FR2480964A1 - Procede et dispositif de commande automatique d'une soudeuse par points en fonction d'un controle des soudures pendant leur execution - Google Patents

Abstract

L'INVENTION UTILISE L'EMISSION D'UN RAYONNEMENT INFRAROUGE PAR LE FOND D'UN TROU PERCE DANS UNE POINTE D'ELECTRODE 31 POUR FAIRE VARIER SI NECESSAIRE LA PUISSANCE ELECTRIQUE DE SOUDAGE PENDANT LA REALISATION DU POINT DE SOUDURE. LE FOND DU TROU EST SITUE PRES DE LA FACE DE CONTACT DE LA POINTE AVEC LES TOLES 32, 33 A SOUDER ET IL EST RELIE PAR UN FAISCEAU 35 DE FIBRES OPTIQUES FLEXIBLES A UN DETECTEUR A INFRAROUGE 36. CE DETECTEUR FOURNIT UN SIGNAL UTILISE PAR UN MONTAGE ELECTRONIQUE POUR LA COMMANDE DU DISPOSITIF CONVENTIONNEL D'ALIMENTATION ET DE COMMANDE, A IGNITRONS PAR EXEMPLE, DE LA SOUDEUSE PAR POINTS.

Description

La présente invention concerne le réglage de la puissance et de la durée de soudage pendant l'exécution d'un point de soudure par soudage électrique par résistance, avec utilisation d'un captage de température par détection du rayonnement infrarouge.

Dans le soudage par points, deux pinces métalliques, deux tôles 11 et 12 par exemple, voir la figure 1, sont assemblées par fusion locale d'une zone 13 sous une température et une pression élevées. La haute température est obtenue par le passage d'un courant électrique momentanément d'intensité élevée à travers les pièces. Ce courant est produit par l'application d'une faible tension par deux électrodes, 14 et 15, habituellement de cuivre. Les pièces sont placées entre les pointes 16 et 17 des électrodes et ces dernières sont ensuite approchées mutuellement pour qu'elles appliquent simul tanément la tension électrique et la pression mécanique aux pièces à assembler.

La pression, la tension, la durée de soudage et d'autres variables encore peuvent etre réglées par le soudeur, à l'aide d'organes de réglage sur le tableau de commande de la machine à souder.

Une fois ajustés pour l'exécution d'une soudure (point de soudure) ayant les caractéristiques désirées, ces organes de réglage restent à la même position s'il faut exécuter une série de soudures identiques, comme c'est généralement le cas dans une opération de production.

Or, les soudures d'une telle série présentent néanmoins des propriétés différentes dans la plupart des cas. De nombreuses soudures inacceptables sont formées parce que l'intensité du courant ou la pression est trop faible. Ces soudures sont généralement entremêlées avec à la fois des soudures normales et des soudures surchauffées pendant leur exécution. Ces dernières sont indésirables parce qu'elles n'ont pas la résistance ou l'aspect requis, accélèrent l'usure des pointes d'électrode et gâchent de l'énergie électrique.

Les soudures exécutées sous une trop faible pression sont la conséquence de gauchissements ou de bombements des tales ou autres pièces, lesquelles sont de ce fait insuffisamment pressées l'une contre l'autre par les électrodes.

Les soudures à sous-intensité et les soudures sur chauffées ont toute une série de causes possibles.

Variations de qualité et de propreté des tôles,
Détérioration progressive (aplatissement corrosion; des @@@@ d'électrode;
Variations de température ou de débit de l'eau de refroidissement circulant dans les pointes;
Pré chauffage des tales par des soudures adjacentes faites nrecédemt- ment;
Shuntage ou dérivation d'une partie de la puissance électrique par des soudures adjacentes faites précédemment;
Variation dans la fonction de "source froide" ou dissipateur de chaleur de soudure des tôles, suivant que la soudure a été faite dans la partie centrale des tôles ou près d'un bord ou d'un argile;; ou encore
La formation, pour une raison quelconque, d'étincelles privant la soudure d'importantes quantités d'énergie, par exemple par suite de pressions trop faibles, de corrosion ou d'un soudage au bord des tôles .

