidas y en función de las características de las piezas que deben soldarse, una consigna de velocidad que se incorpora para proporcionar una referencia de posición. Ésta se compara con la medición instantánea de posición proporcionada por el bucle primario 61 de tal modo que elabore, sobre la salida 71 del regulador, una señal de mando de la servoválvula 50 para el control de posición del desplazamiento de las mordazas móviles 2'.

Esta consigna de referencia de la velocidad se elabora de dos modos diferentes para cada fase del procedimiento, respectivamente de calentamiento y de forjado, con arreglo a las características estructurales y dimensionales de ambas piezas que hay que soldar A, A' las cuales se fijan, antes del comienzo de la soldadura, sobre una entrada 72 del regulador, ya sea manualmente, por medio de un teclado u otro medio a disposición del operador, ya sea desde otro ordenador de gestión de la producción, en particular en el caso de una instalación para el tratamiento continuo de bandas metálicas.

Las técnicas de regulación, en particular numéricas, son bien conocidas y no necesitan una descripción detallada. A título de ejemplo, la figura 3 muestra el equivalente analógico de un regulador 7 para la aplicación de la invención.

La alimentación eléctrica de las mordazas fijas 2 y móviles 2' se asegura, por lo general, por un transformador 4 que tiene un circuito primario 41 y un circuito secundario 42 con una relación de transformación K.

Como se indicó anteriormente, la invención se puede aplicar a una máquina alimentada en corriente alternativa o continua. Sin embargo, por el hecho de que la regulación se efectúa a partir de mediciones de los parámetros eléctricos, una alimentación en corriente continua modulada, del tipo descrito en la patente US-6429398 sería particularmente ventajosa porque permitiría eliminar la parte inductiva vinculada a la frecuencia de la red y, así, tomar en consideración únicamente las variaciones unidas al fenómeno de chispas, las mediciones que ya no son más parasitadas por los fenómenos de inductancia vinculados a la frecuencia de la red de alimentación.

Durante la fase de chispas, que sirve para calentar los extremos 30, 30' de las dos piezas, la tensión primaria de alimentación Up, la tensión secundaria de la corriente de soldadura Us y su intensidad Is se miden por un conjunto de sensores eléctricos 6 y las señales correspondientes son introducidos, por el bucle principal de regulación 62, en un regulador 7 en el que se fijan, por otro lado, las características estructurales y dimensionales de las piezas que hay que soldar.

La unidad de cálculo 70 esta programada de tal modo que elabore, a partir de estos datos, los distintos términos de la ley de desplazamiento que permiten establecer una consigna de referencia para el bucle primario de regulación de posición 61.

Así como se indicó, se ajustan en primer lugar, de modo conocido, las longitudes e, e' de las partes 30, 30' en inclinación de las dos bandas A, A', luego se manda la sujeción sobre las dos bandas de las mandíbulas que entonces se ponen bajo tensión. La servo-válvula 50 manda entonces la alimentación de los gatos 12 y el bastidor móvil comienza a desplazarse hacia el bastidor fijo 1 a una velocidad que, de una manera general, es proporcional a la tensión secundaria y puede entonces escribirse VKUs.

Este primer término de la ley de desplazamiento (1) se elabora por un amplificador 73 sobre el que se aplica la señal correspondiente a la tensión secundaria Us y que determina una velocidad de base VKUs para el desplazamiento del bastidor móvil.

En general, el valor instantáneo de la tensión secundario Us se comprende, de forma permanente, entre la tensión sin carga Uv y la tensión de cortocircuito Uo.

De hecho, en el momento del arranque, cuando las mordazas 2, 2' se tensan, los bordes enfrente 3, 3' de las dos bandas se separan y la tensión secundario Us es igual a la tensión en vacío Uv•

En cambio, cuando los bordes de las chapas 3, 3' se aplican sobre toda su longitud, se produce un cortocircuito.

Se tiene entonces, permanentemente:

(2)

Como se ha señalado, el principio de la soldadura por chispas consiste en acercar las chapas de manera que, teniendo en cuenta las irregularidades inevitables de los bordes cizallados 3, 3', se produce una serie de puentes de cortocircuito con proyección de chispas, que realizan el calentamiento de los extremos 30,30'.

Las chispas así expulsadas fuera de la zona de contacto consumen una parte de metal que se debe de compensar con el fin de mantener los bordes 3, 3' suficientemente en contacto para mantener la formación de los puentes de cortocircuito necesarios para el calentamiento. Por lo tanto es necesario mantener, durante la fase de chispas, una determinada velocidad de aproximación del bastidor móvil l' hacia el bastidor fijo 1.

