FR2499891A1 - Appareillage pour le controle et la programmation de pinces de soudure - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN APPAREILLAGE POUR LE CONTROLE ET LA PROGRAMMATION DE PINCES DE SOUDURE. SELON L'INVENTION, IL COMPREND, DANS UNE CASSETTE 10, UNE PLAQUE MERE 22, UNE CARTE UNITE CENTRALE DE TRAITEMENT 23, OU EST MONTE LE MICROCALCULATEUR QUI GERE TOUTES LES FONCTIONS, UNE CARTE MODULE STOCKAGE PROGRAMME 24 SUR LAQUELLE EST MONTEE LA MEMOIRE RAM CMOS NON VOLATILE DE TRAVAIL, UNE CARTE MODULE D'ENTREESORTIE 25 OU SONT MONTES LES OPTO-ISOLATEURS ET LE CIRCUIT DE GESTION DES ENTREES ET DES SORTIES DU ET VERS LE CHAMP, UNE CARTE PANNEAU CONTROLE PRINCIPAL OU EST MONTE LE CLAVIER ET L'AFFICHAGE ALPHANUMERIQUE ET UNE CARTE D'ALIMENTATION PRINCIPALE 26. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A L'AUTOMATISATION DE LA SOUDURE.

Description

i La présente invention a pour objet un appareillage

pour le contrôle et la programmation de pinces de soudure.

L'appareillage pour le contrôle de soudure adaptable selon l'invention est un dispositif programmable créé pour toutes les applications de soudure à résistance monophasée

sur une ou deux pinces commandées par un groupe d'interrup-

teurs statiques, généralement deux thyristors.

La caractéristique principale qui le distingue est sa modularité poussée aussi bien en matériel qu'en logiciel. Une telle caractéristique le rend extrêmement flexible et adaptable à toutes les exigences présentes et également futures; grâce à sa programmabilité, on peut en fait changer totalement les caractéristiques de soudure

en continuant à toujours utiliser le même dispositif.

L'appareillage proposé, dans sa configuration de base, c'est-à-dire sans l'insertion de cartes facultatives est fonctiannerement compatible avec la génération actuelle des commandes de soudure INDIMO, par rapport auxquelles

il présente des prestations supérieures, grâce à l'exploita-

tion de la possibilité offerte de l'emploi d'un micro-

calculateur. Avec cet appareillage, on peut faire varier l'angle d'amorçage des thyristorsen fonction de la tension du primaire du transformateur de soudure afin de maintenir constante l'énergie, garantissant une répétibilité

M d'installation ".

En fait, si la tension diminue (500 volts), le contrôle de soudure pourvoit à l'augmentation automatique de l'angle d'amorçage des thyristors afin de donner un courant supérieur, le tout, évidemment, dans certaines

limites.

A part cette caractéristique, il y en a beaucoup d'autres qui rendent le produit technologiquement avantageux

et dont la description sera donnée ci-après.

L'appareillage,comme on l'a déjà indiqué, peut être fourni en deux versions: la première de ces versions de base peut être programmée seulement en un mode, qui sera ci-après défini comme le "mode zéro": la seconde, la version avec carte ALU peut être programmée également dans

les modes 1, 2, 3 et 4.

Les détails principaux des divers modes de.

programmation et des prestations correspondantes seront donnés ci-après. Cet appareillage a la possibilité d'être programmé avec 16 programmes différents de soudure complètement indépendants et non liés au canal (ou pince). Un nombre si élevé de programmes est offert à l'utilisateur pour donner la flexibilité maximum dans la différenciation des points de soudure. Il est possible, par exemple, dans le cas o

l'on commande la pince d'un robot de soudure, de différen-

cier les points selon le nombre de tôles intéressées par la soudure, l'épaisseur des tôles et le type de tôle (traitée ou non); et en outre selon que les points sont d'une importance primordiale (devant donc être absolument tenus) ou d'une importance secondaire (on peut accepter un petit pourcentage de points qui ne sont pas totalement corrects). Si un point est d'une importance primordiale, il convient de le programmer en un mode différent de zéro avec des seuils étroits d'intervention sur une irrégularité de soudure, si un point est ordinaire il est probable qu'il

sera programmé en mode 0. Il y'a d'innombrables combinai-

sons et positions intermédiaires.

Il est ainsi possible d'exécuter une succession de points de soudure programmés de façon hétérogène, avec

seuils d'alarme hétérogènes; un seul point peut se diffé-

rencier d'un autre également simplement par un paramètre, d'o la nécessité de posséder un grand nombre de programmes de soudure. Il est évident que la version de base, bien que possédant la possibilité des 16 programmes de soudure, est moins flexible car elle permet le fonctionnement dans le

seul mode 0.

Parmi les 16 programmes de soudure, les 4 derniers ont la possibilité d'être programmés pour exécuter des cycles thermiques. Il est ainsi possible de faire exécuter des cycles de soudure, avec un maximum de 6 impulsions de forme variable chacune, pour travailler sur des matériaux

particuliers qui demandent un traitement semblable.