Il est un fait accepté dans l'industrie de La soudure que ces variations se produisent effectivement. Cependant, il e moins facile de tenter de mattriser toutes ces variables que d'siou- ter un certain nombre de soudures sur chaque paire de pièces à assembler. La solution la plus économique consiste ainsi à spdc-fiet qu'un certain pourcentage de soudures supplémentaires soit prés, en plus du nombre de soudures qu'il faudrait si toutes les soudures étaient parfaites.Le supplément varie avec les conditions de soudage et la qualité demandée; il est généralement compris entre 30 et l#%
Il n'empêche que les soudures supplémentaire ont coûteuses en énergie, usure du matériel, remplacement des électrodes et main-d'oeuvre.

Différentes méthodes ont déjà été essayées pour mieux mattriser le processus de soudage par points mais aucune d'elles ne s'est réellement répandue parce qu'elles sont soit trop coutellses soit inefficaces.

Selon une méthode, la quantité d'énergie électrique appliquée à chaque soudure est "dosée" de manière que chaque soudure reçoit la même quantité d'énergie, quelles que soient les variations possibles de la résistance au passage du courant électrique. Ainsi, une soudure qui "tire" un faible courant est chauffée pendant une durée plus longue. Ce procédé utilise le fait que la quantité de chaleur produite dépend du produit de l'intensité du courant (au carré) et du temps. Un courant de faible intensité appliqué pendant une longue durée apporterait donc la même quantité de chaleur qu'un courant de forte intensité appliqué pendant peu de temps.Toutefois, cela n'est valable que pour une plage limitée d'intensites. En effet, un courant de 1 ampère appliqué pendant longtemps ne produit pas la même soudure qu'un courant de 10 000 ampères appliqué pendant 1 s.

Cela provient de ce que, dans les soudures à faible intensité, le taux ou la vitesse de chauffage ne suffit pas pour vaincre l'effet de refroidissement des pointes d'électrode et des parties environnantes des tôles. Au-dessous d'une certaine intensité, la zone à souder n'atteint jamais la température de fusion.

On a également proposé d'autres appareils pour contrer la qualité de soudures mais ces appareils sont utilisés à des fins d'évaluation et non pas pour le contrOle des soudures individuelles.

lis mettent an oeuvre des procédés d'examen "après coup" qui indiquent que certains réglages doivent être effectués. L'un de ces procédés est du type faisant appel à la dilatation thermique et utilisant un détecteur de pression sensible qui contrôle la quantité et la vitesse de dilatation thermique pendant l'exécution de la soudure. D'autres procédés font appel à des émissions acoustiques qui se produisent au cours de changements mécaniques durant l'exécution de la soudure.

ta transmission d'énergie ultrasonore par chaque soudure, pendant ou après l'exécution, est utilisée par un autre procédé d'évaluation.

Comme déjà indiqué, aucun de ces procédés n'est appliqué à grande échelle.

Le concept central de l'invention est que, perce que la soudure est formée comme un résultat direct du chauffage, il faut mesurer le chauffage et non pas une autre grandeur. Par conséquent, l'invention consiste essentiellement à observer la progression de la production de chaleur dans la soudure, fraction de seconde par fraction de seconde, et à déclencher une action correctrice automatique si la vitesse de chauffage est initialement trop faible ou élevée. t'invention empêche ainsi la réalisation de soudures méca niquement faibles, exécutées avec un courant d'une trop faible intensité, et elle évite également les effets destructeurs d'intensités de soudage trop fortes.

Le procédé selon l'invention utilise le fait que, pendant l'exécution d'une soudure, de l'énergie thermique est très rapidement transmise, par conduction, sur une faible distance à l'intérieur de la pointe d'électrode. La forte transmission de chaleur dans cette pointe est due à l'excellente conductivité thermique du cuivre dont elle est faite. Pendant une soudure normale, le cuivre se trouvant à une profondeur de 2 à 3 mm de la surface de contact à l'intérieur de la pointe atteint une température très élevée dans quelques centièmes d'une seconde. Si un trou est percé d'en haut ou par le coté de la pointe, de manière que le fond du trou se trouve à proximité de la surface de contact, ce fond emettra un intense rayonnement infrarouge presque immédiatement après le début de l'opération de soudage.Ce rayonnement peut être mesuré rapidement (dans quelques millièmes de seconde) par différents détecteurs de rayonnement infrarouge connus.