Sin embargo, esta velocidad se debe también limitar para evitar una aplicación de uno sobre el otro de los dos bordes 3, 3', sobre toda su longitud, lo que provocaría un cortocircuito franco.

Según la invención, el regulador 7 manda la aproximación de las mordazas móviles 2' hacia las mordazas fijas 2 siguiendo una ley de desplazamiento que permite mantener un contacto exactamente suficiente para el calentamiento, evitando al mismo tiempo un cortocircuito total.

Este resultado se obtiene tomando como parámetro directivo la tensión de soldadura.

En efecto, si los bordes enfrente 3, 3' están demasiado distantes, el valor de la tensión secundaria Us se acerca al valor en vacío Uv y el calentamiento corre el peligro de ser insuficiente o, incluso, nulo. Por lo tanto, es necesario aumentar la velocidad de aproximación para mantener una distribución suficiente de los micro-contactos.

Contrariamente, si los bordes 3, 3' están demasiado próximos, la tensión secundaria Us se acerca a la tensión de cortocircuito Uo y es necesario ralentizar el desplazamiento de las mordazas móviles 2' antes del contacto completo.

Para eso, según el esquema de la figura 3, el valor de la tensión secundaria Us, multiplicado por la relación de transformación K, por ejemplo por medio de un amplificador 74, se compara con la tensión primaria Up en un comparador 74' que elabora una señal de corrección de la velocidad de desplazamiento, teniendo en cuenta un coeficiente de sensibilidad S permitiendo modular esta corrección con el fin de evitar movimientos bruscos.

Hay que tener en cuenta que, de este modo, se toma como referencia el valor de la tensión primaria Up y la regulación no corre el riesgo de ser influida por una variación del valor de la tensión de la red de alimentación.

Sin embargo, debido a la inercia térmica de las mordazas de sujeción 2, 2', las calorías producidas por los puentes de cortocircuito se evacuan, en parte, en la parte de atrás de los bordes en contacto y esta pérdida térmica es proporcional a la temperatura. Si la velocidad de aproximación sigue siendo constante durante las chispas, las chapas se calentarían entonces solamente a lo largo de los bordes en contacto 3, 3', Y las partes en inclinación 30, 30' no alcanzarían una temperatura suficiente para el efecto de forjado buscado.

Por lo tanto es necesario compensar estas pérdidas aumentando la potencia de calentamiento y, por consiguiente, la intensidad, a medida que se produzca la elevación de la temperatura, pero quedándose, sin embargo, al límite del cortocircuito.

Dado que, durante el calentamiento, se esfuerza por mantener sensiblemente constante la tensión secundaria Us que es igual al producto de la intensidad por la resistencia, este aumento de la intensidad y, por lo tanto, de la potencia del calor, se va a obtener, según la invención, aumentando la velocidad de aproximación de los bordes en contacto 3, 3', y, por lo tanto, el número de puntos de formación de chispas, lo que causa una disminución de la resistencia aparente de contacto de las dos chapas.

De una manera general, como la resistencia de contacto depende de la naturaleza y de las dimensiones de las piezas que hay que soldar, se puede, por ejemplo a partir de ensayos previos, fijar un perfil la variación de la intensidad en el curso de las chispas, definido por una intensidad de referencia Iref y una tasa de variación. Por diferencia con el valor instantáneo Is de la intensidad, se puede entonces calcular un término de aceleración que permita acercarse a la corriente que hay que alcanzar a cada instante.

En el modo de realización equivalente, ilustrada en la figura 3, la diferencia (Iref -Is) así medida se integra por un amplificador operacional 75 con una ganancia r que permite, de una parte, tener en cuenta la naturaleza de las piezas que hay que soldar y, de otra parte, modular el efecto del término de aceleración así obtenido sobre la variación global de la velocidad de desplazamiento.

En el curso de la fase de chispas, el regulador 7 elabora, por lo tanto, los tres términos de la ley de desplazamiento que permiten hacer variar la velocidad instantánea v(t) según la fórmula:

v(t) =VKUs+ S (KUs-Up) + rf(lref -Is)dt (1 )

en la que:

•

v (t) es la velocidad instantánea de la mordaza móvil

•

VKUses una velocidad de base proporcional a la tensión de soldadura

•

S es un coeficiente de sensibilidad que permite modular la corrección de velocidad

•

K es la relación de transformación entre el circuito primario de alimentación y el circuito secundario de soldadura

•

Us es la tensión secundaria de soldadura, medida a cada instante

•

Up es la tensión primaria de alimentación

•

Is es el valor medido a cada instante de la intensidad de la corriente de soldadura

•

Iref es un valor de referencia de la intensidad de la corriente de soldadura, dependiente de las piezas que hay que soldar

•

r es una ganancia de regulación.