Dans ce cas, chaque impulsion est programmable indépendamment des autres dans les paramètres qui suivent cycles de soudure (temps chaud); cycles d'intervalle (temps froid); angle (énergie dissipe@; pente en montée ( <, positive) et en descente ( >, négative); avec des pentes positives égales à 0 automatiquement, le premier

cycle est amorcé à 870.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective de l'intérieur de l'appareillage; - la figure 2 est une vue de son panneau frontal; - la figure 3 donne un schéma-bloc général de l'appareillage; - les figures 4 à 12 donnent des mhémas-blocs de composants électroniques de l'appareillage; - la figure 13 donne un diagramme d'un cycle de soudure; - la figure 14 est un schéma électrique d'un transformateur de soudure; - la figure 15 est un diagramme de quantification d'une demi-onde; - la figure 16 donne un diagramme illustrant l'angle d'amorce et la relation entre le courant et la tension. L'appareillage se présente comme une cassette 10 composée d'un corps unique sur le côté antérieur duquel se trouve le panneau 11 (figure 2) pour un entretien guidé avec

l'opérateur, au moyen d'un clavier à affichagealphanumérique.

Le panneau de la figure 2 illustré à titre d'exemple et de façon simplifiée, comprend les éléments qui suivent: une série de touches numériques 12, une

série de touches de programmation 13, une touche d'instal-

lation 14, une série de déviateurs 15, une diode photo- -émettrice 16 indiquant la présence de la carte d'interface du programmateur, une diode photo-émettrice 17 de la présence de la carte ALU, une diode photoémettrice 18

d'installation, une diode photo-émettrice 19 de programma-

tion ou modification, une diode photo-émettrice 20 d'ex-

clusion de soudure, une diode photo-émettrice 21 d'exclu-

sion d'alarme. A travers le cache 22lest mis en évidence l'affichage alphanumérique. La fonction de chaque touche des diverses diodes photoémettrices sera comprise dans ce

qui suit en se référant au fonctionnement de l'appareil-

lage. Sur le côté arrière de la cassette 10 est monté le

connecteur principal pour liaison à la machine à souder.

Ce connecteur a été choisi à la base pour sa robustesse, pour le nombre élevé d'insertions et de désinsertions qu'il doit pouvoir supporter. ( > 10.000), pour la portée élevée des contacts (8A), pour la tension d'isolement (1.500 V) et il permet le remplacement rapide d'une commande 'en

mauvais état par une de réserve.

L'enveloppe mécanique 10, qui sert d'encadrement à toute l'électronique, est constituée de façon à permettre la dissipation maximale de la chaleur, pour rendre la meilleure possible la fiabilité électronique, et garantir

une qualité intrinsèque de robustesse.

La partie électronique de la configuration de base, fonctionnant selon le mode 0, est constituée de 6 cartes une plaque mère 22, sur laquelle sont insérées toutes les autres cartes; une carte CPU (unité centrale de traitement) 23, sur laquelle est monté le microcalculateur qui gère toutes les fonctions; une carte PSM (module stockage programme) 24, sur laquelle est montée la mémoire RAM CMOS

non volatile de travail; une carte IOM (module d'entrée/ -

sortie) 25 sur laquelle sont montés les opto-isolateurs et le circuit de gestion des entrées et des sorties de et vers le champ; une carte MCP (panneau principal de commande) (non illustrée sur la figure 1) sur laquelle est monté le clavier et la carte d'affichage alphanumérique; une carte

alimentateur MPS (alimentation principale en courant) 26.

Comme on l'a déjà indiqué, l'appareillage est en outre prédisposé à l'insertion de cartes faculatives qui en élargissent les prestations, le rendant plus intelligent, et permettant une meilleure répétabilité de la soudure lorsque varient les paramètres externes. En particulier, il est

possible d'insérer: une carte ALU (unité logique arithmé-

tique) 27, qui permet le fonctionnement selon les modes 1, 2, 3 et 4; une carte CI (interface calculateur) 28 qui permet la liaison en série avec un calculateur à distance, formant de la commande de soudure une unité intelligente

décentrée par rapport à un centre principal d'élaboration.

L'interface peut en outre permettre la liaison à une

imprimante, pour la documentation des alarmes, des program-

mes exécutés et de la programmation en général.

L'appareillage proposé présente les caractéris-

tiques particulières énoncées comme suit: 1) 16 programmes de soudure; 2) possibilité sur 4 programmes d'exécuter des cycles thermiques; 3) compensation de l'angle d'amorce lorsque varie la

tension de soudure; 4) insertion d'un programme, en alterna-

tive au premier cycle de soudure à 87 , à la pente en montée (<); possibilité de programmer la pente en descente (>); 5) gestion intelligente des alarmes concernant le groupe de soudure avec récupération éventuelle d'une situation anormale (si possible); 6) révélation des circonstances d'un emploi erroné; 7) autodiagnostics; 8) mémorisation dans une zone de mémoire non volatile de

"l'histoire" des alarmes, des mises en marcheetdesinstalla-

tions (botte noire); 9) 10 accès opto-isolés (1.500 volts d'isolement) à 24 volts de courant continu; 10) 10 sorties sur contacts libres de tension; 11) entretien guidé avec l'opérateur au moyen d'un clavier et d'un affichage alphanumérique; 12) prédisposition (connecteur) pour

diagnostics rapides; 13) essai automatique de l'installa-

tion; 14) conception matérielle-logicielle modulaire (avec insertion facultative de cartes, on obtient des prestations facultatives); 15) prédisposition à une substitution

rapide sans reprogrammation (carte PSM facile à extraire).

Nous décrirons maintenant les principes de fonctionnement de la commande de soudure. Le développement en sera effectué en partant d'un schéma-bloc général de

l'appareillage que l'on peut voir sur la figure 3.

