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PERFECTIONNEMENTS AUX SYSTEMES DE COMMANDE ET DE REGLAGE DES MOTEURS ELEC- -TRIQUES A RENVERSEMENT DE MARCHE
La présente Invention vise des perfectionnements aux systèmas de commande et de réglage des moteurs électriques à renversement de marche, applicables notamment aux moteurs d'avancement des électrodes dans les ma- chines de soudure à l'arc automatique"
Elle offre tout d'abord un système de commando perfectionné pour moteurs électriques, notamment pour moteurs à courant alternatif, grâce au quel le sens de marche peut être inversé avec un bon fonctionnement du mo- teur dans les deux sans, sans qu'il soit nécessaire de àrmer ou d'ouvrir des circuits électriques,
ni de déplacer des éléments mobiles,'
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Les moyens et systèmes de commande perfectionnés objet de l'in- vention, peuvent recevoir une foule d'applications, la commande du moteur d'avancement des électrodes dans une machine de soudure, celle d'éléments mobiles de régulateurs d'induction, la réglage du ressort d'un régulateur de turbine destiné à ajuster l'ouverture de valves de celle-ci, la commande du moteur-pilote d'un système de réglage quelconque, etc***
Les systèmes perfectionnés sont particulièrement avantageux dans la première application visée ci-dessus, c'est-à-dire celle qui concerne les moteurs d'avancement des électrodes dans une machine de soudure à l'arc auto- matique,
pour déplacer une électrode de façon à la rapprocher ou l'éloigner d'une autre électrode, En vue d'amorcer et ensuite de maintenir un arc ayant une caractéristique déterminée; c'est pourquoi l'invention sera représentée et décrite dans cette applications particulière .donnée à titre d'exemple non limitatif
Plus particulièrement encore, l'invention sera décrite dans son application au cas où la seconde électrode est constituée par l'article à souder;
cette indication très particulière n'ayant aucun caractère limitatif non plus, car, ainsi qu'il a déjà été dit, l'invention peut être appliquée à tous les systèmes destinés à amorcer et maintenir un arc de soudure*
Elle offre tout d'abord un équipement perfectionné de fonctionne- ment à la fois sensible, sûr et positif, et applicable à la fois aux systè- mes de soudure à l'ara à courant alternatif ou à courant continu,
pour com- mander un moteur réversible qui effectue 1'avancement de l'électrode en fonc- tion d'une grandeur électrique du circuit de soudure* Elle couvre encore d' autres particularités importantes qui seront décrites plus loin-
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avan- %ages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple, et dans lesquels :
Les Fig.1 et 2 sont des schémas de montages relatifs à deux réa- lisations de l'invention-
La Fig'3 offre unedisposition des bobines représentées dans le circuit à point ou équilibré prévu dans ces montages*
Les Fig.4 et 5 se rapportent à une autre réalisation de l'inven- tion destinée à l'emploi du courant continu pour la soudure-
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La Fig.6 enfin se rapporte à une dernière variante'
Dans ces figures, 1 désigne l'électrode, et 2 la pièce sur la- quelle on se propose d'effectuer le travail de soudure! l'électrode 1 est rapprochée ou éloignée de la pièce 2 au moyen d'un moteur d'avancement 3;
ce moteur 3 est relié , de manière directe ou indirecte, au mécanisme d'avance- ment représenté par des rouleaux ou galets 4, ar des organes ou moyens re- présentés schématiquement par la ligne pointillée 5.
L'électrode 1 et la pièce 2 sont reliées à. un circuit de soudure recevant du courant continu ou du courant alternatif. A titre d' exemple, on a supposé qu'il s'agit d'un circuit à courant alternatif comportant une sour- ce de courant alternatif désignée par 6, un transformateur ? 7 et une réactance 8.