Pour mesurer le rayonnement infrarouge emis par le fond du trou dans la pointe d'électrode, un faisceau de fibres optiques flexibles est introduit par une extrémité dans le trou de la pointe, tandis que son autre extrémité est couplée optiquement à un détecteur d'infrarouge. De cette manière, ce détecteur produit un signal de sortie qui est proportionnel à la température de la soudure.

Ce signal est échantillonné à un moment présélectionné pendant le début de l'opération de soudage par un montage de commande.

Le montage de commande possède deux modes : un mode "essai" et un mode "automatique". Pendant le mode essai, une soudure d'essai est exécutée et le signal échantillonné du détecteur est mémorisé dans une mémoire de référence. La soudure est ensuite contrôlée par le soudeur selon un procédé conventionnel quelconque.

Si la soudure n'est pas satisfaisante pour les pièces à souder, le soudeur ajuste l'intensité ou le temps de soudage, ou les deux, et exécute une autre soudure d'essai. A chaque soudure d'essai, le signal du détecteur est échantillonné et mémorisé dans la mémoire de référence, avec effacement du signal précédemment mémorisé.

Lorsqu'une soudure satisfaisante est obtenue, le soudeur commute le montage de commande au mode automatique, avec maintien dans la mémoire de référence du signal du détecteur mémorisé en dernier.

Dans le mode automatique, le signal échantillonné du détecteur est comparé avec le dernier signal mémorisé du détecteur dans la mémoire de référence. Si le signal thermique échantillonné d'une soudure dans le mode automatique est plus bas ou plus haut que le signal dans la mémoire de référence, l'intensité de soudage est augmentée ou réduite et le soudage se poursuit au nouveau niveau de puissance. Lorsque la soudure est terminée, le montage de commande est automatiquement réarmé pour la soudure suivante.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plu sieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en élévation et partiellement en coupe montrant l'exécution d'un point de soudure sous tempéra- ture et pression élevées entre deux tales;
- la figure 2A est une coupe axiale d'une pointe d'électrode typique;
- les figures 2B et 2C sont des coupes axiales de pointes d'électrode modifiées selon l'invention;
- la figure 3 est une vue schématique montrant l'uti; lisation de la pointe d'électrode de la figure 2B;
- la figure 4 est une coupe axiale d'une électrode dont la pointe représentée sur la figure 2C peut faire partie;;
- la figure 4A est une vue de côté d'un système de détection à infrarouge conçu pour Outre utilisé avec une électrode comme celle de la figure 4;
- la figure 5 est un schéma synoptique d'un montage de commande selon l'invention;
- la figure 6 est un graphique montrant les caractéristiques thermiques de quatre soudures faites avec des vitesses de chauffage différentes;
- la figure 7 est un graphique montrant les caractéristiques thermiques de trois soudures ordinaires faites l'une après l'autre et à faible distance l'une de l'autre sur les mimes tales; et
- la figure 8 est un graphique montrant les caractéris tiques thermiques de trois soudures faites de la même manière que celles de la figure 7 mais avec utilisation du dispositif de contre et de commande selon l'invention.

Comme on peut le voir sur les dessins et en particulier sur les figures 2A, 2B et 2C, une pointe d'électrode typique 21 présente un trou 22, généralement un trou axial, pour Un jet d'eau de refroidissement. La figure 2B montre une pointe modifiée en ce sens qu'elle présente en plus un trou latéral 23 dont le fond est seulement situé à quelques millimètres de la face de contact de la pointe. Selon une variante représentée sur la figure 2C, la pointe d'électrode peut également être pourvue d'un trou 24 qui est concentrique au trou d'eau 22. Le trou 24 s'étend également jusqu'à quelques millimètres de la face de contact de la pointe d'électrode.Dans la plupart des cas et comme représenté, il suffit que les trous 23 et 24 aient un diamètre de quelques millimètres et leur extension doit être telle qu'il reste suffisamment de cuivre entre le fond du trou et la face de contact pour que la pointe d'électrode puisse résister à la pression élevée exercée sur elle pendant le soudage.