Como se ha indicado, la figura 3 proporciona un equivalente analógico que permite analizar el principio de regulación pero es interesante utilizar una regulación numérica que permite realizar las mismas funciones siguiendo, preferentemente, la ley dinámica de desplazamiento (1) dada anteriormente.

Al comienzo, cuando los extremos 3, 3' de las dos chapas se separan, la tensión secundaria Us es igual a la tensión en vacío Uv, ella misma proporcional a la tensión primaria Up en la relación de transformación K.

Entonces, el regulador 7 determina una velocidad de base VKUs que se acelera progresivamente de acuerdo con el tercer término de la ecuación, con el fin de aumentar la energía de calentamiento, pero manteniendo la tensión secundaria Us sustancialmente constante o por lo menos, en un intervalo determinado, gracias al segundo término de la ecuación.

Preferentemente, el término aceleración interviene sólo después de una carrera de cebado para garantizar un calentamiento homogénea sobre toda la anchura de la banda.

Como lo muestra el esquema equivalente de la figura 3, las señales correspondientes a los tres términos de la ecuación (1), elaboradas del modo indicado anteriormente, son tratadas por un sumador 76 que emite una señal de control de la velocidad v(t).

Un integrador 77 permite elaborar la referencia de posición de la mordaza móvil 2' calculada en función de la velocidad instantánea v(t) así calculada y de la posición inicial yo de la mandíbula móvil 2', según la ecuación:

y = yo + Jv (t) (3)

Esta referencia de posición se fija sobre un comparador 71 que, por el bucle primario de regulación 61, recibe la señal de posición instantánea emitida por el o los captadores 15 y, siguiendo la ley dinámica de desplazamiento (1), elabora la señal de mando de la servo-válvula 50 con el fin de controlar el desplazamiento de las mordazas móviles 2' a la velocidad así determinada.

Como se ha señalado, las ganancias V, K, S, de los diferentes órganos del regulador 7, así como la intensidad de referencia Ire! se determinan, por ejemplo por medio de ensayos, dependiendo de las piezas que hay que soldar.

Sin embargo, el número de pruebas necesarias para cubrir una gama de producción pueden limitarse, ya que el sistema de regulación según la invención permite fácilmente optimizar los ajustes para otros formatos de chapas y para otros tipos de acero.

En efecto, dado que los parámetros de control de la regulación son de magnitudes eléctricas, se puede, a partir de los arreglos previstos para un cierto tipo de chapas, prever nuevos valores de referencia con arreglo a las características eléctricas del material que hay que soldar y lo mismo ocurre en caso de cambios dimensionales.

Debido a que se controla, a cada instante, los parámetros eléctricos que determinan el calentamiento, se puede realizar la soldadura en las mejores condicipnes, determinando, para cada caso, un perfil óptimo de variación de la velocidad de aproximación y, por lo tanto, de la intensidad de la soldadura. Es así posible reducir al mínimo el tiempo de las chispas sin afectar a la calidad de la soldadura.

A titulo de ejemplo, la figura 4 muestra la realización de una soldadura con un tiempo de chispas de aproximadamente 10 segundos.

La figura 4 es un diagrama doble que muestra las variaciones, en función del tiempo indicado en la abscisa, las tensiones indicadas en voltios sobre la escala de la izquierda y la intensidad de la soldadura indicada en Amperios sobre la escala de la derecha.

La curva (p) representa la variación de la tensión primaria Up que sigue siendo sensiblemente constante durante toda la fase de chispas y desciende brutalmente, debido al cortocircuito, cuando las chapas se aplican una hacia la otra para el forjado, es decir en los alrededores del duodécimo segundo.

La curva (s) representa la variación, en el curso del tiempo, el valor KUs de la tensión secundaria afectada del coeficiente de transformación y muestra que este valor sufre una cierta fluctuación debido a la inestabilidad relativa del fenómeno de chispas, pero varía, sin embargo, alrededor de un valor medio sustancialmente constante durante toda la fase de chispas, es decir, hasta el undécimo segundo.

La curva (i) representada por puntos espaciados sobre la figura 4, muestra que la intensidad secundaria Is aumenta mucho durante mas de la mitad del curso de chispas mientras que, como se acaba de ver, la tensión secundaria sigue siendo sensiblemente constante. Esto significa que se evitó bien el cortocircuito al acelerar el desplazamiento de las mordazas móviles con el fin de aumentar la potencia de calentamiento.