Cette dernière est destinée à fournir la caractéristique tombante désirée pour la soudure, mais elle peut être supprimée,, si le transformateur 7 possè- de une réactance intérieure suffisamment élevée,,
Le sans et la vitesse de rotation du moteur d'alimentation 3 sont commandés par un circuit à pont auquel est relié ce moteur* A cet effet, des bobines 9 à 12 inclusivement qui sont reliées antre elles, en 13 à 16 inclu- sivement, et au moteur 3, sont agencése de manière à constituer un pont de Wheststane, L'induit 17 du moteur 3 est relié aux sommets 14 et 16 du pont, et une source de force électromotrice 18 est reliée directement ou indirecte- ment, par l'intermédiaire d'un transformateur 19 et de conducteurs 20 et 21,
aux autres bornes 13 et 15 du pont* L'inducteur 22 du moteur 3 est relié à la source d'alimentation 18 par les conducteurs 23-24, 20-21 et le transfor- mateur 19
Des dispositifs influencés par une caractéristique du circuit de soudure sont utilisés, conformément à l'invention, pour varier les impé- dances relatives des branches ou côtés du pont décrit ci-dessus , en vue de commander le sens et la vitesse de rotation du moteur* Dans le système par- ticulier représenté, ces dispositifs comprennent un noyau 25 qui est déplacé dans la bobine 11 par des moyens électromagnétiques influencés par une carac- téristique du circuit de soudure Le mouvement de ce noyau de fer modifie la réactance de la bobine 11 et rompt ainsi l'équilibre du pont,
en variant l'intensité et le sens du courant passant dans le circuit de l'Induit 17 du moteur 3
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Le noyau 25 est supporté à l'intérieur de la bobine 11 au moyen d'un ressort 26, et il est déplacé au moyen d'un autre noyau 27 qui lui est fixé et qui s'étend à l'intérieur d'une bobine 28 qui est montée en dériva- tion sur les électrodes d'arc 1 et 2 par des conducteurs 29 et 30 et un rhéos- tat 31 Grâce à 8 montage, l'excitation de la bobine 28 varie en fonction de la longueur de l'arc entre les électrodes 1 et 2 et l'ajustage du rhéos- tat 31 Ceci posé, on peut se représenter comme suit la fonctionnement de 1'équipement qui vient d'être décrit :
Lorsque l'électrode 1 est dégagée de la pièce 2 formant la se- conde électrode, et que les deux électrodes sont reliées à une source de cou- rant de soudure, la tension entière de la source est appliquée à la bobine 28 qui , en conséquence, se trouve complètement excitée* Le noyau 27 est ainsi attiré à l'intérieur de cette bobine, en amenant le noyau 25 dans la bobine 11 du circuit de pont* Cela a pour effet d'augmenter l'impédance de cette bobine,
et l'impédance de la branche du circuit de pont qui comprend cette bobine'
La modification d'impédance ainsi occasionnée rompt l'équilibre du pont en faisant passer du courant dans l'induit du moteur 3 dans un asna propre à amener l'électrode 1 vers la pièce* Cette manoeuvre d'alimentation continue jusqu'à ce que l'électrode 1 engage l'électrode 2, la bobine 28 est alors court-cirouitéest les noyaux 27 et 25 sont tirés de manière complète ou partielle à l'extérieur de leurs bobines, par l'action du ressort 26.
Lorsque cela se produit, l'impédance de la bobine 11 diminue no- tablement* Il en résulte que le pontest déséquilibré, de façon qu'un courant traverse l'induit 17 du moteur d'alimentation en sens opposé à sa direction primitive de passage! le moteur 3 est ainsi appelé à renverser son sans de rotation, et dans ces conditions il éloigne l'électrode 1 de 1'électrode 2, pour amorcer l'arc de soudure* Dès qu'un arc a été établi entre les électro- des 1 et 2, la bobine 28 est de nouveau alimentée par un courant qui varie en fonction de la longueur de l'arc établi entre les électrodes 1 et 2 L'ex- citation de la bobine 28 attire de nouveau le noyau 27 dans son intérieur et amène ainsi le noyau 25 dans la bobine 11
Lorsque le potentiel de l'arc a atteint une valeur déterminée,
l'amplitude de la course du noyau 25 et de la bobine 11 est suffisante pour
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déséquilibrer de nouveau le pont, de manière à inverser le sens de rttation du moteur 3, pour émaner l'électrode 1 vers la pièce 2
La vitesse d'amenée de l'électrode 1 vers l'électrode 2 est alors commandée par le mouvement du noyau 25 à l'intérieur de la bobine 11, pour déséquilibrer suffisamment la pont, afin que le moteur 3 fonctionne à une vitesse suffisante pour maintenir la caractéristique désirée de l'arc de sou- dure La longueur désirée de l'arc de soudure peut être commandée en ajustant l'alimentation de la bobine 28 par le rhéostat 31, ou en ajustant la tension du ressort 26,
ou par ces deux moyens réunis
L'équipement de la Fig'2 présente des analogies notables avec cet lui qui a été décrit en regard de la Fig 1 Le sens et la vitesse de rotation du moteur 3 sont également commandés en modifiant, an fonction d'une caracté- ristique du circuit de soudure, l'équilibre du circuit de pont dans lequel il est relié* A cet effet, quatre bobines (9 à 12) et le moteur 3 sont reliés de façon à constituer un pont de Wheatstone dont les sommets 32 et 33 sont re- liés à une source de courant alternatif 34, par les conducteurs 35 et 36 L'induit 17 du moteur est relié aux autres sommets 38 et 39 du pont,
par les conducteurs 40 et 411 l'inducteur 22 du moteur est relié à la source de cou- rant par les conducteurs 23 et 24
La distribution du flux dans les bobines 9 à 12 est commandée par une bobine 45 coopérant avec celles-ci; cette dernière est reliée, par des conducteurs 46 et 47, au circuit de soudure comprenant les électrodes 1 et 2, de manière que son excitation varie sous l'effet des variations dans les ca- ractéristiquee du circuit de soudure* Dans l'équipement représenté à titre d'exemple, la bobine 45 est reliée aux électrodes 1 et 2 en dérivation sur l'arc de soudure et est ainsi rendue sensible à la tension de l'arc;
mais on comprend que, d'une manière générale, cette bobine peut aussi être rendue sensible à l'intensité du courant de soudure seule ou combinée avec la ten- sion de l'arc, ou à toute autre caractéristique choisie du circuit de soudu- ré
La Fig'3 représente une disposition des bobinas 9 à lsur une carcasse magnétique 48;
cette carcasse est munie de trois branches, les bo- binas 12-10 et 9-11 étant placées respectivement sur les branches extérieures et la bobine 45 placée sur la branche médians. La disposition des bobines est telle que lorsque le potentiel instantané du conducteur 35 est positif par
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rapport au conducteur 36, le courant passe dans chaque bobine dans 'on sens propre à faire passer le flux dans les branchée extérieures de la carcasse 48 dans le sens des aiguilles d'une montre* :En même temps, la 'bobine 45 qui est reliée dans le circuit de soudure, envoie du flux vers le haut dans la bran- che médiane de la carcasse;
par conséquent, le flux dû à la bobine 45 exerce une action s'opposant au passage du flux dans les bobines 12 et 10 et facili- tant le passage du flux dans les bobines 9 et 11.