En raison du faible diamètre du trou, il est pratiquement impossible de monter un détecteur à infrarouge standard à l'intérieur de la pointe d'électrode. C'est pourquoi, selon une caractéristique de l'invention, le rayonnement infrarouge est "extrait" du trou et amené à un détecteur fixe par un faisceau de fibres optiques flexibles. La figure 3 en montre un mode de réalisation, avec utilisation d'une pointe d'électrode à trou latéral comme celle représentée sur la figure 2B. Cette pointe, désignée ici par 31, est représente à sa position de soudage en trait plein. A cette position, les ttles 32 et 33 à souder l'une à l'autre sont serrées entre la pointe d'électrode 31 et la pointe d'électrode antagoniste 34. La pointe 31 est en outre représentée, en traits mixtes, à sa position rétractée désignée par 31'. Un faisceau de fibres optiques flexibles 35 est fixé par une extrémité dans le trou latéral de la pointe d'élec- trode 31 et son autre extrémité est#couplée optiquement à un détecteur à infrarouge fixe 36.

Une deuxième méthode possible pour "extraire" le rayonnement infrarouge du trou et l'amener à un détecteur fixe est représentée sur la figure 4. Dans ce mode de réalisation, utilisant la pointe d'électrode représentée sur la figure 2C, un conduit optique rigide 43 dans la pointe 41 et dans l'électrode 42 dont la pointe fait partie transmet le rayonnement par un faisceau de fibres optiques flexibles (non représenté) à un détecteur à infrarouge -# (non représente) qui est monté au sommet du piston d'électrode. Le détecteur accompagne par conséquent les mouvements verticaux du piston. Le circuit de transmission optique est contenu dans le système de refroidissement à l'eau de l'électrode, d'où il sort en haut à travers un joint étanche à la pression.Plus prdoisément, de l'eau de refroidissement est amenée à un orifice d'entrée d'eau 44, d'où elle est guidée d travers l'électrode 42 et jusque dans la pointe 41 par un tube d'entrée d'eau 45. Le diamètre extérieur du tube d'entrée 45 est plus petit que le diamètre du trou d'eau dans la pointe, de sorte que l'eau peut retourner en remontant sur le côté extérieur du tube d'entrée pour sortir enfin par l'orifice 46.

A l'intérieur de l'électrode, les flèches en pointillé indiquent l'eau arrivant et les flèches en trait plein indiquent l'eau sortant.

te conduit optique rigide 43 passe à travers le tube d'entrée d'eau 45 et émerge à travers un joint 47 à désaccouplement rapide.

La figure 4A montre la conception d'un système de détection à infrarouge particulier, qui a été utilisé avec l'électrode représentée sur la figure 4. Une tête de détection 401 est montée sur le dessus du piston d'électrode par un collier 402 qui est fixé à l'électrode de soudage 403. Le conduit optique rigide 404 est contenu dans un fourreau 405 en acier inoxydable qui traverse l'accouplement rapide 406. Un raccord optique 407 relie le conduit optique rigide 404 à un faisceau de fibres optiques flexibles 408 qui est revêtu d'une gaine de chlorure de polyvinyle. t'extrémité libre du faisceau optique est serrée dans une monture 409 d'alignement des fibres, laquelle est montée sur une pièce 410 faisant office à la fois de support et d'écran de lumière.Le support-écran 410 est lui même fixé sur une cloison intérieure du boîtier 411 de la tête de détection, une paroi latérale du boîtier 411 ayant été retirée, dans la représentation de la figure 4A, pour montrer les éLéments intérieurs.

La monture 409 maintient l'extrémité libre du faisceau 408 de manière que le rayonnement arrivant par ce faisceau soit dirigé vers un détecteur à infrarouge 412 au sulfure de plomb.

Entre l'extrémité libre du faisceau de fibres 408 et le détecteur 412 se trouve le bord denté d'un disque interrupteur ou de découpage 413 qui est entraîné en rotation, par l'intermédiaire d'un moyeu 414, par un moteur 415. Aux bornes du détecteur 412 sont branchés des conducteurs 416 d'un câble de transmission de signal 419 qui passe par-dessus le support-écran 410 puis sous un deuxième écran de lumière 417 avant de sortir du boîtier 411 par une traversée serrecâble 418 dans une paroi latérale. L'écran de lumière 417, comme le support-écran 410, est fixé sur une cloison intérieure du boîtier 411 et coopère avec le support-écran 410 pour empêcher que de la lumière parasite pénétrant dans le boîtier 411 par la traversée serrecâble 418 n'atteigne le détecteur 412. Le câble de transmission de signal 419 mène au montage de commande décrit dans ce qui va suivre.

