CA2811385A1

CA2811385A1 - Dispositif de soudage ameliore avec un chariot et deux actionneurs afin d'orienter une tete de soudage

Info

Publication number: CA2811385A1
Application number: CA2811385A
Authority: CA
Inventors: Jean-Francois Dagenais
Original assignee: Serimax SAS
Current assignee: Serimax SAS
Priority date: 2010-09-24
Filing date: 2011-09-23
Publication date: 2012-03-29
Also published as: US20120074203A1; US20130248506A1; FR2965196A1; US9321118B2; WO2012038624A1; FR2965196B1

Abstract

La présente demande décrit un dispositif de soudage apte à assembler par soudure une première et une deuxième pièce au niveau d'un joint de soudage, lesdites pièces définissant entre elles un plan de joint, le dispositif comprenant : un moyen porteur (2) permettant au dispositif d'être déplacé le long du joint de soudage; au moins un moyen de soudage (4) coopérant avec ledit moyen porteur (2) afin d'être maintenu à distance dudit joint de soudage; des moyens de commande et de pilotage automatiques notamment du moyen porteur (2). Le au moins un moyen de soudage est monté sur un unique support (3) orienté sensiblement parallèlement audit plan de joint : le dispositif comprend en outre un premier actionneur motorisé (5) fixé sur ledit moyen porteur de déplacement (2) et muni d'une première protubérance (51) coopérant avec un logement (61) ouvert sur une première face d'extrémité dudit unique support (3); un deuxième actionneur motorisé (6) fixé sur ledit moyen porteur (2) et muni d'une deuxième protubérance coopérant avec un logement ouvert sur une deuxième face d'extrémité dudit unique support (3) de telle sorte que lesdites première et deuxième protubérances sont déplaçables dans un plan sensiblement perpendiculaire audit plan de joint et induisent un déplacement contrôlé du support (3) des moyens de soudage (4).

Description

DISPOSITIF DE SOUDAGE AMELIORE AVEC UN CHARIOT ET DEUX ACTIONNEURS
AFIN D'ORIENTER UNE TETE DE SOUDAGE
L'invention se rapporte au domaine du soudage de pièces mécaniques, par tous procédés réalisant une fusion de matériaux, afin d'assembler ces pièces ou de réaliser entre elles un ou plusieurs joints d'étanchéité.
L'invention s'étend à tous les secteurs de la construction, métallique ou autre, et en particulier au soudage de conduites ou de pièces tubulaires que l'on souhaite abouter pour former des conduites continues sur de grandes distances.
L'assemblage de pièces mécaniques, qu'elles soient constituées d'éléments plats, tubulaires, comme pour les pipelines par exemple, ou de forme quelconque, est réalisé en accolant des bords ou des faces avec pas ou peu d'espace, et en déplaçant des moyens de soudage le long de la ligne ou zone de soudure ainsi formée.
Si l'on souhaite réaliser un joint d'étanchéité, sur une même pièce ou entre plusieurs pièces, on déplace les moyens de soudage le long de la ou des lignes à rendre étanche.
L'invention concerne plus particulièrement la cinématique des moyens de soudage, lorsqu'ils sont déplacés le long de la zone ou ligne de soudure. Ce déplacement peut être réalisé par un porteur, de type quelconque, par exemple un robot, un chariot mobile sur un rail, un véhicule à roues ou autres, selon l'application envisagée.
Les moyens de soudage comprennent les éléments, ou outils, qui permettent la mise en oeuvre des différents procédés de soudage, tels que, par exemple, le soudage dit TIG
(de l'anglais "Tunsgten Inert Gas" ou "tungstène et gaz inerte" en français), MIG (de l'anglais "Metal Inert Gas" ou "métal et gaz inerte" en français), MAG (de l'anglais "Metal Active Gas", ou "métal et gaz actif' en français), laser, ou autres. Ces moyens comprennent notamment des torches de soudage.
Les opérations de construction mécanique, en particulier l'assemblage de pièces, demandent certaines qualités de soudage, afin d'assurer la sécurité des personnes et la fiabilité des installations.
La réalisation de structures de type pipeline se fait en positionnant bout à
bout des tubes, ou conduites, présentant des sections transversales sensiblement identiques, puis en effectuant une soudure annulaire entre les extrémités de conduites ainsi positionnées.

2 Selon une pratique utilisée en offshore ou en on-shore, on soude quelques conduites entre elles, puis on les transporte sur site. Là, on les positionne par rapport à
une conduite déjà en place, puis on les soude sur cette dernière.
En off-shore, ce type de préfabrication, ou pré-assemblage, peut être directement réalisé sur un bateau. Les soudures doivent alors être de très bonne qualité afin de résister au transport et surtout à l'exploitation du pipeline, où les conditions environnementales, fortes pressions par exemple, sont souvent sévères et où des fluides contenant des composants corrosifs (gaz, pétrole, boues et autres) circulent.
Pour former de telles conduites, il est usuel de souder une portion de conduite à une extrémité
d'un ensemble de conduites déjà soudées entre elles, depuis une barge mobile off shore.
Comme la barge bouge en permanence sous l'effet du mouvement des vagues, le soudage s'opère dans des conditions particulièrement difficiles.
En outre, le poids des conduites et les efforts mis en jeu sont considérables : chaque conduite peut peser plusieurs centaines de kilogrammes, voire plusieurs dizaines de tonnes.
La qualité de la soudure est un facteur déterminant pour la durée de vie des conduites finales, ainsi que pour leur fiabilité et/ou la sécurité. Cela a aussi une grande importance pour la production : une soudure défectueuse doit être reprise et perturbe ainsi le cycle de production.
En soudage automatique, le remplissage correct de l'espace entre les pièces à
souder peut être source de difficultés, notamment lorsque l'écartement entre ces pièces varie avec leur épaisseur.
Plus spécifiquement, cet espace peut présenter un profil en forme de V ou de U, ensuite par exemple d'un usinage des extrémités des pièces à souder. La soudure est alors déposée depuis le fond du V, ou du U, jusqu'à ses extrémités, lesquelles correspondent généralement à la zone la plus proche de la paroi extérieure des pièces à souder. Cela se fait en déposant des couches successives. C'est fréquemment le cas dans le domaine des pipelines, où la soudure entre les extrémités des conduites est de forme annulaire.
Au voisinage de la paroi extérieure, la distance entre les bords des pièces est grande (de fait, la plus grande), ce qui oblige couramment à former deux cordons de soudure côte à côte pour combler correctement l'espace. Lorsque deux moyens de soudage, typiquement des torches, sont utilisés pour ce faire, un réglage est nécessaire pour les décaler latéralement, c'est-à-dire selon l'axe longitudinal des conduites à souder, l'un par rapport à l'autre.