El sistema de regulación que se acaba de describir permite por lo tanto controlar la evolución de los parámetros eléctricos con el fin de obtener, en un tiempo óptimo, la temperatura deseable para el forjado.

En el momento del forjado, es decir al decimosegundo segundo, la intensidad aumenta brutalmente en el momento del cortocircuito luego disminuye y se anula con la tensión.

Sin embargo, después de la realización del curso del forjado, es preferible, como se verá más adelante, mantener una tensión débil entre las mordazas, con el fin de controlar la velocidad de enfriamiento de la zona afectada térmicamente hasta que el metal se solidifica.

Hay que tener en cuenta que el control en posición, según la invención, del bastidor móvil, permite además controlar el proceso de forjado.

En efecto, en la medida en que el calentamiento se controló perfectamente durante la fase de chispas, se puede determinar la cantidad de metal consumido durante esta fase y la longitud restante necesaria de inclinación para realizar el forjado, es decir la posición relativa de las mordazas móviles 2' con relación a las mordazas fijas 2, a partir de la cual podemos mandar la aproximación rápida de las mordazas fijas sobre el curso de forjado necesario para la interpenetración de las chapas en su parte calentada.

Un conmutador 63 situado aguas arriba del integrador 77 y mandado por el sensor de posición 15 permite, al final del trayecto previsto para las chispas, mandar una aceleración violenta, para el forjado, del bastidor móvil 1', de acuerdo con un perfil de variación de velocidad determinado por un generador 64.

Este perfil de variación de velocidad es del tipo representado, a título de ejemplo, sobre la figura 5 que muestra la variación, en función del tiempo indicado en la abscisa, de la posición de las mordazas móviles 2' indicada en ordenada.

Así como se indicó más arriba, el servomecanismo de posición del bastidor móvil 2' por medio del regulador 7 permite detener las chispas en el instante (t1) en una posición (Y1) del bastidor móvil para lo cual, después del consumo de metal en la fase de chispas, queda una longitud de inclinación por lo menos igual a la carrera de forjado necesaria.

A partir de ese instante (t1), el programa memorizado en el generador 64 determina una aceleración violenta del desplazamiento del bastidor móvil, seguida por un frenado progresivo con la parada del bastidor móvil en la posición (Y2) para lo que la velocidad de desplazamiento es nula.

Así, durante todo la trayectoria de forjado igual a la diferencia (Y1 -Y2), el desplazamiento de las mordazas móviles 2' se maneja por el cálculo en tiempo real de la consigna de posición de tal modo que siga una trayectoria espacio/tiempo del tipo representado sobre la figura 5.

Es así posible enviar en primer lugar el más grande flujo posible en el gato 12 para acelerar como máximo el desplazamiento de las mordazas móviles 2' y, a pesar de la gran inercia del bastidor móvil l' que puede tener una masa de 50 a 100 toneladas, realizar el forjado en un tiempo extremadamente corto (b -t1), por ejemplo 150 mil/segundos, frenando progresivamente el desplazamiento para conseguir exactamente la trayectoria de forjado (Y1 -Y2) deseada.

Este frenado progresivo y preciso permite evitar un inconveniente conocido de las máquinas, en las que el desplazamiento del bastidor móvil debe estar detenido por un tope mecánico que puede, por rebote, provocar un ligero movimiento de retroceso de la mordaza móvil, perjudicial para la calidad de la soldadura en el curso de la solidificación.

En la invención, por el contrario, el control en posición del desplazamiento del bastidor móvil desempeña el papel de un tope hidráulico con un efecto de amortiguación, evitando todo riesgo de rebote.

Además, el control simultáneo de la posición de la mordazas móviles y la evolución de los parámetros eléctricos permite controlar la distancia entre las mordazas móviles durante el tiempo necesario para la solidificación de la soldadura y, al mismo tiempo, hacer circular una corriente en cortocircuito con el fin de realizar, por efecto Joule, un enfriamiento controlado de la zona afectada térmicamente. La invención permite así obtener una soldadura de calidad óptima, en condiciones adaptadas al matiz del material que hay que soldar.

En caso de necesidad, un enfriamiento complementario por aspersión de aire permite obtener al final del ciclo, una temperatura óptima para la operación siguiente.

En efecto, este tipo de soldadura conduce a la formación de un burlete que debe de eliminarse por cepillado, por ejemplo de la manera descrita en la patente francesa n o 2756504 ya citada, y es interesante, por el enfriamiento controlado de la soldadura, alcanzar rápidamente una temperatura para la cual esta operación se realiza más fácil y más rápidamente.