Le fonctionnement de l'équipement décrit est le suivant : Lorsque les ampères-tours de la bobine 10 sont plus grands que ceux des bobines 9, 18 et 11, comme représenté Fig.2 et 3, le potentiel instantané du sommet de pont 38 est positif par rapport à celui du sommet de pont 39, en supposant que le potentiel du conducteur 35 soit positif par rapport à celui du conclue- teur 36 Le courant est ainsi envoyé dans l'induit 17 du moteur 3, depuis la borne 38, par les conducteurs 40 et 41, vers la borne 391 mais, en raison du courant passant dans la bobine 45, l'équilibre de flux dans la carcasse est rompu, de sorte que le flux traversant les bobines 9 et 11 est renforcé, et celui traversant les bobines 10 et 12 est affaibli- En conséquence,
le poten- tiel de la borne 38 est réduit et celui de la borne 39 est accru au-delà de ce qu'il était avant que la bobine 45 ait été excitée, et la polarité peut alors être renversée-
Si la différence de potentiel entre les bornes 37 et 39 est ré- duite, la vitesse du moteur 3 est aussi réduite, et si le potentiel des bor- nes 38 et 39 est inversé, l'induit 17 du moteur d'alimentation inverse aussi .on sans de marche, En raison de l'inversion du sens du courant qui lehtra- verse*
En conséquence, suivant la tension de l'arc, qui détermine lderci- tation de la bobine 45, la vitesse et le sens de rotation du moteur 3 sont commandés pour déplacer l'électrode 1 en la rapprochant ou l'éloignant de la pièce 2,
et pour maintenir la tension désirée déterminée par l'ajustage et le réglage relatif des circuits de commande* :En variant le degré d'excitation ou les ampères-tours les diverses bobines, le système peut titre appelé à ré- gler une caractéristique désirée quelconque d'un arc de soudure*
Le réglage du circuit de pont dépend de la nature de l'opéra- tion de soudure que l'on veut exécuter Si l'on utilise des électrodes ne se consommant pas, par exemple en carbone ou en tungstène, le moteur d'amenée
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est normalement immobile et c'est seulement de temps à autre qu'il est action- né pour rapprocher les électrodes l'une par rapport à l'autre,
en vue de com- penser leur consommation lexlte dans l'aro D'autre part, si on utilise une électrode fusible, comme c'est le cas pour la soudure à l'arc métallique, le moteur est en marche à peu près contixue et permanente pour amener l'élec- trode à la vitesse appropriée en vue dedmaintanir un arc de soudure ayant les caractéristiques désirées' Le réglage du pont dépend ainsi des conditions opératives désirées*
Dans tous les cas, le fonctionnement de l'équipement est le même, à savoir le suivant:
un pont magnétique est commandé par des moyens électro- magnétiques influencés par une caractéristiques du circuit de soudure, pour faire passer un courant dans le circuit du moteur d'amenée avec une valeur appropriée et dans le sens approprié pour déplacer l'électrode, de façon à la rapprocher ou l'éloigner de la pièce, en vue d'amorcer et de maintenir l'arc de soudure'
L'invention est applicable en général avec toutes sortes de cou- rants électriques et à tous les gantée de soudures dans lesquels l'arc est établi antre l'électrode et la pièce, comme représenté;
ainsi qu'à tous les autres genres de soudures dans lesquels l'arc est établi entre plusieurs é- lectrodes
Dans les équipements considérés, le pont a été décrit comme un pont à courant alternatif, mais on conçoit qu'on peut aussi faire appel à un pont à courant continu, sans pour cela sortir du cadre de l'invention' Dans le cas d'un tel pont à courant continu, on recourt par exemple à un rhé- ostat ou une résistance variables en remplacement de l'impédance variable 11 du pont décrit fig'l et des moyens équivalents Fig.2 et 3.