Toutes les fonctions exécutées sont gérées par le microcalculateur sur la carte CPU 23, qui utilise dans ce but, une mémoire de travail de 256 octets, une mémoire de programme RAM C-MOS 31 d'une capacité de 1K ou 2K, selon

que le fonctionnement prévu est normal (mode 0) ou multi-

mode (mode 0, 1, 2, 3, 4), et le logiciel de gestion du

système mémorisé sur la mémoire EPROM 30.

Le microcalculateur, constitué essentiellement d'un microprocesseur, reçoit à son entrée, les signaux qui suivent: données provenant du clavier 11 pendant la phase d'écriture des programmes; données provenant de la mémoire RAM 31 pendant la phase d'exécution du programme; signaux provenant de l'extérieur au moyen de la carte d'entrée/ sortie IOM 25; signaux particuliers indiquant l'état de fonctionnement de la commande; en outre, naturellement,

toutes les tensions indispensables d'alimentation.

A son tour, le microcalculateur applique les signaux de commande pour la gestion des fonctions exécutées

par les autres cartes.

Entre la carte frontale MCP 32 et la carte CPU 23 sont échangés les signaux pour-l'entretien entre l'opérateur et l'appareillage. En particulier, du clavier 11 et du codeur s'y rapportant, arrivent à l'unité 23, les données appliquées par l'opérateur et l'unité 23 applique à l'affichage alphanumérique 22, les signaux correspondant

aux divers messages.

2499891.

Les programmes établis sont mémorisés par la mémoire RAM 31, sur la mémoire en carte PSM 24, et sont ensuite appelés par l'unité 23 pendant l'exécution. Ces données, opportunément élaborées, sont appliquées à la carte d'entrée/sortie IOM 25 et ensuite vers le champ. De façon analogue, les signaux provenant de l'extérieur et indiquant l'état de fonctionnement de l'installation de soudure, au moyen de la même carte, sont appliqués à

l'unité 23 par les élaborations opportunes.

Les cartes éventuelles ou facultatives ALU 27 et la carte d'interface 28, si elles sont insérées, échangent

leurs signaux avec la carte d'entrée/sortie 25.

Toutes les cartes, enfin, sont reliées entre elles par la plaque mère 22 sur laquelle est placé également le

connecteur vers le champ.

On décrira maintenant les particulatités de chaque carte, ainsi que leurs fonctions en se référant aux figures

les illustrant sous forme de schéma>blocs.

La carte frontale MCP 32 a le schéma représenté sur la figure 4. Le clavier sur la carte frontale est organisé

en forme de matrice de quatre rangées sur huit colonnes.

Le balayage rangée par rangée de cette matrice est commandé par le décodeur 40, qui reçoit à son entrée les signaux de sélection de rangée par le contrôle de clavier et affichage 41. Dès qu'est vérifiée la condition de la touche 42 enfoncée, sur l'une des rangées est envoyé au contrôle 41

un mot de 8 bits correspondant à la touche elle-même.

Le contrôle ou commande 41, à son tour, reçoit de l'unité 23 des commandes et envoie, versl'unité 23, les

signaux de demande d'interruption.

A la réception du signal de sélection de la commande ou du contrôle ou du signal de lecture, le récepteur-transmetteur bus 43 est habilité à envoyer la donnée provenant du clavier 42 vers l'unité CPU aux brocles

du connecteur sur la plaque mère MB 22.

Si au contraire est présent le seul signal d'écriture, la donnée provenant de l'unité 23 est appliquée pour la visualisation, au moyen du receveur-transmetteur 43,

à la carte d'affichage 44.

La sélection cyclique de 4 pastilles de l'affichage 44 est confiée à un décodeur multiplexeur 45 qui reçoit à son entrée les adresses de la barre bus d'adresses 50. La validation du multiplexeur 45, la validation à l'écriture de l'affichage 44 sont produites par la

mémoire PROM 46.

Toujours sur la carte frontale de la figure 4 est présent un ensemble 47 avec 8 bascules ou flip-flops du type D pour l'allumage des diodes photoémettrices 48

présentes sur le panneau frontal 11.

Cet ensemble 47 reçoit, à son entrée, le mot de donnée et son contenu est remis à jour à chaque fois qu'est

émise une commande d'écriture spécifique pour ce registre.

Les quatre interrupteurs 15 du panneau frontal 11,

appliquent les données sur leur état au moyen des broches.

Il faut enfin noter que tous les signaux provenant de l'unité CPU ou qui lui sont appliqués, sont également présents à un connecteur 49 particulier monté sur la carte frontale. Ce connecteur, relié à un appareillage spécifique (simulateur), ou bien simplement à un analyseur logique, est utilisé pour les opérations de diagnostic qui permettent

d'identifier un dérangement éventuel.

La carte CPU 23 est illustrée sur la figure 5.

Le coeur de tout l'appareillage est représenté par cette carte qui est formée d'un microprocesseur 53 avec les circuits de contrôle ou commande de la barre bus de données 52, de la barre bus d'adresses 50 et de la barre bus de commandes 51, constituées respectivement d'un tampon de données 54, d'un tampon d'adresses 55 et d'un

tampon de commandes 56.

Le logiciel utilisé par la carte CPU 23 est mémorisé sur la mémoire EPROM 57 pour un total de 10 K

octets.