Además, el dispositivo según la invención permite fácilmente controlar todos los desplazamientos del bastidor móvil mediante la aplicación de consignas características de las posiciones que debe ocupar la mordaza móvil para realizar ciertas fases particulares del ciclo de la máquina, cada posición se puede alcanzar desde la posición precedente mediante el control de una velocidad de desplazamiento programada, de acuerdo con la ecuación (3) anterior.

Por lo tanto, aunque la invención está prevista esencialmente para controlar los desplazamientos del bastidor móvil durante las fases de chispas y de forjado, tal control en posición puede también ser ventajoso para las otras fases del proceso de conexión de dos bandas sucesivas, siempre que sea necesario realizar un posicionamiento preciso de las mordazas de sujeción 2, 2' Y de las dos bandas, por ejemplo para el cizallamiento de sus extremos, el ajuste de las longitudes de inclinación y el cepillado del cordón de soldadura.

En efecto, como se indicó más arriba, las distancias de inclinación e, e' deben de ser limitadas y ser simplemente suficientes para permitir las chispas y el forjado. El control en posición del bastidor móvil permite, al final del ciclo de soldadura propiamente dicho, retirar las mordazas móviles de la distancia exactamente necesaria para el paso de la herramienta de cepillado que puede, ventajosamente, ser guiada sobre el bastidor fijo, del modo descrito en la patente FR-2756504 ya citada.

Pero resulta que la posibilidad de controlar, según la invención, los desplazamientos relativos de las mordazas de sujeción aún podría presentar otras ventajas.

Se sabe, en efecto, que es a veces deseable, después de la soldadura de dos bandas sucesivas, someter la zona afectada térmicamente a un tratamiento térmico como puede ser un recocido.

Este es el caso, en particular, de algunas aleaciones que presentan riesgos de fragilidad, como los aceros con alto contenido en carbono o en silicio, magnesio, etc.

Además, algunos aceros de muy alto límite de elasticidad, en particular los aceros denominados "TRIP", requieren tal tratamiento.

Hasta ahora, cuando se deseaba realizar un recocido de la soldadura, la máquina de soldar debía de ser asociada con un dispositivo anexo que consiste, por ejemplo, en un horno eléctrico de inducción. Tal disposición acarrea una inversión significativa y, además, necesita la transferencia, después de la soldadura, de la parte soldada, en este horno a inducción que se coloca sobre el trayecto de la banda, a una cierta distancia aguas abajo de la máquina de soldar.

En una planta de tratamiento en línea, es necesario por lo tanto, después de la soldadura y del cepillado, usar los medios de mando del desplazamiento de la banda para hacer avanzar la zona soldada hasta el horno, luego detener de nuevo el desplazamiento y proceder al tratamiento térmico. El tiempo global de parada de la banda se aumenta por lo tanto considerablemente y puede incluso ser duplicado, el tiempo del recocido es, prácticamente, del mismo orden que el tiempo necesario para la soldadura.

Ahora bien, resulta que, gracias a la invención, sería posible evitar tales desplazamientos de la banda y, por consiguiente, mejorar la productividad de la instalación realizando el tratamiento de recocido en el interior mismo de la máquina de soldar, lo que permite, de una parte, ahorrar el horno y, por otra parte, reducir considerablemente el tiempo de parada de la banda.

Se constató en efecto que, gracias a la potencia eléctrica instalada en la máquina para la soldadura y a la posibilidad de controlar el enfriamiento como se ha descrito anteriormente, sería posible realizar un tratamiento de recocido eficaz de la zona soldada, el calentamiento necesario se produce por el efecto Joule haciendo pasar la potencia eléctrica, en corto-circuito, en la banda, a través de las mordazas.

Para obtener una elevación de la temperatura lo suficientemente importante y rápida de la zona soldada es necesario, sin embargo, alejar lo mas posible de ésta las dos mordazas que sirven para transmitir la corriente, pero son unas piezas macizas susceptibles de absorber una parte importante del calor producido. El control de posición, según la invención, permite realizar tal operación cada vez que la naturaleza del metal soldado justifica un posttratamiento de recocido. La invención por lo tanto permite añadir un ciclo de recocido a las fases de chispas, de forjado y de cepillado descritas anteriormente.

Como se indica en la patente FR-2756504 ya citada, durante el cepillado, los dos pares de mordazas son apretadas de tal modo que mantengan la zona soldada, pero es ventajoso que la herramienta de cepillado sea guiada sobre el bastidor fijo, la soldadura está, por lo tanto, muy cerca de la mordaza fija.

