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La présente inve, sion se rapporatea un dispositir ae commande auto- matique par tubes électroniques travaillant en fonction de la tension d'arc, pour soudeuses automatiques à arc.
Alors que dans les dispositifs de commande par tubes électronique.:! de ce type connu, on utilise, en général, des tubes à décharge en atmosphère gazeuse, la présente invention prévoit l'utilisation de tubes à vide pous- sé. Les tubes à vide poussé présentent, sur les tubes à décharge et atmos- phère gazeuse, l'avantage de nécessiter des conditions de fonctionnement moins uniformes en ce qui concerne le chauffage et la température et de fonc- tionner plus régulièrement. L'emploi de tubes à vide poussé a été rendu pos- sible, dans le dispositif de commande conforme à l'invention, parce que le moteur de déplacement de l'électrode ne nécessite que de faibles courants de régulation.
Par rapport aux dispositifs de commande connus, le dispositif con- forme à l'invention se signale en outre par une sensibilité particulière.
Il offre également la possibilité de s'ajuster aux conditions optima de sou- dage et de maintenir ces conditions. A cet effet, on peut régler aussi bien le déplacement de base nécessaire de l'électrode que la tension désirée aux bornes de l'arc. Enfin, le nouveau dispositif de commande est associé de plus à des moyens qui commutent le moteur de déplacement d'électrode sur le réseau, en vue d'obtenir une vitesse de déplacement d'électrode aussi faible que possible, lors de la marche à vide du dispositif de commande par tubes.
Sur le dessin annexé, on a représenté à titre d'exemple le disposi- tif de commande faisant l'objet de l'invention.
Sur ce dessin: - la figure la est un schéma de connexions très simplifié du dis- positif de commande; - les figures 1b et 1c représentent les courbes caractéristiques des tubes du dispositif de commande représenté sur la figure la; - la figure 2 est un schéma complet des connexions du dispositif de commande.
On va d'abord exposer le principe de la commande en se référant aux figures la à 1c:
La grille du tube Rö 1 (tube de commande) est au p8le + de la ten- sion d'arc U dont le pôle - est à la cathode du tube R81, par l'intermédiai- re d'une baterie procurant la tension auxiliaire ou contre tension U La contre tension UK a une valeur telle que la différence entre UL et UK donne une tension résultante d'environ -3V. Pour cette tension, le courant anodique moyen est de 1 mA (voir figure lb). Le point correspondant A qui se trouve sur la courbe caractéristique du tube s'appelle le point de fonc- tionnement'du tube.
Le courant qui passe pour cet ajustement peut encore être réglé à des valeurs plus grandes ou plus petites, ce qui se produit immédiatement en cas de variations de tension de l'arc. Si la tension de l'arc augmente, la tension de grille du tube devient plus positive (par exemple-2V) et le courant anodique augmente ; le contraire se produit lors- que la tension de l'arc diminue. A la sortie du tube, le courant anodique traverse la résistance Ra et provoque, d'une manière connue, une chute de tension aux bornes de cette résistance, chute qui, pour une résistance Ra de 100 kJLet un courant anodique de lmA est de 100 V. Cette tension Ua est appliquée à la grille du tube R3 2 (tube régulateur) avec interposition d'une deuxième tension auxiliaire ou contre-tension U'K.
Cette tension U'K est choisie de telle manière que l'on obtienne, pour le tube Rö 2, une tension
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résultante de grille qui amène le point de fonctionnement de ce tube quel- que part sur la plage désignée par A' sur la figure 10. La position exacte du point de fonctionnement du tube R3 2 dépend de l'avance de base de l'élec- trode dont on a besoin. Or le courant d'excitation du moteur de déplacement d'électrode doit être fonction de cette avance.
Il n'est pas possible d'étendre la plage A' au delà de ce qui est indiqué sur la figure 1c, car il faut qu'il existe encore, au delà des deux points limites de la plage A', la possibilité de modifier le courant d'exci- tation pour rendre également possible un réglage dans ces cas limites. Ce réglage s'opère alors de la manière suivante : tension d'arc UL dépasse par exemple la valeur normale, La tension de grille du tube R8 1 monte alors à une valeur qui est plus positive que -3 V. Il en résulte que le courant anodique de R8 1 augmente. La chute de tension aux bornes de la résistance Ra devient plus grande et la tension de grille du tube R8 2 atteint des va- leurs négatives plus élevées.