Ces mémoires sont adressées avec les bits de AO à Ail et leurs sorties sont reliées sur la barre bus de données 52. Comme mémoire de travail, l'unité CPU utilise

les 256 octets de l'ensemble 58.

A cet ensemble sont reliés un contacteur 59 et un

comparateur 60 pour la détermination de la zone d'amorce.

A la transition de la fréquence du réseau par 0, le contacteur 59 est remis à zéro pour ensuite commencer à compter avec le signal d'horloge produit par la base des

temps 61.

Quand le contenu du contacteur devient égal à la donnée provenant de l'ensemble 58 correspondant à l'angle d'amorce imposé par l'opérateur, le comparateur 60 envoie

un bit de reconnaissance de zone d'amorce au micro-

processeur 53.

En même temps, un bit d'une porte de l'ensemble 58 applique le signal d'initialisation d'amorce au circuit qui commande le transformateur d'impulsions 62 dans le moyen

d'amorce à l'extérieur.

Si, en plus des signaux de reconnaissance de zone d'amorce et d'initialisation d'amorce, le signal de présence de la tension aux thyristorsdu circuit révélateur 63 est à l'état haut, le transformateur d'impulsions 62 est commandé, lequel est monté à l'extérieur pour mettre en fonctionnement

les thyristors.

Le signal du générateur en base des temps 61, qui parvient à un contrôle en matériel 64,est produit en même temps que les autres signaux de la base des temps qui est programmée. Ce circuit est formé de deux contacteurs reliés en cascade et dont le signal d'horloge est appliqué par

l'ensemble 53.

Les sorties des contacteurs forment les entrées d'adresse d'une mémoire PROM 65 programmée de façon à fournir, à des bascules ou flip-flops, les signaux

correspondant à ceux de la base des temps.

La tension du primaire du transformateur de sou-

dure, réduite à une basse tension par un capteur monté sur la machine, est appliquée à un circuit 66 qui la transforme en une valeur numérique et en conserve la valeur dans un

registre 67.

La sortie de ce registre sur la barre bus de données sera utilisée par l'unité CPU pour la modification éventuelle de l'angle d'amorce en mode 0. De l'appareil d'amorçage externe sont reçus les signaux cos P automatiquement, pour l'identification, au moyen de circuits adaptés 63 et 68, respectivement, de la présence de la tension aux thyristors et de la présence de

la tension de puissance à l'installation de soudure.

Le moyen d'alimentation 69 applique une tension alternative de 20 volts utilisée pour produire une forme

d'onde en créneau à 50 Hz en 69'.

La même forme d'onde est appliquée soit à l'exté-

rieur pour effectuer le contrôle du logiciel soit à l'intérieur de la même carte vers un circuit qui produit

une impulsion à chaque transition par le zéro.

La carte de mémoire de programmes PSM 24 est illustrée sur la figure 6. La mémoire RAM 70, utilisée pour la mémorisation des programmes imposés par l'opérateur et comme "boîte noire" pour la mémorisation des alarmes, est constituée de deux pastilles de 1K mots de 4 bits, obtenant ainsi 1K mots de 8 bits. Pour l'expansion aux modes 1, 2, 3, 4 avec la carte ALU, il est nécessaire de

monter un autre 1K x 8 bits.

Pour l'alimentation et le contrôle du fonctionne-

ment de la mémoire, la carte reçoit des signaux qui,

avantageusement en corrélation comme cela est sommairement

indiqué sur la figure 6, sont utilisés pour donner les validations 71, la commande de lecture ou d'écriture et

l'alimentation aux pastillesde mémoire.

Ab Sur la carte de mémoire 70 sont en outre prévues trois batteries rechargeables ayant une capacité d'environ mA/h ayant la fonction de batteries tampons. Elles se rechargent automatiquement pendant le fonctionnement et, à pleine charge, ont une durée d'au moins deux mois. Elles ont pour but de maintenir l'alimentation aux mémoires dans la période o l'appareillage est arrêté et qu'ainsi les informations ne sont pas mémorisées. Il faut noter que si la carte PSM doit être maintenue au repos pendant une longue durée de temps, il est indispensable de détacher les batteries ou piles en agissant sur le micro-interruptetr joint. La carte entrée/sortie IOM 25 est illustrée sur

la figure 7.

L'élément fondamental de la carte IOM est l'inter-

face périphérique programmable 80 qui gère toutes les fonctions exécutées par la carte. Cet ensemble reçoit à son entrée de l'unité CPU, des signaux de commande qui, à la sortie des portes, sont appliqués à deux étages pilotes 81 et 82 qui à leur tour les appliquent aux circuits de

sortie 83.

Les signaux sont appliqués au circuit d'entrée 84

et de là à l'interface 80.

Chaque circuit de sortie (figure 8) est constitué d'une diode photoémettrice 85 à niveau électronique numérique (+5V), allumée dans le cas o est présent le

signal relatif, d'un isolateur optique 86 et d'un relais 87.

Sur chaque sortie est en outre réalisé un fusible de 3A au moyen d'un resserrement de la piste du circuit

imprimé (rupture localisée).

C'est s'il y a une difformité importante que le relais ne fonctionne pas correctement et en conséquence il émet le signal de séparation du disjoncteur. Tout cela est nécessaire pour éviter des incidents éventuels dés à

une fermeture non souhaitée des électrovannes de soudure.