Al la salida del cepillado, por lo tanto, se aflojan las mordazas fijas, dejando apretadas las mordazas móviles y se retira el bastidor móvil a una distancia que corresponde a cerca de la mitad del valor de la apertura máxima de la máquina. La parte soldada, que se extrae hacia atrás por las mordazas móviles, se aparta por lo tanto a esta distancia de las mordazas fijas.

Se aprietan entonces las mordazas fijas 2a, 2b sobre la banda aguas arriba A encontrándose en esta posición y se aflojan las mordazas móviles 2'a, 2'b, luego se abre la máquina al máximo retrocediendo aún el bastidor móvil l' y se estrechan las mordazas móviles 2'a, 2'b sobre la banda aguas abajo A'. Se sitúa así la soldadura sensiblemente a la mitad de la distancia entre los dos pares de mordazas 2, 2' que entonces se abren al máximo, lo que permite limitar las pérdidas térmicas por conducción en las mordazas cuando éstas se alimentan para hacer pasar la corriente.

Se puede así realizar un recocido de la zona soldada que se calienta por efecto Joule de la corriente que fluye entre las mordazas, esta corriente se puede modular gracias a los dispositivos de control de la potencia eléctrica, cuya máquina se equipa necesariamente para el control de las chispas. Es así posible modular el efecto de la corriente en intensidad suministrada y en tiempo, teniendo en cuenta la naturaleza del metal soldado, con el fin de realizar el efecto de recocido deseado, por un calentamiento suficientemente intenso y rápido después de un enfriamiento controlado.

La invención permite entonces, sin modificación de la máquina y sin adición de un horno de inducción, efectuar un post-tratamiento de recocido de la soldadura cada vez que la naturaleza del metal lo justifique, añadiendo

simplement'a un ciclo de recocido a las operaciones de chispas, de forjado y de cepillado realizadas en una máquina convencional.

Hay que señalar, además, que esta secuencia adicional de recocido será aún más eficaz y más fácil de controlar si la máquina de soldadura está alimentada por una corriente continua modulable, como se describe en la patente US6429398 mencionada anteriormente. Una alimentación en corriente continua permite en efecto, entregar una potencia instantánea mucho más elevada que puede modularse fácilmente, por ejemplo por medio de un dispositivo por tiristores del tipo descrito en la patente anterior y permite así, por una parte calentar la zona soldada de manera casi instantcínea y, por otra parte de controlar el enfriamiento.

La invención permite así obtener una soldadura que tiene características óptimas para todas las operaciones siguientes y asegura el buen desenrollado de las bandas conectadas, e incluso durante una operación de laminado, en caso de que la máquina de soldadura equipe una línea de laminado continua.

Por supuesto, la invención no se limita a los detalles del modo de realización que se acaban de describir a titulo de simple ejemplo, sino que por el contrario cubre todas las alternativas o los perfeccionamientos que permanecen dentro del marco de protección definido por las reivindicaciones.

Por ejemplo, si es ventajoso utilizar una regulación numérica siguiendo la ley de desplazamiento indicada anteriormente se podría, obviamente, definir otras leyes de desplazamiento adaptadas, por ejemplo, a determinados tipos de materiales. Se podría también utilizar otros medios de regulación, por ejemplo una regulación analógica del tipo indicado esquemáticamente, por equivalencia, sobre la figura 3, el usuario puede escoger, para la aplicación de la invención, los componentes electrónicos o hidráulicos lo mejor adaptados para los tipos de máquinas utilizadas para la soldadura.

Además, la invención se ha descrito para el caso de bandas metálicas y para una máquina de soldadura del tipo descrito en la patente francesa n° 2756504 ya citada, pero es obvio que se puede aplicar a otras piezas que hay que soldar ya cualquier otro tipo de máquina de soldar por chispas con desplazamiento relativo uno hacia el otro de los extremos de las dos piezas que hay que soldar.