Bien que le matériau sensible du détecteur utilisé dans cet exemple soit du sulfure de plomb, l'homme de l'art comprendra que d'autres types de détecteur peuvent être utilisés également.

L'emploi dans cet exemple d'un disque de découpage est également connu aux spécialistes de la détection des rayonnements infrarouges comme un moyen pour éliminer les effets de la température ambiante sur le signal fourni par le détecteur. En réponse à un signal infrarouge, le dispositif représenté fournit un signal de détecteur découpé sous forme d'un signal de sortie électrique à courant alternatif, d'une fréquence qui est typiquement de 400 à 1000 Hz dans ce cas, suivant le découpeur utilisé.

Pour résumer le fonctionnement, pendant l'exécution d'une soudure, peu après le commencement du soudage, de la chaleur est transférée des surfaces de contact entre les tôles à la face supérieure de la tôle supérieure puis dans la pointe d'électrode supérieure. Un rayonnement infrarouge est de ce fait transmis par les fibres optiques à la tette de détection optique. A l'intérieur de cette tête, le rayonnement quitte les fibres et tombe sur le détecteur au sulfure de plomb après avoir été découpé par les dents du disque de découpage. Le rayonnement est ainsi transformé en un signal électrique alternatif qui peut ensuite être traité de façon normale, il étant en fin de compte transformé en un signal continu amplifié et filtré.Ce signal est utilisé par le circuit logique du montage de commande pour effectuer au besoin toute correction nécessaire de la puissance de soudage et pour couper la puissance Si nécessaire.

te montage de commande, représenté sur la figure 5 sous forme d'un schéma synoptique fonctionneh comprend un amplificateur-totalisateur d'entrée 501 qui reçoit à son entrée directe le signal filtré à courant continu délivré par la tête de détection,
La sortie de l'amplificateur 501 est appliquée à un interrupteur d'échantillonnage 502 à l'entrée d'un circuit d'échantillonnage et de maintien 503. La sortie de ce circuit est appliquée -à une mémoire de référence 504, laquelle est de préférence composée d'un convertisseur analogique-numérique > d'une mémoire numérique à semi-conducteurs et d'un convertisseur numérique-analogique.La tension analogique échantillonnée est mémorisée sous forme d'une valeur numérique, laquelle est reconvertie en une tension analogique par la mémoire de référence, ce qui évite les problèmes de dérive liés aux mémoires analogiques à longue durée de mémorisation. La tension de sortie analogique de la mémoire de référence est transmise au commutateur sélecteur de mode 505 qui, à la position "automatique", applique la tension de sortie à l'entrée inversée de l'amplificateur-totali- sateur 501.

La tension analogique échantillonnée fournie par le circuit d'échantillonnage et de maintien 503 est appliquée également à deux interrupteurs506, 507 qui sont branchés en série et qui, lorsqu'ils sont fermés tous deux, transmettent la tension échantillonnée à l'entrée directe d'un second amplificateur-totalisateur 508. L'interrupteur 506 a deux fonctions. Dans le mode essai, il est ouvert pour empêcher que la tension analogique échantillonné n'ait un effet quelconque sur l'opération de soudage. Dans le mode automatique, il est normalement fermé mais il peut être ouvert par l'actionnement du circuit de surets 509.Ce dernier reçoit à czn entrée le signal continu filtré fourni par la tête de détection. Si ce signal d'entrée n'atteint pas une valeur de seuil préiéglée dans une durée prédéterminée, le circuit de sûreté ouvre l'interrupteur 506 pour assurer qu'aucune action de commande ou de réglage ne soit effectuée et, en même temps, le soudeur est averti par un avertisseur 510 qu'un signal thermique bas a été reçu. Le circuit de sûreté 509 est automatiquement réarmé après chaque soudure.

L'interrupteur 507 est normalement ouvert mais il est fermé juste après l'ouverture de l'interrupteur 502, fournissant ainsi un signal de correction à l'amplificateur-totalisateur 508.