Si, en fait, le signal aux électrovannes de soudure n'est pas correct, l'opération de soudure est immédiatement interrompue. ^ Chaque circuit d'entrée (figure 9) est composé, de façon analogue aux circuits de sortie, fondamentalement d'un isolateur optique 86 et d'une diode photo- émettrice 85 indiquant la présence à l'entrée du signal relatif au

niveau électronique numérique (+5V).

En plus des circuits d'entrée et de sortie et de leurs étages de commande sur la carte est réalisé le circuit qui contrôle le mauvais fonctionnement éventuel du

logiciel 89 ou du matériel 90.

Enfin, sur la carte sont présents trois autres circuits pour les contrôles et commandes qui suivent: contrôle de la tension du réseau en dehors des tolérances 87; contrôle d'un excès de température au contrôle ou à l'alimentateur 88;

commande du transformateur d'impulsions 91.

La carte d'alimentation MPS 26 est illustrée sur

la figure 11.

La tension du réseau, à travers le-filtre 96,est

appliquéeaux deux primaires 97 du transformateur d'alimen-

tation 98.

A ses cinq secondaires sont disponibles les tensions qui suivent: 1) 9V 1OA; 2) 20V - 4A; 3) 17V - 1A; 4) 17V -lA; 5) 20V-0,5A Les quatre premières tensions sont traitées de façon analogue afin d'obtenir à la sortie les valeurs souhaitées. En particulier, chaque tension est redressée par un pont de diodes 100, filtrée par un groupe de condensateurs 101, régulée par un circuit stabilisateur de tension 102, sauf la tension de 20V, ensuite filtrée par un filtre capacitif de sortie et enfin appliquée au connecteur de la carte. A chaque sortie est en outre présente une diode photo-émettrice 104 pour indiquer la

présence ou non de la tension correspondante.

Du cinquième secondaire, la tension de 20V est appliquée à un redresseur 103 et ensuite au connecteur

pour être avantageusement utilisée par l'unité CPU.

Il est nécessaire de noter que les parties délimi-

tées par les pointillés sur la figure 11 ne sont pas montées directement sur la carte d'alimentation. Les circuits stabilisateurs, en particulier, sont montés sur le dissipateur, sur lequel est présente la thermistance

pour reconnaître une température trop élevée.

La plaque mère MB 22 est le centre de l'appareil-

lage. Placée sur le fond de l'appareil, les connecteurs sont montés sur elle et sur eux sont insérés les autres cartes, le connecteur vers le champ. Les pistes de son circuit imprimé réalisent les interconnexions des signaux

entre les diverses cartes.

L'appareillage est prédisposé pour recevoir soit en matériel ou en logiciel, des cartes facultatives qui en élargissent les prestations. Ces cartes sont au nombre de deux et plus précisément:

la carte d'adaptation ALU 27 pour le fonctionne-

ment dans les modes 1, 2, 3 et 4; la carte d'interface d'élaboration CI 28, pour

liaison avec un élaborateur à distance ou une imprimante.

La carte ALU est illustrée sur la figure 12.

La carte ALU est composée essentiellement de deux canaux analogiques 110 auxquels sont appliquésles signaux proportionnels à la tension et au courant de soudure. Les signaux sans les parasites éventuellement présents sont appliqués au circuit d'autotarage automatique, convertis par le circuit approprié 112 en données numériques, qui peuvent être traitées par l'ensemble 113 qui a la fonction de multiplicateur/accumulateur. Les trois registres de sortie peuvent être lus par le microcalculateur principal

qui gère l'appareillage.

La carte CI 28 est illustrée sur la figure 10.

La carte CI est constituée essentiellement d'une interface de communication programmable 94 qui communique avec le champ au moyen de dispositifs de commande linéaire"

en série "boucle de courant".

Un générateur programmable détermine la vitesse de

reception-transmission de la ligne.

Le programme relatif à la communication avec

l'extérieur est localisé dans la mémoire EPROM 95.

Une autre caractéristique qui distingue l'appareil-

lage faisant l'objet de l'invention est la possibilité de la compensation de l'angle d'amorçage lorsque varie la

tension de soudure (mode O à proprement parler).

Le contrôle commande les thyristors de puissance sur le transformateur de soudure afin de les allumer avec un angle déterminé pendant le cycle (figure 13 o le cycle de soudure est indiqué sur l'axe des abscisses et l'angle

d'allumage sur l'axe des ordonnées).

Le transformateur T-Vp sur le primaire du trans-

formateur de soudure (figure 14) prélève la tension présente en l'abaissant aux niveaux de sécurité d'environ volts et l'applique à un convertisseur analogique/ numérique qui la transforme en un chiffre à 8 bits; on a ainsi une quantification de la semi-onde en 256 niveaux de tension. De façon analogue, l'angle de 1800 de la semi-onde est divisé en 256 parties équivalentes, chacune a environ 0,7030 (figure 15 o a indique les niveaux de tension mesurés et calculés par le microcalculateur et b

l'angle imposé, c l'angle équivalent en degrés).

Le contrôle reconnaît une variation minime de la tension de 1/255 et en conséquence, fait varier l'angle d'allumage ou d'amorce d'une quantité calculée de façon appropriée de façon à maintenir constante la puissance appliquée à la pince de soudure. Sur la figure 16 est indiquée la relation entre la tension et le courant de soudure, le cycle de soudure étant indiqué en a, la semi-onde positive en b, la semi-onde négative en c et

l'angle d'allumage en d.