La valeur de la résistance est commandée par des moyens électromagnétiques, tels que ceux représentés au dessin, en vue de commander l'équilibre du pont
En cas de courant alternatif, la bobiner des Fig.2 et 3 est re- liée directement aux électrodes de soudure 1 et 2, mais si la source est à courant continu, il est nécessaire de prévoir d'autres moyens, par exemple de relier la bobine 45 à une source de courant alternatif et de faire varier l'intensité du courant passant dans le circuit, au moyen d'un relais à cou- rant continu influencé par les conditions du circuit de soudure:
mais un tel système n'est pas nécessaire lorsqu'on utilise l'équipement représenté Fig.4
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et 50
Dans l'équipement des Fig*4 et 5, le circuit de pont comprend les bobines 49 à 52 respectivement. L'induit 17 du moteur d'alimentation est relié dans le circuit de galvanomètre du pont, par des conducteurs 54 et 55, et les inducteurs 56 et 57 du moteur sont reliés en série avec les bobines 49 à 52 dans des branches diamétralement opposées du pont* Les bornes (ou son- mets) du pont 58 et 60 sont reliées à une source de courant alternatif 62,63' Les autres bornes ou sommets du pont 59 et 60 déterminent le circuit galva- nométrique du pont*
Somme représenté Fig'S, les bobines 52 et 50 sont placées sur un circuit magnétique 68,
tandis que les bobines 49 et 51 sont placées sur un autre circuit magnétique 65 Une bobine de commande 66, représentée sché- matiquement sur la Fig.4 comme étant divisée et associée aux bobines 49 et 51 est montée aussi sur 65. Cette bobine 66 est destinée à modifier l'impédance des bobines 49 et 51 en commandant la saturation du circuit 65 sur laquelle sont placées ces bobines' Elle est reliée en dérivation sur les électrodes de soudure 1 et 2, par des conducteur)* 69 et 70, et une bobine de choc 67 est insérée dans le circuit pour empêcher les courante alternatifs induite de traverser l'arc de soudure*
On peut aussi faire appel à d'autres systèmes ou moyens pour em- pêcher des courante alternatifs de passer dans le circuit à courant continu* A cet effet, la bobine 66 peut, par exemple,
ttre divisée en deux parties dont chacune est associée avec une des bobines 49 et 51 du pont, de manière que la tension induite dans une moitié de la bobine 66 soit opposée à celle qui est induite dans l'autre moitié de cette bobine* Lorsqu'on fait appel à un tel système, la bobine de choc 67 n'est pas nécessaire*
L'induit 17 du moteur est relié aux rouleaux ou galets d'alimen- tation 4, pour déplacer l'électrode mobile 1 en vue de la rapprocher ou de l'éloigner de son électrode coopérante 2.
La source 53 de courant de sou- dure est une machine à courant continu agencée pour fournir une caractéristi- que tombante appropriée* Au lieu de faire appel à une génératrice fournissant de manière propre et inhérente, la caractéristique désirée, on peut aussi re- courir à une génératrice à potentiel constant avec une résistance mont,. dans le circuit de soudure*
On peut se représenter comme suite le fonctionnement de la variante des Fig.4 et 5
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L'impédance des deux branches du pont, comprenant les bobines 50 et 52, est constante, mais l'impédance des deux autres branches, comprenant les bobines 49 et 51,
est variable' La variation désirée dans l'impédance est réalisée en modifiant la perméabilité du circuit magnétique 65 par variation de sa saturation au moyen du flux produit par la bobine 66.