L'entrée inversée de ce dernier est reliée un potentiomètre 511 > ajustable manuellement, pour le réglage de l'intensité du courant de soudage, tandis que sa sortie est reliée par un interrupteur 512 à un élément de temporisation 513. L'interrupteur 512 est normalement ouvert mais il est fermé juste avant les passages par zéro du courant de soudage pour "échantillonner" la sortie de l'amplificateur 508 lequel est utilisé pour charger le condensateur dans 1 'élément de temporisation 513. L'interrupteur 512 s'ouvre ensuite, au moment du passage du courant de soudage par zéro, permettant ainsi à la tension aux bornes du condensateur de décroître.

Lorsque la tension de l'élément de temporisation 513 est descendue à un niveau prédéterminé, le générateur de puissance de soudage 514 est enclenché pour le reste de cette demi-alternance de puissance, ce qui a pour effet, de façon bien connue, l'allumage de l'un ou l'autre de deux ignitrons (non représentés), suivant qu'il s'agit d'une demi-alternance positive ou négative. La sortie du générateur de puissance de soudage est appliquée à un dispositif conventionnel d'alimentation en courant électrique de la machine à souder, contenant les ignitrons.

Le fonctionnement du système commence avec le sélecteur de mode à la position 'essai", de sorte que le seul signal qui entre dans l'amplificateur-totalisateur 501 est le signal thermique.

L'interrupteur de commande de soudage 516, représenté à l'entrée du dispositif d'alimentation 515, est à la position "marche" Cet interrupteur est prévu pour que le montage de commande pulses plus facilement être séparé électriquement de la machine à souder.

Un cycle de travail du montage de commande commence au début d'un soudage à l'entrée d'un signal thermique dans l'ampli ficateur-totalisateur 501. Ce signal thermique entre en même temps dans le circuit de strette 509 et est échantillonné à la fin de la durée d'échantillonnage. La durée d'échantillonnage est choisie et ajustée par l'opérateur à l'aide de deux commutateurs rotatifs (non représentés). Ces commutateurs déterminent la durée, en alternances du courant du secteur (dispositif d'alimentation de la machine à souder), au bout de laquelle le système doit "décider" s'il faut faire une correction de puissance ou non, lorsque le système est dans le mode automatique.La durée d'échantillonnage correspond à une petite partie de la durée de soudages juste assez longue pour que le signal thermique soit bien au-dessus de la valeur de seuil pendant l'exécution une soudure normale. Ea'interrupteur d'échantillonnage 502 est fermé pendant la durée d'échantillonnage et il s'ouvre ensuite automatiquement.

Au moment où l'interrupteur d'échantillonnage > 502 s'ouvre, la valeur du signal de l'amplificateur-totalisateur 501 est enregistrée par le circuit d'échantillonnage et de maintien 503 et est envoyée à la mémoire de référence 504, où elle est mémorisée sous forme d'une valeur numérique. Grâce à cette mémorisation sous forme numérique, elle reste indéfiniment dans eette mémoire; jusqu'à ce qu'elle soit remplacée par une nouvelle valeur ou jusqu'à ce que l'alimentation du système soit coupée.

Lorsque le sélecteur de mode 505 est à la position essai, le système produit seulement la mémorisation sous forme numérique de la tension échantillonnée. L'interrupteur 506 est ouvert et isole la partie d'échantillonnage de la partie de commande. Le soudage se poursuit normalement jusqu'à sa fin, déterminé par l'organe de réglage de la durée de soudage (non représenté) sur le dispositif d'alimentation et de commande 515 de la machine à souder.

Lorsqu'une nouvelle soudure est exdcutde, sous des conditions diffdrentes, une nouvelle valeur de tension échantillonnée est mémorisée dans la mémoire de référence numérique Ld, elle est retenue en vue de son utilisation ultérieure, si le soudeur décide que la soudure est satisfaisante et que le travail automatique peut commencer.

Dans le mode essai, la puissance de soudage est ajustée par le soudeur au moyen du potentiomètre 511 de réglage de l'intensité du courant de soudage. La tension de cet organe de réglage est la seule à entrer dans l'amplificateur-totalisateur 508 pendant le fonctionnement d'essai. Le potentiomètre 511 remplace organe de réglage de l'intensité sur le dispositif d'alimentation et de commande de la machine à souder, en rendant cet organe inopérant.