On peut ainsi déduire, par des tableaux, la correspondance entre l'angle en degrés électriques et l'angle imposé pendant la programmation, et en outre, la correspondance entre le cos ' mesuré par le déphasage entre i et v, le cos 5/ effectif, les degrés électriques et les angles auxquels correspondent des pourcentages de puissance de soudure. Il faut noter que les angles imposés supérieurs à ceux auxquels correspond 100% de la puissance de soudure, n'ont aucune plus ample contribution à part le maximum. Dans l'alternative, au début de la soudure avec l'angle d'amorçage de 870, on a la possibilité d'insérer un certain nombre de cycles de pente montante; de façon analogue, sont programmables les pentesen descente. Le contrôle allume ainsi initialement les thyristors avec un

angle petit pour ensuite augmenter jusqu'à l'angle program-

mé dans le nombre de cycles imposé. Si, par exemple, l'angle programmé est de 200 avec deux cycles de pente en montée, le microcalculateur adjoint calcule la puissance de soudure correspondant à l'angle imposé de régime ( 200), divise en trois parties la valeur trouvée, cherche l'angle auquel correspond cette puissance et avec lequel il allume les thyristors dans le premier cycle de pente. Pour le second cycle, il cherche 1 'angle auquel correspand les deux

tiers de la puissance totale, pour arriver enfin au troi-

sième cycle, celui du régime, à l'angle correspondant à

la puissance totale.

De cette façon, grâce à l'utilisation du micro-

calculateur, l'appareillage travaille d'une façon linéaire

sur la puissance de soudure.

Pendant la soudure, il faut éviter que manque l'allumage d'un thyristor pendant une semi-onde et que le

second s'allume régulièrement sur la demi-onde opposée.

Si cela se produit, le transformateur passe en saturation, avec la possibilité de graves dégâts des interrupteurs statiques. Il arrive ainsi que les deux angles d'allumage sur la demi-onde positive et la demi-onde négative soient absolument identiques: si cela n'arrive pas, l'appareillage

cherche à effectuer la récupération du manque d'allumage.

Si, par exemple, dans le premier cycle de soudureil n'y a pas l'allumage sur l'une des deux semi-ondes, le contrôle laisse passer la semi-onde successive et retente l'allumage dans la semi-onde correspondant à celle o a été vérifié le manque d'allumage. Tout ce processus est répété sur un

maximum de cinq fois à la suite de quoi il y a la signalisa-

tion d'erreur. Si l'allumage manqué se trouve dans le cycle suivant le premier, un processus analogue à celui ci-dessus est répété au maximum sur deux fois, cela pour ne pas modifier les caractéristiques thermiques du point de soudure. Les capteurs montés sur le transformateur de soudure, qui sont un dans le mode O et trois dans les modes 1, 2, 3 et 4, donnent la possibilité de signaler une irrégularité de fonctionnement de l'installation; dans le

cas de 3 capteurs, le diagnostic est plus précis.

L'appareillage est prédisposé pour exécuter la fonction d'autodiagnostic avec alarme relative dans le cas de mauvais fonctionnements. Les vérifications les plus significatives sont les suivantes 1) matériel bloqué: cette alarme agit directement sur l'extérieur avec la sortie 010 ordonnant la disjonction qui, étant reliée à l'extérieur, dégage l'appareillage;

2) logiciel bloqué: si toutes les 40 à 50 ms.

le logiciel ne signale pas un fonctionnement correct cela a un effet semblable à celui du cas du matériel bloqué; 3) alimentation non correcte: on contrôle que la

tension d'alimentation de l'appareillage ne varie pas au-

delà d'une bande de + 15% de la valeur nominale; si cela arrive, le programme continue à être exécuté, mais en

signalant pourtant le mauvais fonctionnement de l'instal-

lation; 4) mémoire de programmes RAM CMOS sale ou abtmée; ) excès de température: l'appareillage contrôle que n'est pas dépassée la température de +1000C dans le dissipateur sur lequel sont montés les alimentateurs

stabilisateurs, et de +700 à l'intérieur du dispositif.

Un certain nombre de cellules de la mémoire RAM non volatile est réservé à la mémorisation des alarmes, des allumages et des établissements ayant eu lieu au cours du fonctionnement: elles ont la fonction de "botte noire" pour une identification plus facile de l'histoire récente

du contrôle.

L'appareillage possède 10 entrées opto-isolées et sorties sur contacts libres de tension permettant ainsi de commander des charges soit à +24 volts en continu ou

à 110 volts en alternatif.

L'affichage alphanumérique de 16 caractères et le clavier, présents sur le panneaux antérieur permettent la conversation entre l'opérateur et l'appareillage. En plus du mode de fonctionnement 0, le contrôle a la possibilité de fonctionner, comme on l'a déjà indiqué,

dans les modes 1, 2, 3 et 4.

L'appareillage, équipé de la carte ALU, fournit des prestations supplémentaires concernant la configuration de base, étant capable de lire le courant, la tension et la puissance instantanée de soudure et mettant sous contrôle

un nombre plus élevé de paramètres de soudure.

Les prestations supplémentaires qui suivent sont possibles:.soudure en mode 0 avec surveillance des phases du cos P et du courant de soudure pendant les cycles de régime de l'impulsion si l'impulsion programmée est unique

ou de la dernière si elle est multiple.