L'excitation de la bobine 66 varie avec la tension de l'arc de soudure* Ainsi, suivant la tension d'arc, qui varie avec la longueur de l'arc la saturation du circuit magnétique 65 est commandée par la bobine 66a et l'impédance des bobines 49 et 51 est modifiée de manière correspondante* Cet- te modification dans l'impédance des bobines 49 et 51 commande le sens et le passage du courant dans le circuit de pont dont elles font partie, ainsi que l'intensité et le sans du courant passant dans l'induit 17 du moteur* Par conséquent, le moteur tourne dana le sens approprié et avec la vitesse appro- priée pour maintenir aux valeurs désirées la longueur et la tension de l'arc
Il est intéressant d'observer que les systèmes décrits ne compor- tent pas de contacts, ni d'organes mobiles, Par conséquent,
on n'introduit pas de variables additionnelles dans les systèmes conformes à l'invention, au cours du fonctionnement normal' Une fois qu'ils ont été réglés, ces équipe- ments maintiennent et conservent indéfiniment leur réglage*
D'autres dispositions permettant également le réglage d'un mo- teur sans contacts ni pièces mobiles, sont encore possibles sans qu'il soit nécessaire de recourir à des circuits équilibrés Cea dispositions sont basées sur le fait que le couple à l'arrêt d'un moteur à collecteur à cou- rant alternatif est proportionnel au cosinus de l'angle de décalage entre les courante statorique s et rotorique, c'est-à-dire très sensiblement à celui de l'angle décalage entre les tensions d'alimentation correspondantes* En utili- sant donc la tension aux bornes de l'arc,
qui est variable non seulement en grandeur, mais aussi en phase, par rapport à la tension du réseau, pour ali- menter, soit en totalité, soit partiellement, l'un des circuits stator1que et rotorique, l'autre étant soumis par exemple à une tension fixe de phase déter- minée, on peut obtenir que le couple du moteur soit nul pour une certaine va- leur déterminée ,dans un sens ou dans l'autre,, suivant que cette tension s'é- carte, par excès ou par défaut, de la valeur convenable choisie sa ce point'
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Dans la Fig.6 ,qui concerne une telle réalisation, on a auppoaé que le stator 71 du moteur 3 est alimenté par uno tension fixe 72, qui est par exemple celle du réseau* Quant au rotor 17,
il est alimenta par une ten- sion variable résultant de la composition vectorielle de la tension au bor- nes de l'arc et d'une tension fournie par le secondaire d'un petit transfor- mateur auxiliaire 73 dont le primaire est aussi alimente par le réseau' Il est facile de vérifier que, moyennant un choix convenable des diverses cons- tantes, les courants statorique et rotorique sont en quadrature pour une cer- taine valeur de la tension aux bornes de l'arc; le couple est alors nul pour cette tension qui correspond à une longueur déterminée de l'arc*
Il va de soi que de nombreuses variantes sont possibles, surtout si la tension d'alimentation 72 du stator 71 est prélevée, par exemple, sur une autre phase que celle qui alimente l'arc* La tension supplémentaire four- nie par le transformateur 73 peut alors devenir inutile;
on peut aussi le pré- lever sur une phase différente, ou encore intervertir les alimentations du stator et du rotor- On peut, en outre, insérer des impédances additionnelles (réactances, résistances, capacitances, etc**) dans les circuits, en vue d'en modifier les constantes*
Enfin, des dispositions analogues sont possibles avec un moteur d'induction à deux enroulements etatoriques; le couple est alors proportion- nel au sinus de l'angle de décalage entre les deux courants statoriques, et il est immédiat de modifier an conséquence l'alimentation des circuits cor- respondants, pour obtenir un résultat équivalent à celui indiqué ci-dessus*
La description et la représentation de l'invention ont été aim- plifiées autant que possible;
on a notamment fait abstraction des divers in- terrupteurs et autres appareils analogues qui devraient être prévus dans les circuits* Par exemple, des interrupteurs seraient prévus pour fermer et ou- vrir les circuits de soudure et d'excitation de pont, et dans certaines cir- constances, ces interrupteurs seraient enclenchés, de façon à alimenter et à. désexciter simultanément ces circuits*
Suivant une autre variante, le circuit de pont pourrait être dé- séquilibré en modifiant l'impédance de plusieurs branches du pont, au liée d'une seuls-
D'autre part, les diverses bobines des ponts représentés et dé-
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IMPROVEMENTS TO THE CONTROL AND REGULATION SYSTEMS FOR ELECTRIC MOTORS WITH SHIFT
The present invention is aimed at improvements to the control and adjustment systems for reversing electric motors, applicable in particular to the motors for advancing the electrodes in automatic arc welding machines.
First of all, it offers an improved commando system for electric motors, in particular for AC motors, thanks to which the direction of travel can be reversed with correct operation of the motor in both without, without being necessary to start or open electrical circuits,
nor to move moving parts, '
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The improved control means and systems that are the subject of the invention can accommodate a host of applications, the control of the motor for advancing the electrodes in a welding machine, that of moving elements of induction regulators, adjustment of the spring of a turbine regulator intended to adjust the valve opening of the latter, the control of the pilot motor of any adjustment system, etc. ***
The improved systems are particularly advantageous in the first application referred to above, that is to say that which concerns the motors for advancing the electrodes in an automatic arc welding machine,
to move an electrode so as to bring it closer to or away from another electrode, with a view to initiating and then maintaining an arc having a determined characteristic; this is why the invention will be represented and described in this particular application. given by way of nonlimiting example
More particularly still, the invention will be described in its application to the case where the second electrode is constituted by the article to be welded;
this very particular indication not having any limiting nature either, because, as has already been said, the invention can be applied to all systems intended to initiate and maintain a welding arc *
First of all, it offers sophisticated operating equipment that is sensitive, safe and positive at the same time, and is applicable to both AC and DC ara welding systems,
to control a reversible motor which advances the electrode as a function of an electrical quantity of the welding circuit * It also covers other important particularities which will be described later-
The novel features and advancements of the invention will be better understood by reference to the following description and to the accompanying drawings, given merely by way of example, and in which:
Figs. 1 and 2 are circuit diagrams relating to two embodiments of the invention.
Fig'3 offers an arrangement of the coils shown in the point or balanced circuit provided in these assemblies *
Figs. 4 and 5 relate to another embodiment of the invention for the use of direct current for soldering.