Cependant, le potentiomètre 511-agit exactement de la même manière en déterminant l'instant où, pendant chaque demi-alternance de l'alimentation, un ignitron doit s'allumer en vue de la fourniture de puissance électrique à la soudure. Lorsque la puissance de soudage doit être élevée, le potentiomètre 511 fournit une faible tension. De ce fait, le condensateur dans l'élément de temporisation 513 ne reçoit qu'une faible charge, de sorte que sa tension décroît plus rapidement à la valeur de seuil, ce qui allume plus têt l'ignitron.

La transmission de puissance est coupée au prochain passage par zéro du courant d'alimentation.

Il est supposé maintenant que le soudeur a produit une soudure satisfaisante, c'es#-à-dire un point de soudure qui a été exécuté sous des conditions appropriées (pointes d'électrode propres, bonne qualité des tôles, et ainsi de suite) et qui passe tout examen visuel, mécanique ou autre contrôle qu'il a choisi d'appliquer.

A cette soudure correspond un signal thermique qui doit être reproduit dans toutes les soudures consécutives, même si les conditions de soudage changent.

Le soudeur-commute alors le sélecteur de mode 505 à la position automatique. De ce fait, la tension de référence mémorisée sous forme numérique sera appliquée à î1amplificateur-tota- lisateur 501 au cours de l'exécution de chaque soudure suivante.

De même, l'interrupteur 506 sera fermé, à moins qu'un signal ne soit reçu du circuit de sûreté à la fin de la durée d'échantillonnage.

En outre, de nouvelles valeurs de référence sont empêchées d'entrer dans la mémoire 504 (par des moyens non représentés).

La valeur de référence entre dans l'amplificateurtotalisateur 501 comme une tension analogique négative constante "de polarisation qui est à superposer au signal thermique. Si une nouvelle soudure est faite et si elle produit le même signal thermique que la "bonne" soudure d'essai faite précedemment, le signal de sortie de l'amplificateur-totalisateur 501 passe par zéro exactement à la fin de la durée d'échantillonnage. A cet instant, l'interrupteur 502 s'ouvre et l'interrupteur 507 se ferme, un signal "zéro" passe par l'interrupteur 507 et la puissance de soudage reste à son niveau précédent.Par contre si la nouvelle soudure produit un signal thermique échantillonné plus bas, une tension correctrice est appliquée à l1amplificateur-totalisateur 508. Ld, cette tension correctrice est combinée avec la tension de réglage de l'intensité du courant de soudage, fournie par le potentiomètre 511, de manière à augmenter la puissance de soudage utilisée. Le résultat inverse est produit si le signal thermique à la fin de la durée d'dchantillonnage est plus haut que le signal de référence.

La grandeur de la variation de puissance pour un signal d'erreur donné dépend des réglages de gain des différents amplificateurs.

Après une correction, la soudure continue à un nouveau niveau de puissance, comme si le potentiomètre 511 de réglage de l'intensité du courant de soudage avait automatiquement et instantanément été ajuste à une nouvelle position. A la fin de la soudure3 le système revient automatiquement à la position de départ.

Il est important de noter que ce système ne mesure pas la température proprement dite de la soudure. Cependant, le signal de sortie du détecteur est en relation étroite avec la façon dont la température de la soudure monte et diminue pendant l'exé- cution de la soudure, au faible retard près qui est dtt au temps de transmission de la chaleur par conduction à travers l'épaisseur de métal entre la zone de soudage et le fond du trou dans la pointe d'électrode. La demanderesse a constaté que la montée et la décroissance du signal du détecteur sont reproductibles dans l'exécution de soudures identiques et qu'elles varient d'une soudure à l'autre pendant l'exécution de soudeur non identiques.La figure 6 représente plusieurs caractéristiques ou "histoires" thermiques typiques de soudures. Il s'agit de tracés fournis par un oscilloscope de signaux de sortie de détecteurs rectifiés ei amplifiés, en fonction du temps, en réponse au processus de chauffage et de refroidissement pendant l'exécution de quatre soudures typiques faites avec des réglages légèrement différents de la puissance de soudage.