Il s'ensuit que le courant anodique de Rö 2 et, par conséquent le courant d'excitation du moteur de déplacement d'élec-.' trode diminuent. Le moteur tourne plus vite et la pointe de l'électrode se rapproche de la pièce à travailler jusqu'à ce que soit de nouveau atteinte la valeur normale de la tension d'arc UL. Les points normaux de fonctionne- ment, c'est-à-dire les valeurs normales du courant et de la tension se ré- tablissent alors et l'action régulatrice cesse jusqu'à ce que la prochaine irrégularité au point de soudure amorce de nouveau le processus de commande et de réglage et le fasse se dérouler.
Par le choix de la contre tension UK, on s'adapte donc à la ten- sion d'arc requise à laquelle on doit souder ou bien on la fixe et, par la contre-tension UK, on détermine l'avance de base de l'électrode, avance qui abstraction faite des irrégularités, est nécessaire pour la tension d'arc requise ou choisie.
Dans ce qui suit, on va maintenant décrire en détail le mode de fonctionnement du dispositif régulateur représenté sur la figure 3.
A l'enroulement de l'induit du moteur, de déplacement de l'électro- de GM 1 est appliqué, par l'intermédiaire d'un redresseur Gl 7 et d'un com- mutateur S4,une tension constante U8 provenant d'un réseau à courant alter- natif de 200 volts.
La tension UL de l'arc L et de la source de courant de soudure est fournie aux bornes A et B du dispositif régulateur. Suivant la polarité de l'électrode, le commutateur S3 doit être amené dans la position E+ ou E-, afin que la polarité aux bornes de relais U soit celle représentée sur le dessin. Il faut ici que le commutateur S2 se trouve dans la position pour courant continu. Lorsqu'on soude avec du courant alternatif, la position du commutateur S3 importe peu. Le commutateur S2 se trouve dans la position pour courant alternatif. Le redresseur Gl 4 redresse la tension alternative et fournit la tension redressée au condensateur C10. La tension aux bornes du condensateur C10 est alors sensiblement égale à la valeur de pointe de la tension alternative.
Mais étant donné qu'une tension continue est néces- saire aux bornes du relais U, tension qui correspond à la valeur efficace de la tension alternative, le potentiomètre P4 procure la division de ten- sion appropriée (à peu près dans le rapport 1/2 pour un courant alternatif sinusoïdal). Tant qu'il n'y a pas d'arc, la tension UL est égale à la ten- sion à vide de la source de courant de soudure. La tension U7 a alors une valeur élevée correspondante. Le relais U est établi de telle manière qu'il attire pour des tensions supérieures à 45 V, c'est-à-dire pendant la marche à vide. Grâce à cette attraction, les deux contacts de relais ul et u2 sont actionnés.
Le contact u1 est sur d. Il s'ensuit qu'à l'enroulement inducteur
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P du moteur de déplacement d'électrode GM 1 se trouve appliquée la pleine tension de travail U qui est fournie par le réseau à courant alternatif de
220 V, par l'intermédiaire des bornes C et D du rédresseur Gl 6 et du conden- sateur d'étalement C1. Le moteur reçoit alors le courant d'excitation maxi- mum et déplace l'électrode de soudure E, vers la pièce à travailler W, avec la vitesse la plus petite possible. Ceci facilite l'amorçage de l'arc sans rencontre de l'électrode E avec la pièce à travailler W et évite un court- circuit. En s'ouvrant, lorsque le relais U attire, le contacteur u2 inter- rompt l'alimentation en courant de la grille-écran du tube R8 2.
On évite ainsi une détérioration du tube R8 2.
Dans ce qui précède et également dans ce qui suit il est d'abord supposé 'que le commutateur SI se trouve dans la position a. Il existe alors entre la grille de commande et la cathode du tube R8 1 une tension qui est égale à la différence entre les tensions U7 et U5 + U6 ( on peut le contrô- ler facilement lorsqu'on observe les signes de polarité et les flèches indi- catrices du sens du courant représentés sur le dessin. Comme on va le mon- trer ci-après avec plus de détails encore,la tension U5 + U6 est, en marche à vide, plus petite que la tension U de sorte que l'on obtient une tension de grille positive pour le tube R8 1. Etant donné que cette tension pourrait produire des détériorations du tube R8 1, elle ne doit pas être appliquée à la grille du tube. Ce résultat est obtenu au moyen du redresseur Gl 5.