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Finally, Fig. 6 relates to a last variant '
In these figures, 1 designates the electrode, and 2 the part on which it is proposed to carry out the welding work! the electrode 1 is brought closer to or away from the part 2 by means of a feed motor 3;
this motor 3 is connected, directly or indirectly, to the advance mechanism represented by rollers or rollers 4, ar organs or means represented schematically by the dotted line 5.
Electrode 1 and part 2 are connected to. a soldering circuit receiving direct current or alternating current. As an example, it has been assumed that this is an alternating current circuit comprising an alternating current source denoted by 6, a transformer? 7 and a reactance 8.
The latter is intended to provide the desired droop characteristic for the weld, but it can be omitted, if the transformer 7 has a sufficiently high internal reactance,
The without and the speed of rotation of the feed motor 3 are controlled by a bridge circuit to which this motor is connected. For this purpose, coils 9 to 12 inclusive which are connected to each other, at 13 to 16 inclusive, and to the motor 3, are arranged so as to constitute a Wheststane bridge, the armature 17 of the motor 3 is connected to the vertices 14 and 16 of the bridge, and an electromotive force source 18 is connected directly or indirectly, by the 'intermediary of a transformer 19 and conductors 20 and 21,
to the other terminals 13 and 15 of the bridge * The inductor 22 of the motor 3 is connected to the power source 18 by the conductors 23-24, 20-21 and the transformer 19
Devices influenced by a characteristic of the welding circuit are used, in accordance with the invention, to vary the relative impedances of the branches or sides of the bridge described above, with a view to controlling the direction and the speed of rotation of the motor. * In the particular system shown, these devices comprise a core 25 which is moved in the coil 11 by electromagnetic means influenced by a characteristic of the soldering circuit The movement of this iron core changes the reactance of the coil 11 and thus breaks the balance of the bridge,
by varying the intensity and direction of the current flowing in the armature 17 circuit of motor 3
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The core 25 is supported inside the coil 11 by means of a spring 26, and it is moved by means of another core 27 which is attached to it and which extends inside a coil 28 which is mounted as a branch on the arc electrodes 1 and 2 by conductors 29 and 30 and a rheostate 31 Thanks to 8 assembly, the excitation of the coil 28 varies as a function of the length of the arc between the electrodes 1 and 2 and the adjustment of the rheostat 31 Once this has been done, the operation of the equipment which has just been described can be represented as follows:
When the electrode 1 is released from the part 2 forming the second electrode, and the two electrodes are connected to a source of welding current, the entire voltage of the source is applied to the coil 28 which, in Consequently, is completely excited * The core 27 is thus attracted inside this coil, bringing the core 25 into the coil 11 of the bridge circuit * This has the effect of increasing the impedance of this coil,
and the impedance of the branch of the bridge circuit which includes this coil '
The change in impedance thus caused breaks the balance of the bridge by passing current through the armature of the motor 3 in a clean asna to bring the electrode 1 towards the part * This supply maneuver continues until the electrode 1 engages the electrode 2, the coil 28 is then short-circled and the cores 27 and 25 are completely or partially drawn outside their coils, by the action of the spring 26.
When this occurs, the impedance of the coil 11 decreases noticeably * The result is that the bridge is unbalanced, so that a current flows through the armature 17 of the supply motor in the opposite direction to its original direction of passage. ! the motor 3 is thus called upon to reverse its rotation without, and under these conditions it moves the electrode 1 away from the electrode 2, in order to start the welding arc * As soon as an arc has been established between the electrodes 1 and 2, the coil 28 is again supplied with a current which varies according to the length of the arc established between the electrodes 1 and 2 The excitation of the coil 28 again attracts the core 27 in its interior and thus brings the core 25 into the coil 11
When the potential of the arc has reached a determined value,
the amplitude of the stroke of the core 25 and the coil 11 is sufficient to
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unbalance the bridge again, so as to reverse the direction of rotation of motor 3, to emanate electrode 1 to part 2
The feed speed of the electrode 1 to the electrode 2 is then controlled by the movement of the core 25 inside the coil 11, to sufficiently unbalance the bridge, so that the motor 3 operates at a speed sufficient to maintain desired weld arc characteristic The desired weld arc length can be controlled by adjusting the supply of coil 28 through rheostat 31, or by adjusting the tension of spring 26,
or by these two means combined
The equipment of Fig'2 presents notable analogies with that which has been described with reference to Fig. 1 The direction and speed of rotation of the motor 3 are also controlled by modifying, depending on a characteristic of the soldering circuit, the balance of the bridge circuit in which it is connected * For this purpose, four coils (9 to 12) and the motor 3 are connected so as to constitute a Wheatstone bridge whose vertices 32 and 33 are re - linked to an alternating current source 34, by conductors 35 and 36 The armature 17 of the motor is connected to the other vertices 38 and 39 of the bridge,
by conductors 40 and 411 the inductor 22 of the motor is connected to the current source by conductors 23 and 24
The distribution of the flux in the coils 9 to 12 is controlled by a coil 45 cooperating therewith; the latter is connected, by conductors 46 and 47, to the welding circuit comprising electrodes 1 and 2, so that its excitation varies under the effect of variations in the characteristics of the welding circuit * In the equipment shown by way of example, the coil 45 is connected to the electrodes 1 and 2 in shunt on the welding arc and is thus made sensitive to the voltage of the arc;
but it is understood that, in general, this coil can also be made sensitive to the intensity of the welding current alone or combined with the arc voltage, or to any other selected characteristic of the welding circuit. re
Fig'3 shows an arrangement of the coils 9 to lsur a magnetic carcass 48;
this carcass is provided with three branches, the bobbinas 12-10 and 9-11 being placed respectively on the outer branches and the coil 45 placed on the middle branch. The arrangement of the coils is such that when the instantaneous potential of the conductor 35 is positive by
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compared to the conductor 36, the current passes through each coil in the proper direction to pass the flow in the external branches of the casing 48 in the direction of clockwise *: At the same time, the coil 45 which is connected in the welding circuit, sends flux upwards in the middle branch of the carcass;
consequently, the flux due to the coil 45 exerts an action opposing the passage of the flux in the coils 12 and 10 and facilitating the passage of the flux in the coils 9 and 11.