- utilisé pour connaître des soudures erronées type de soudure en courtcircuit (absence de tôle), circuit secondaire endommagé ou interrompu (câbles à considérer et

éventuellement à remplacer, et autres), masses ferro-

* magnétiques proches de l'installation de soudure qui font

varier remarquablement les conditions opératives influen-

çant le phénomène de soudure.

soudure en mode 1 avec l'angle d'amorçage variable en fonction de la constance par cycle de l'énergie dissipée en chaleur pendant la soudure, et le nombre de

cycles fixes.

- utilisé pour une soudure plus précise avec une

répétibilité élevée à parité des conditions de l'environ-

nement: tôle, électrodes et autres: en général il en résulte une soudure de 10 + 20% plus longue en quantité de cycles que la soudure correspondante en mode 0 (pour

obtenir le même effet).

soudure en mode 2 avec angle d'amorçage fixe et nombre de cycles variable avec arrêt automatique quand*

la soudure est terminée.

Pour les contrôles de soudure actuellement commer-

cialisés, qui exécutent une lecture sur un seul point à chaque cycle de soudure (lisent normalement la tension et le courant o di/dt = 0), l'appareillage utilise l'intégrale soit du courant soit de la tension, diminuant les erreurs éventuelles dues à une mauvaise lecture coïncidant avec

des parasites.

Ce mode de soudure est utilisé dans le cas o les conditions de l'environnement varient (nombre de tôles, épaisseur de celles-ci, détérioration des électrodes, variation de la tension et autres). Typiquement, il est possible en utilisant ce mode de soudure, de récupérer une variation des conditions de l'environnement au rapport

de 1:2 (+50%).

Exemple: on établit les paramètres corrects pour une soudure pour deux tôles d'une épaisseur de 1,6 mm, l'automatisme intervient correctement pour 3 (1+2) tôles de 1,6 mm, deux tôles de 1,6 mm l'une et l'autre d'une épaisseur comprise entre 0,8 mm et 2,4 mm; ce rapport n'est pas donné en tant que valeur maximum mais comme valeur typique, naturellement en déplaçant ultérieurement le rapport, la soudure sera exécutée moins correctement parce qu'il faudra changer soit la dimension de la pointe soit la pression avec lesquelles les électrodes agissent;

ces paramètres ne peuvent être contrôlés par l'appareil.

_ soudure en mode 3 avec un angle d'amorçage variable afin de conserver constante l'intensité du courant de soudure (en imposant le courant), et le nombre de cycles variable avec arrêt automatique lorsque la

soudure est terminée.

utilisation pour une soudure o est requise

l'adaptabilité maximale: le rapport de faculté d'adapta-

tion typique se déplace à 1:1,5 (+ 66%); l'appareillage intervient avec efficacité sur les tôles sales et/ou

traitées (zincrométal etc).

Si, par exemple, sont imposés les paramètres pour une soudure correcte de deux tôles de 1,6 mm d'épaisseur chacune, le mode 3 permet facilement la soudure de deux tôles toutes deux de 0,8 mm, ou bien trois tôles toutes de 1,5 mm ou bien quatre tôles de 1,5 + 0,8 + 0,8 + 0,8 mm; par rapport au mode 2 cela est moins efficace pour compenser

l'usure des électrodes.

soudure en mode 4 avec l'angle d'amorçage variable en fonction de la constance du courant appliqué par cycle et nombre de cycles fixes. Utilisation pour une soudure o les conditions d'environnement varient de façon pas trop poussée: rapport de possibilité d'adaptation 1:2,5 (+ 40%) o est demandée une répétabilité élevée et o les électrodes se détériorent un peu (c'est un mode o n'est pas compensée l'usure des électrodes); est efficace

dans les tôles traitées (zincrométal et autres).

L'introduction du contrôle sur la phase du courant et sur le cos tO indépendamment du mode utilisé est toujours possible; il en résulte que si l'on utilise un mode pouvant s'adapter sur la constance du courant (3 ou 4), une anomalie éventuelle du courant, par exemple une soudure en court-circuit, est difficile à révéler tant qu'automatiquement on cherche à se rapporter à la valeur normale. L'appareillage avec la carte ALU permet le rapprochement rapide du type 1 lorsqu'il est reconnu automatiquement que les tôles sont côte à côte, avec diminution du temps de rapprochement et de la pression

pour tous les modes de soudure.

Le contrôle de soudure pouvant s'adapter qui est proposé est un dispositif alimenté à 110 volts/5OHz mais

il existe également la version à 115 volts/6OHz.

A l'intérieur de l'appareillage, la seule tension qui peut être dangereuse pour l'opérateur qui ne doit pas venir en contact avec elle, est celle de l'alimentation qui suit un parcours qui intéresse la plaque mère, la

plaque d'alimentation et le transformateur d'alimentation.

L'utilisateur a en outre la possibilité d'étendre la diffusion de la tension à partir de 110V en utilisant directement les contacts de sortie de la carte d'entrée/ sortie pour commander d'autres appareillages fonctionnant à de telles valeurs de tension. Il est pratique de contrôler que l'appareil n'est pas connecté au réseau

d'alimentation avant de débuter une opération de manuten-

tion, en particulier avant toute extraction ou insertion d'une carte; la non observance de cette norme peut

provoquer des dégâts de toutes les parties électroniques.

Il faut noter que la tension du primaire du transformateur de soudure n'entre en aucun cas à l'intérieur

du contrôle de soudure.

Tout programme suivi, du point de. vue logiciel, peut être subdivisé en deux parties, le "principal" et le "dialogue". Une telle division a une logique: en fait,- quand

une partie travaille, l'autre ne peut pas et inversement.