Los signos de referencia insertados después de las características técnicas mencionadas en las reivindicaciones, tienen como único objeto facilitar la comprensión de estas últimas y no limitan en ningún caso su alcance.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Procedimiento de control del proceso de soldadura a tope, por chispas, de dos piezas metálicas (A, A') dispuestas una tras otra a lo largo de un eje longitudinal de desplazamiento, en una máquina de soldadura del tipo que comprende, dos pares de mordazas de sujeción (2, 2') montadas respectivamente sobre un bastidor fijo (1) y un bastidor móvil (1') desplazable con relación al bastidor fijo, medios eléctricos de soldadura que comprenden una fuente de corriente eléctrica (4) que tiene dos polos conectados, respectivamente, a los dos pares de mordazas de sujeción, medios de mando (13, 13") de la sujeción de los dos pares de mordazas (2, 2") respectivamente cerca de un extremo de atrás (3), en el sentido del desplazamiento, de una primera pieza (A) y cerca de un extremo de delante (3") de una segunda pieza (A'), y medios de mando de un desplazamiento longitudinal del bastidor móvil con relación al bastidor fijo (1), para poner en contacto dicho extremo de atrás (3) y de delante (3') de las dos piezas (A, A') Y el paso de una corriente eléctrica con una tensión (U) y una intensidad de soldadura (1), el procedimiento de soldadura se realiza en dos fases sucesivas, respectivamente una primera fase de chispas para el calentamiento de los extremos en contacto (3, 3') a una temperatura de soldadura para la producción de una serie de micro contactos eléctricos con proyección de chispas a lo largo de dichos extremos, y una segunda fase de forjado con interpenetración de los extremos calentados sobre una longitud de fo~ado, procedimiento en el cual se determina a cada instante el valor de un conjunto de parámetros eléctricos que comprenden por lo menos la tensión (Us) y la intensidad (1 5) de la corriente de soldadura, caracterizado porque se determina a cada instante la posición del bastidor móvil (1") con relación al bastidor fijo (1) Y que, durante la primera fase de chispas, se somete en posición el desplazamiento del bastidor móvil (1 ') hacia el bastidor fijo (1) a la medición de por lo menos uno de los parámetros eléctricos de soldadura, controlando la velocidad de desplazamiento (v) del bastidor móvil (1 ') según una ley dinámica determinada con arreglo a las características estructurales y dimensionales de las piezas que hay que soldar (A, A'), de manera que, por un lado se aumenta la intensidad de la soldadura (1 5 ) a medida que se eleva la temperatura, aumentando progresivamente la velocidad de aproximación (v) y, por otro lado, se limita la velocidad de aproximación (v) para evitar un cortocircuito.

2. 2.

   Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizada porque, durante la fase de chispas, se controla la velocidad (v) de desplazamiento del bastidor móvil (1") según una ley matemática que hace la suma de tres términos, respectivamente, un primer término correspondiente a una velocidad de base del bastidor móvil proporcional a la tensión de soldadura (Us), un segundo término de limitación de la velocidad de desplazamiento (v) en función de la evolución de la tensión de soldadura (Us), para evitar un riesgo de cortocircuito y un tercer término obtenido por comparación del valor medido a cada instante de la intensidad (15) de la corriente de soldadura con una intensidad de referencia (Irel) que depende de las características de las piezas que hay que soldar (A, A"), para aumentar dicha intensidad (1 5 ) acelerando el desplazamiento a medida que aumenta la temperatura.

3. 3.

   Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque, la ley de control de la velocidad de desplazamiento es de la forma,

   v(t) =VKUs+ S (KUs-Up) + rJ(lrel -Is)dt (1 ) en la que:

   •

   v (t) es la velocidad instantánea de la mordaza móvil

   •

   VKUs es una velocidad de base proporcional a la tensión de soldadura

   •

   S es un coeficiente de sensibilidad que permite modular la corrección de la velocidad

   •

   K es la relación de transformación entre el circuito primario de alimentación y el circuito secundario de soldadura

   •

   Us es la tensión secundaria de soldadura, medida a cada instante

   •

   Up es la tensión primaria de alimentación

   •

   Is es el valor medido a cada instante de la intensidad de la corriente de soldadura

   •

   Irel es un valor de referencia de la intensidad de la corriente de soldadura, dependiente de las piezas que hay que soldar

   •

   r es una ganancia de regulación de la aceleración.

4. 4.

   Procedimiento de control según una de la reivindicaciones 1,2,3, caracterizado porque, durante la segunda fase de forjado, se realiza una regulación de posición del desplazamiento del bastidor móvil (1") de tal modo que manda hidráulicamente y sin riesgo de rebote, la parada del bastidor móvil (1") después de la aproximación de las mordazas (2, 2") sobre la longitud del forjado.

5. 5.

   Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque, para la segunda fase de forjado, se manda, en un tiempo muy corto, la aproximación de las mordazas móviles (2 ') hacia las mordazas fijas (2) sobre un recorrido determinado y a una velocidad de desplazamiento (v) controlada según una ley de variación continua que comprende una aceleración brusca seguida por una ralentización progresiva hasta la parada de las mordazas móviles (2') en una posición correspondiente a una longitud de forjado predeterminada.

6. 6.

   Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque, se controla la distancia entre las mordazas después de la fase de forjado, de tal modo que evite toda solicitación de la soldadura durante el tiempo de solidificación del metal y que, al mismo tiempo, se hace circular entre las mordazas, respectivamente fijas (2) y móviles (2'), fijadas en las dos piezas soldadas (A, A ') una corriente eléctrica susceptible de controlar, por efecto Joule, la velocidad de enfriamiento de la zona afectada térmicamente hasta la solidificación completa de ésta.

7. 7.

   Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque, después de la solidificación de la zona afectada térmicamente, esta se enfría por inyección de aire hasta una temperatura óptima para un cepillado de la soldadura.

8. 8.

   Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque,

   después del cepillado de la soldadura, se apartan las mordazas móviles a una distancia máxima de las mordazas fijas, al colocar la soldadura sensiblemente a igual distancia de los dos pares de mordazas y se hace pasar entre las mordazas una corriente eléctrica modulada de tal modo que realice, por efecto Joule, un recocido de la zona soldada, seguido por un enfriamiento controlado.

9. 9.

   El procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque, después del cepillado de la soldadura, se aflojan las mordazas fijas (2) manteniendo apretadas las mordazas móviles (2') apartando el bastidor móvil (1 ') de la mitad aproximadamente de la distancia máxima posible con relación al bastidor fijo (1) implicando la zona soldada, se aprietan las mordazas fijas (2) y se aflojan las mordazas móviles, se aparta el bastidor móvil (1') hasta la distancia máxima posible con relación al bastidor fijo (1), se aprietan la mordazas móviles (2') y se hace pasar entre los dos pares de mordazas (2, 2') así ajustadas sobre las piezas soldadas (A, A ') una corriente eléctrica modulada de tal modo que realice un recocido de la zona soldada.

10. 10.

    Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, los dos pares de mordazas (2, 2") se alimentan en corriente continua bajo una tensión modulada de manera continua.

11. 11.

    Dispositivo para la realización del procedimiento de control de la soldadura según una de las reivindicaciones precedentes, que comprende:

    • los medios (6) de medición continua de un conjunto de parámetros eléctricos de soldadura que comprenden por lo menos la tensión (U 5) y la intensidad (1 5) de la corriente de soldadura que pasa entre los dos pares de mordazas (2, 2')

    caracterizado porque dicho dispositivo comprende además:

    •

    los medios (15) para medir, a cada instante, la posición relativa de las mordazas móviles con relación a las mordazas fijas,

    •

    los medios (50, 7) de regulación de posición del desplazamiento del bastidor móvil (1 ') a partir de por lo menos una de las mediciones efectuadas, con control en tiempo real de la velocidad (v) de aproximación de las mordazas (2 , 2') de sujeción de las dos piezas (A, A').

12. 12.

    Dispositivo de control según la reivindicación 11, en el cual los medios de desplazamiento del bastidor móvil con relación al bastidor fijo comprenden al menos un gato hidráulico (12) asociado con un circuito de alimentación (5), caracterizado porque, los medios de regulación comprenden por lo menos una servo-válvula hidráulica (50) de control de la alimentación hidráulica de los medios (12) de mando del desplazamiento del bastidor móvil (1') según por lo menos una ley dinámica, con arreglo a la evolución del proceso de soldadura.

13. 13.

    Dispositivo de control según la reivindicación 12, caracterizado porque, el regulador (7) consta de una unidad de cálculo (70) en la que se memoriza al menos una ley de desplazamiento relativo de las piezas que hay que soldar (A, A ') teniendo en cuenta las características estructurales y dimensionales de las mismas, dicha unidad de cálculo (70) recibe las señales representativas, por un lado de la posición en cada

    instante del bastidor móvil (1') con respecto al bastidor fijo (1) y, por otro lada, de la evolución en tiempo real de por lo menos uno de los parámetros eléctricos de soldadura (Us, 15),
14. 14. Dispositivo de control según la reivindicación 13,

    5 caracterizado porque, el regulador (7) se asocia a dos bucles cerrados de regulación en cascada, respectivamente un bucle primario (61) de regulación de la positrón relativa del bastidor móvil (1") y un bucle principal (62) de establecimiento de una referencia de posición en función de la evolución de al menos uno de los parámetros eléctricos de soldadura (Us, 15) según al menos una ley dinámica de desplazamiento memorizada en la unidad de cálculo (70).
15. 15. Dispositivo de control según una de las reivindicaciones 11a 14, caracterizado porque, la máquina de soldadura se alimenta en corriente eléctrica continua a partir de la red por un transformador (4) asociado con un rectificador y con medios de modulación continua de la tensión aplicada entre las dos pares de

    15 mordazas (2, 2') con arreglo a la naturaleza del metal y a las dimensiones de las bandas (A, A ') que hay que soldar.