Ce redresseur Gl 5 agit en dispositif de court-circuit pour toutes les tensions positives de grille, mais est sans action pour toutes les ten- sions négatives de grille. Afin que le redresseur Gl 5 ne puisse pas, lors de tensions positives de grille, débiter un courant de court-circuit trop élevé, on a interposé comme limiteur de courant, une résistance R5. Le con- densateur C9 court-circuite toutes les tensions parasites qui, provenant du dispositif d'allumage haute fréquence, risqueraient d'atteindre la grille du tube Rö 1.
Pendant la marche à vide, l'ensemble du dispositif de commande élec- trique est donc bloqué et c'est uniquement par l'intermédiaire du relais U que se produit encore une "régulation". Lorsque l'arc est amorcé, le relais U décolle. Il s'ensuit que l'enroulement d'excitation du moteur G M 1 est relié par le commutateur u1, au tube Rö 2 auquel la tension de grille-écran est en outre fournie depuis le r e d r e s s e u r C1 6, p a r 1' intermédiaire de l'interrupteur u2. Lors de l'amorçage de l'arc L, la ten- sion U7 tombe à la valeur de fonctionnement UL et la commande de la régula- tion automatiques peuvent commencer.
A cet effet, et comme on l'a déjà indi- qué plus haut, une contre-tension est nécessaire, Celle-ci est fournie par l'enroulement WS3 du transformateur Tr1, le redresseur Gl 3 et le condensa- teur d'étalement C6, Elle est appliquée à l'ensemble constitué par le poten- tiomètre P2., la résistance R6 et le potentiomètre P3, tous trois montés en série. Il faut que, par réglage du potentiomètre P2 la contre-tension réel- lement effective U5 + U6 soit rendue supérieur d'environ 3,5 v à la tension optimum d'arc UL. Le tube Rö 1 atteint alors son point de fonctionnement normal ( la tension U5 + U6 est donc nécessairement toujours inférieure à la tension de marche à vide).
Pour éviter une mesure continue de la différence de tension UL - (U5 + U6) = 3,5v, le potentiomètre P2 peut comporter directe- ment une graduation en tension étalonée une fois pour toutes, graduation sur laquelle sont reportées les tensions d'arc en jeu. Etant donné qu'on n'a besoin de régler la contre-tension que dans la plage comprise entre en- viron 19V et au maximum 45V la résistance R6 est interposée entre les poten- tiomètres P2 et P3, afin que les possibilités d'ajustement du potentiomètre P2 puissent être utilisées à fond.
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Pour son fonctionnement, le tube Rö 1 nécessite une tension anodique qui est fournie par l'enroulement WS2 du transformateur Tr 1, le redresseur G12 et le condensateur C5. Cette source de courant fournit également à la grille-écran de Rö 1 par l'intermédiaire de la résistance R4, le courant né- cessaire. Les condensateurs C7 et C8 s'opposent ici à des oscillations de haute fréquence dans le tube Rö 1.
Pendant le fonctionnement de l'étage de commande, apparaît, d'une manière connue, aux bornes de la résistance d'anode R3, du tube Rö 1, la tension de commande U2 pour l'étage régulateur qui comprend le tube Rö 2.
Cette tension U2, diminuée de la contre-tension U1, est appliquée à la gril- le de commande du tube Rö 2. La contre-tension U1 est appliquée aux bornes de la résistance R2 et du potentiomètre Pl et est fournie par l'enroulement WS1, le redresseur Gl 1 et le condensateur C4. Ici également, dans le but de régler la contre-tension, le diviseur de tension P1 a été composé de la résistance fixe R2 et du potentiomètre P1, ceci pour permettre d'utiliser plainement le champ de réglage du potentiomètre Pl, Comme on l'a déjà indi- qué, la contre-tension Ul doit être réglée de telle manière que l'avance de base de l'électrode E ait la valeur correcte pour la tension d'arc choisie et réglée sur le potentiomètre P2.