Chacune de ces deux parties comprend à son tour des modules et des "interruptions" avec remise en marche, c'est-à-dire

des évènements asynchrones afin d'interrompre le déroule-

ment de la partie en exécution pour exécuter une certaine fonction et de reprendre ensuite le programme interrompu sans faire varier les conditions o il se trouvait au

moment de l'interruption.

La partie "principal " est celle qui a les

contacts aussi bien avec le."dialogue" qu'avec les sous-

programmes propres du système. Elle est composée de: 1) le programme principal de soudure lui-même; 2) le

module d'installation; 3) l'ensemble de tous les sous-

programmes pouvant être réclamés de tous les modules à l'exclusion du "dialogue"; 4) le module qui décrit le

mode de fonctionnement.

La partie "dialogue" comprend 3.5 1) le module qui contient et décrit tous les champs pouvant être mis en place ou non des 16 programmes; 2) le module qui contient les messages à visualiser

en code ASCII.

Il faut noter que dans la version de base sont prévus les moyens pour l'insertion du module logiciel contenant les programmes permettant l'adaptation aux modes 1, 2, 3, 4 mémorisés sur la carte ALU, et pour l'insertion

du module logiciel par rapport au dialogue avec l'élabora-

teur ou l'imprimante, contenu dans la carte CI.

Les 16 programmes disponibles peuvent être sub-

divisés en deux groupes par rapport au type de soudure

que l'on doit exécuter.

a) Le premier groupe est constitué des 12 premiers programmes, utilisés pour des opérations de soudure sur des matériaux standards, toutefois, si nécessaire, tous les 16

programmes peuvent être utilisés en mode standard.

b) Le second groupe est constitué des programmes de 13 à 16, utilisés pour des opérations de soudure sur des matériaux particuliers. On a la possibilité d'exécuter des cycles thermiques avec un maximum de six impulsions

spéciales, chacune de forme variable.

Les messages qui apparaissent sur l'affichage peuvent être subdivisés en deux catégories messages qui apparaissent pendant l'écriture du programme et pendant sa lecture et sont mis en place par l'opérateur: messages qui apparaissent seulement pendant la lecture du programme et qui indiquent des valeurs

mesurées pendant l'exécution du programme.

2' 99891

Claims (3)

R E V E N D I C A T I 0 N S

1.- Appareillage pour le contrôle et la programmation de pinces de soudure, caractérisé ence qu'il

comprend: des premiers moyens pourvus d'affichage alpha-

numérique (22) et d'un clavier (12) de programmation pour l'écriture des divers programmes; des seconds moyens

constitués d'une mémoire (30) de programme et d'un micro-

processeur (23) qui reçoit à son entrée: les signaux provenant desdits premier moyens, de ladite mémoire, de

trosièmes moyens d'entrée/sortie (25) provenant de l'exté-

rieur de l'appareil, de quatrièmes moyens d'alimentation électrique de l'appareillage et de cinquièmes moyens indiquant l'état de fonctionnement du contrôle; lesdits seconds moyens appliquant auxdits premiers moyens des signaux correspondant à divers messages relatifs aux programmes mis en place par l'opérateur sur lesdits premiers moyens; les programmes compilés entre lesdits premiers et seconds moyens étant mémorisés dans des septièmes moyens (31) pour être rappelés par lesdits seconds moyens pendant l'exécution des programmes et appliqués auxdits troisièmes moyens pour l'application à la pince de soudure; lesdits seconds moyens élaborant les signaux indiquant l'état de fonctionnement provenant desdits cinquièmes moyens à travers lesdits troisièmes

moyens d'entrée/sortie pour l'élaboration pendant l'exécu-

tion des programmes; la combinaison desdits moyens permet-

tant de faire varier l'angle d'amorce desdits interrup-

teurs statiques de la pince de soudure en fonction de la tension du primaire d'un transformateur de soudure pour

maintenir constante l'énergie.

2.- Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des septièmes moyens (27, 28) qui changent les signaux avec ceux des seconds moyens élaboraIt et ceux des troisièmes moyens d'entrée/sortie, lesdits septièmes moyens lisant le courant, la tension et la puissance instantanée de soudure pour permettre les prestations ultérieures qui suivent:

a) faire varier l'angle d'amorçage des interrup-

teurs, en fonction de la constance par cycle de l'énergie dissipée en chaleur pendant la soudure, et le nombre de cycles fixes; b) maintenir l'angle d'amorçage fixe et le nombre de cycles variables avec arrêt automatique lorsque la soudure est terminée; c) angle d'amorçage variable pour permettre de conserver constante l'intensité du courant de soudure, et le nombre de cycles variable avec arrêt automatique quand la soudure est terminée; d) angle d'amorçage variable en fonction de la constance du courant donnée par cycle et nombre des cycles fixe; e) insertion de la surveillance de la phase du courant de soudure et du cos fQ du circuit pour relever les anomalies; f) reconnaissance automatique de pinces côte à

côte avec raccourcissement du temps du cycle de la machine.

3.- Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des huitièmes moyens qui changent les signaux avec les seconds moyens élaborés et avec les troisièmes moyens d'entrée/sortie, lesdits huitièmes moyens permettant de relier l'appareil avec un calculateur et/ou une imprimante respectivement pour décentrer l'appareil par rapport à une unité principale

et/ou documenter les programmes exécutés.