Il ressort de la figure 6 que les différences entre les caractéristiques thermiques peuvent être décelées tSt dans l'opération de soudage, bien avant que les températures finales ne soient atteintes (dans cet oscillogramme, l'application de la puissance de soudage correspond à l'extrémité gauche des courbes). Un système électronique dispose donc de suffisamment de temps pour détecter les différences et déclencher une action correctrice pour que les températures finales soient sinon égales au moins plus proches les unes des autres. Cela est effectivement le résultat obtenu par la-mise en oeuvre de l'invention, où un changement instantané de la puissance de soudage est produit si, à un moment donné t8t dans l'opération de soudage, le signal thermique est supérieur ou inférieur à une valeur standard donnée.De plus, la durée du soudage est automatiquement raccourcie ou allongée jusqu'à ce que le signal thermique ait atteint une valeur de seuil prédéterminée. Cela a pour but de réduire les petites différences possibles des températures finales au cas où la correction de la puissance n'est pas entièrement efficace.

Les résultats obtenus sont représentés par les oscillogrammes des figures 7 et 8. La première montre les caractéristiques thermiques de trois soudures exécutées sous des conditions normales, sans le bénéfice de l'invention. La figure 8 montre les résultats du contrôle et de la commande automatiques les trois soudures ont été exécutées sous les mêmes conditions mais leurs caractéristiques thermiques apparaissent maintenant sous forme d'un tracé unique.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, la correction de la puissance s'effectue par une commande par déphasage de deux ignitrons de la machine à souder. L'allumage est sous contrôle du potentiomètre de réglage de l'intensité de soudage sur le tableau de commande. Cette façon de procéder est normalement appliquée en de nombreuses machines à souder où la puissance de soudage est variée par une variation de dure (d'aLlumage des ignitrons) au lieu d'un changement de l'amplitude d'une tension.

Dans le mode de réalisation préféré > le changement de la puissance de soudage est produit par un réglage automatique des signaux d'allumage envoyés aux ignitrons par l'organe de réglage de l'intensité de soudage. Toutefois, l'invention couvre tout moyen de variation automatique de la puissance électrique utilisée effectivement pour l'exécution de la soudure. Les spécialistes dans la concep- tion des dispositifs d'alimentation et de commande des machines à souder savent qu'il y a d'autres possibnlités, d cOté de la commande par déphasage. Ces autres possibilités sont bien entendu couvertes également par le procédé de captage thermique et de correction de puissance selon l'invention.

Claims (4)

REVEND I CATI ON S

1 - Procédé pour la commande automatique d'une soudeuse par points, caractérisé en ce qu'il consiste, pendant chaque soudure, c'est-à-dire pendant l'exécution de chaque point de soudure, à mesurer la température établie dans la pointe de l'une de deux électrodes de soudage et de produire, instant par instant, un signal thermique proportionnel à la température de la soudure instant par instant, à échantillonner ce signal thermique et à mémoriser sous forme numérique une valeur correspondant au signal thermique échantillonné produit par une bonne soudure et, ensuite, pendant chaque soudure suivante, à comparer le signal thermique avec un signal proportionnel à la valeur numérique mémorisée en vue de la production d'un signal de commande pour varier la puissance électrique de soudage de la soudeuse par points.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure de la température comprend la transmission par voie optique d'un rayonnement infrarouge depuis un trou dans la pointe d'électrode à un détecteur de rayonnement infrarouge.

3 - Dispositif de contre et de commande pour une soudeuse par points possédant deux électrodes de soudage dont les pointes sont amenées en contact avec du matériau å souder par une face de contact, pour la mise en oeuvre du procédé selon la reven-dication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un faisceau de fibres optiques flexibles, dont une extrémité est disposée dans un trou ménagé dans l'une des deux pointes d'électrode et s'étendant vers la face de contact de cette pointe d'électrodel un détecteur de rayonnement infrarouge placé à distance de cette pointe, l'autre extrémité du faisceau de fibres étant disposée de manière à diriger le rayonnement infrarouge émanant du fond du trou de la pointe d'électrode sur ce détecteur, le détecteur produisant un signal thermique proportionnel à la température, instant par instant, d'une soudure pendant son exécution, un dispositif pour sélectivement échantillonner ce signal thermique et mémoriser sous forme numérique une valeur correspondant au signal thermique échantillonné, ainsi qu'un dispositif pour sélectivement comparer le signal thermique avec un signal proportionnel à la valeur numérique mémorisée en vue de la production d'un signal de commande pour varier la puissance électrique de soudage de la soudeuse par points.

4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un sélecteur de mode pour faire fonc tionner, soit le dispositif pour sélectivement échantillonner et mémoriser sous forme numérique, soit le dispositif pour sélectivement comparer.