Si l'on voulait effectuer cet ajustement en cours de régulation par le tube Rö 1, cette action de régulation inter- férerait avec le réglage effectué à la main sur le potentiomètre Pl et seul un soudeur de grande habileté pourrait arriver à un réglage à moitié accep- table. Pour rendre donc possible dans chaque cas un réglage correct, on a prévu le commutateur Si et le régleur P3.
Si l'on amène le commutateur Si à la position b, la grille de com- mande du tube Rö 1 se trouve portée à une fraction de la tension De, frac- tion que l'on peut régler exactement à -3,5 v en déplaçant la poignée du régleur P3 ( cet ajustement n'a besoin d'être effectué qu'une seule fois, par exemple lors de la réception de l'appareil). Le tube Rö 1 travaille maintenant à son point de fonctionnement, indépendamment de la tension de l'arc et fournit par conséquent une tension de commande constante pour le tube Rö 2. On peut à ce moment là régler exactement, au moyen du dispositif
Pl de réglage d'avance, la tension d'arc désirée. Lorsque le réglage du ré- gleur P1 a été trouvée, l'avance de base correcte de l'électrode se trouve donc également obtenue.
On règle encore le potentiomètre P2 sur la valeur correcte de la tension d'arc, on commute le commutateur Si à la position a et la machine soude ensuite d'une manière entièrement automatique.
Contrairement au potentiometre @P2, on ne peut pas munir de piano le potentiomètre P d'une graduation d'une grandeur déterminée ; alors pour chaque type d'électrode, outre la tension d'arc optimum, on indique é- galement l'intensité nominale du courant de soudure convenable et l'avance de base ou des indications analogues. Toutefois, on peut fort bien munir le potentiomètre Pl d'une simple graduation en chiffre qui permet à chaque soudeur de relever des chiffres expérimentaux sur le réglage du dispositif et de les réutiliser par la suite couramment.
Avec le dispositif de réglage, on est également en mesure de déter- miner la tension de soudure optimum d'électrodes de type inconnu. A cet ef- fet, on place également le commutateur Si à la position b et on règle sur le potentiomètre Pl l'avance de base de l'électrode jusqu'à ce que la ligne de soudure présente ses propriétés les meilleures possibles. On lit alors sur le voltmètre de soudure la tension de soudure optimum, on règle le poten- tiomètre P2 sur cette valeur et, une fois le commutateur Si amené à la posi- tion a, cette électrode peut également souder automatiquement.
Si l'on avait voulu déterminer la tension de soudure en travaillant en automatique, il 5 aurait fallu régler correctement et simultanément deux grandeurs inconnues
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à savoir l'avance de base et la tension d'arc, opérations qui n'auraient permis d'atteindre le résultat que par un grand hasard.
En ce qui concerne le montage de l'étage de réglage, il y a lieu encore de mentionner que les condensateurs C2 et C3 constituent des condensa- teurs de protection contre les oscillations de haute fréquence et que la ré- sistance R1 fonctionne en résistance de protection de grille devant empêcher, lorsque la tension de grille est positive, le passage d'intensités trop grandes sous l'action de la grille de commande du type Rö 2. Des tensions positives de grille peuvent éventuellement apparaître au tube Rö 2, lorsque, au cours de l'opération de soudure, il se produit un court-circuit entre l'électrode et la pièce à travailler, mais une protection suffisante de gril- le est donnée par la résistance R1 de valeur appropriée, sans redresseur, étant donné que le tube Rö 2 est construit d'une manière sensiblement plus robuste que le tube Rö 1.
Si la plage de travail (figure le) du tube Rö 2 ne devait pas être suffisante pour un cas quelconque, on peut pour ajuster la vitesse de rota- tion , utiliser, entre le dispositif régulateur et les galets transporteurs d'électrodes, un mécanisme qui est monté dans le bras de la soudeuse.
Comme tube Rö 1, on utilise avantageusement un tube F 12 et pour le tube Rö 2 un tube EL 156 de la maison "Telefunken".
REVENDICATIONS.
1. Dispositif de commande automatique par tubes électroniques tra- vaillant en fonction de la tension d'arc, pour soudeuses automatiques à arc, caractérisé en ce qu'il comprend un tube à vidé poussé (tube de commande) pour amplifier les écarts que fait la tension d'arc par rapport à une valeur prescrite, et un tube à vide poussé (tube régulateur) pour régler le courant d'excitation du moteur de déplacement d'électrode.