The operation of the equipment described is as follows: When the ampere-turns of coil 10 are greater than those of coils 9, 18 and 11, as shown in Figs. 2 and 3, the instantaneous potential of the bridge top 38 is positive with respect to that of the top of bridge 39, assuming that the potential of the conductor 35 is positive with respect to that of the concluding 36 The current is thus sent to the armature 17 of the motor 3, from terminal 38, by conductors 40 and 41, to terminal 391 but, due to the current flowing through coil 45, the flux balance in the casing is broken, so that the flux passing through coils 9 and 11 is strengthened, and that passing through coils 10 and 12 is weakened - Accordingly,
the potential of terminal 38 is reduced and that of terminal 39 is increased beyond what it was before coil 45 was energized, and the polarity can then be reversed-
If the potential difference between terminals 37 and 39 is reduced, the speed of motor 3 is also reduced, and if the potential of terminals 38 and 39 is reversed, armature 17 of the supply motor also reverses. .on without operation, Due to the reversal of the direction of the current which crosses it *
Consequently, depending on the arc voltage, which determines the indentation of the coil 45, the speed and the direction of rotation of the motor 3 are controlled to move the electrode 1 towards or away from the part 2. ,
and to maintain the desired voltage determined by the adjustment and relative adjustment of the control circuits *: By varying the degree of excitation or the ampere-turns of the various coils, the system can be called upon to adjust any desired characteristic. a welding arc *
The adjustment of the bridge circuit depends on the nature of the welding operation to be carried out. If electrodes are used which do not consume themselves, for example carbon or tungsten, the feed motor
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is normally stationary and it is only from time to time that it is actuated to bring the electrodes closer to each other,
in order to compensate for their lexlte consumption in the aro On the other hand, if a fusible electrode is used, as is the case with metal arc welding, the motor is running roughly contiguously and to bring the electrode to the appropriate speed in order to maintain a welding arc having the desired characteristics. The adjustment of the bridge thus depends on the desired operating conditions *
In all cases, the operation of the equipment is the same, namely the following:
a magnetic bridge is controlled by electromagnetic means influenced by a characteristics of the soldering circuit, to pass a current in the circuit of the feed motor with an appropriate value and in the appropriate direction to move the electrode, so bringing it closer to or away from the part, in order to initiate and maintain the welding arc '
The invention is generally applicable with all kinds of electric currents and to all welds in which the arc is established between the electrode and the workpiece, as shown;
as well as to all other kinds of welds in which the arc is established between several electrodes
In the equipment considered, the bridge has been described as an alternating current bridge, but it is understood that one can also use a direct current bridge, without going beyond the scope of the invention. such a direct current bridge, for example, a variable rheostat or resistor is used to replace the variable impedance 11 of the bridge described in fig'l and equivalent means in Fig. 2 and 3.
The value of the resistance is controlled by electromagnetic means, such as those shown in the drawing, in order to control the balance of the bridge
In the case of alternating current, the coil of Figs. 2 and 3 is connected directly to the welding electrodes 1 and 2, but if the source is direct current, it is necessary to provide other means, for example to connect coil 45 to an alternating current source and to vary the intensity of the current flowing in the circuit, by means of a direct current relay influenced by the conditions of the soldering circuit:
but such a system is not necessary when using the equipment shown in Fig. 4
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and 50
In the equipment of Figs * 4 and 5, the bridge circuit comprises the coils 49 to 52 respectively. The armature 17 of the supply motor is connected in the galvanometer circuit of the bridge, by conductors 54 and 55, and the inductors 56 and 57 of the motor are connected in series with the coils 49 to 52 in diametrically opposed branches of the motor. bridge * The terminals (or probes) of the bridge 58 and 60 are connected to an alternating current source 62,63 'The other terminals or tops of the bridge 59 and 60 determine the galvanic circuit of the bridge *
As shown in Fig'S, the coils 52 and 50 are placed on a magnetic circuit 68,
while coils 49 and 51 are placed on another magnetic circuit 65 A control coil 66, shown schematically in Fig. 4 as being divided and associated with coils 49 and 51 is also mounted on 65. This coil 66 is intended to modify the impedance of the coils 49 and 51 by controlling the saturation of the circuit 65 on which these coils are placed 'It is connected in branch on the welding electrodes 1 and 2, by conductors) * 69 and 70, and a shock coil 67 is inserted into the circuit to prevent induced AC currents from passing through the welding arc *
It is also possible to use other systems or means to prevent alternating currents from passing through the direct current circuit * To this end, the coil 66 can, for example,
be divided into two parts, each of which is associated with one of the coils 49 and 51 of the bridge, so that the voltage induced in one half of the coil 66 is opposite to that which is induced in the other half of this coil * When such a system is used, the shock coil 67 is not necessary *
The armature 17 of the motor is connected to the feed rollers or rollers 4, to move the mobile electrode 1 with a view to bringing it closer to or away from its cooperating electrode 2.
The welding current source 53 is a direct current machine designed to provide a suitable falling characteristic. Instead of using a generator inherently and inherently providing the desired characteristic, one can also use to a generator at constant potential with a resistance mount ,. in the welding circuit *
The operation of the variant of Figs. 4 and 5 can be represented as follows.
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The impedance of the two branches of the bridge, comprising the coils 50 and 52, is constant, but the impedance of the other two branches, comprising the coils 49 and 51,
is variable. The desired variation in the impedance is achieved by modifying the permeability of the magnetic circuit 65 by varying its saturation by means of the flux produced by the coil 66.
The excitation of the coil 66 varies with the voltage of the welding arc * Thus, depending on the arc voltage, which varies with the length of the arc, the saturation of the magnetic circuit 65 is controlled by the coil 66a and l The impedance of coils 49 and 51 is modified correspondingly. This modification in the impedance of coils 49 and 51 controls the direction and flow of the current in the bridge circuit of which they form part, as well as the intensity and without current flowing through the armature 17 of the motor * Consequently, the motor rotates in the appropriate direction and at the appropriate speed to maintain the arc length and voltage at the desired values.
It is interesting to observe that the systems described do not include contacts, nor movable members, Consequently,
no additional variables are introduced in the systems according to the invention, during normal operation. Once they have been adjusted, these devices maintain and retain their adjustment indefinitely *
Other arrangements also allowing the adjustment of a motor without contacts or moving parts are still possible without having to resort to balanced circuits. These arrangements are based on the fact that the torque at standstill d 'an alternating current collector motor is proportional to the cosine of the offset angle between the stator currents and the rotor current, that is to say very substantially to that of the offset angle between the supply voltages corresponding * Using the voltage at the arc terminals,
which is variable not only in size, but also in phase, with respect to the voltage of the network, to supply, either totally or partially, one of the stator and rotor circuits, the other being subjected for example to a fixed voltage of determined phase, it is possible to obtain that the motor torque is zero for a certain determined value, in one direction or the other, depending on whether this voltage is removed, by excess or by default, of the appropriate value chosen its this point '
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In Fig. 6, which relates to such an embodiment, we have auppoaé that the stator 71 of the motor 3 is supplied by a fixed voltage 72, which is for example that of the network * As for the rotor 17,
it is supplied by a variable voltage resulting from the vectorial composition of the voltage at the terminals of the arc and a voltage supplied by the secondary of a small auxiliary transformer 73 whose primary is also supplied by the network It is easy to verify that, by means of a suitable choice of the various constants, the stator and rotor currents are in quadrature for a certain value of the voltage at the terminals of the arc; the torque is then zero for this voltage which corresponds to a determined length of the arc *
It goes without saying that many variations are possible, especially if the supply voltage 72 of the stator 71 is taken, for example, from a phase other than that which supplies the arc * The additional voltage supplied by the transformer 73 can then become useless;
it can also be taken from a different phase, or even interchange the stator and rotor power supplies - In addition, additional impedances (reactances, resistances, capacitances, etc.) can be inserted in the circuits, in order to modify the constants *
Finally, similar arrangements are possible with an induction motor with two etatoric windings; the torque is then proportional to the sine of the offset angle between the two stator currents, and it is immediately necessary to modify the power supply of the corresponding circuits accordingly, to obtain a result equivalent to that indicated above *
The description and the representation of the invention have been simplified as much as possible;
In particular, we have disregarded the various switches and other analogous devices which should be provided in the circuits * For example, switches would be provided to close and open the soldering and bridge excitation circuits, and in certain cir - constancies, these switches would be engaged, so as to supply and. simultaneously de-energize these circuits *
According to another variant, the bridge circuit could be unbalanced by modifying the impedance of several branches of the bridge, linked to only one.
On the other hand, the various coils of the bridges represented and dis-
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