3 Ce réglage est réalisé manuellement par un opérateur. Cela prend du temps, coûteux en matière de production.
Une difficulté particulière, que l'on retrouve notamment dans le soudage de pipelines, réside dans la réalisation (le soudage) de la ou des couches les plus externes du cordon de soudure, celles qui viennent s'intercaler et remplir l'espace, annulaire dans le cas de pipeline, entre deux extrémités de pièces, (tubes ou conduites en ce qui concerne les pipelines). Cette ultime étape est appelée "capping" dans le domaine.
Pour pallier ces difficultés, de nombreuses solutions ont été élaborées.
Dans le document US 3,974,356, un ensemble de soudage extérieur à des conduites à souder comprend deux torches de soudage montées sur un support commun. Elles sont disposées l'une derrière l'autre selon la longueur de la soudure à réaliser, c'est-à-dire selon le déplacement circonférentiel du support, le long de la soudure. Les torches sont reliées à un axe commun, lequel assure le déplacement de ces torches par rapport au support. Ce déplacement est principalement rotatif, c'est-à-dire "pendulaire" pour reprendre les termes de la technique. Par rapport aux conduites à souder, les torches sont ainsi animées d'un mouvement pendulaire commun, du fait que les déplacements respectifs de ces torches sont mécaniquement liés entre eux. Dit autrement, de par la construction intrinsèque de ce système, les mouvements d'oscillations réalisés par les deux moyens de soudage autour de l'axe longitudinal de la soudure sont les mêmes.
Un mécanisme complexe permet de régler manuellement la position de chacune des torches par rapport au support commun. Cela permet de réaliser deux cordons de soudure parallèles entre eux en une même passe, ce qui constitue un gain de temps vis-à-vis de systèmes ne possédant qu'une seule torche. Cependant, il existe un inconvénient en ce que le réglage des torches doit être réalisé manuellement, notamment pour être adapté à la largeur du cordon à
réaliser. De plus certaines orientations des torches ne peuvent être obtenues avec un tel système.
Le brevet US 3,748,426 décrit un ensemble comprenant trois torches de soudage montées sur un support commun. Ces torches sont décalées dans le sens du mouvement circonférentiel du support et peuvent se translater par rapport au support, indépendamment les unes des autres.
Par rapport aux conduites, chaque torche est animée d'un mouvement dit "d'oscillation latérale" résultant de la combinaison du mouvement d'avance du support par rapport aux tubes et du mouvement de translation de la torche par rapport au support. La position de ces

4 PCT/FR2011/000523 torches peut être ajustée, notamment la position radiale, manuellement. Comme énoncé ci-dessus, les réglages manuels sont à la fois coûteux et délicats.
En l'absence de tout lien mécanique liant les mouvements de ces torches entre eux, les oscillations des différentes torches, perpendiculairement au plan de joint, sont nécessairement différenciées. Seul un mouvement d'oscillation latérale de chaque torche indépendamment des autres torches est possible. Ceci exclut tout mouvement particulier, tel que pendulaire.
L'invention vise à remédier aux inconvénients de l'état de la technique et notamment à
proposer un ensemble de soudage modulaire et de conception simple, tout en offrant la possibilité de jouer sur la cinématique des torches de soudage par rapport au porteur.
Le dispositif proposé comprend un chariot supportant au moins une tête de soudage, ainsi qu'un premier actionneur comprenant une partie attachée au chariot et une partie mobile susceptible de coulisser selon une première direction, et un second actionneur comprenant une partie attachée au chariot et une partie mobile susceptible de coulisser selon une seconde direction, sensiblement parallèle à la première direction. La tête de soudage est montée sur le chariot avec possibilité de pivotement relatif autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à
ladite première direction et à ladite seconde direction sous l'effet d'un coulissement relatif de la partie mobile de l'un parmi les premier et second actionneurs par rapport à
l'autre parmi les premier et second actionneurs.
Vu d'une autre manière, le dispositif de soudage proposé comprend un chariot porteur et au moins une tête de soudage, la tête de soudage étant montée sur le chariot porteur grâce à un support intermédiaire. Le dispositif proposé comprend en outre un premier actionneur motorisé dont une première partie est fixée au chariot porteur et une seconde partie, déplaçable par rapport à la première, est reliée au support intermédiaire, et un deuxième actionneur motorisé dont une première partie est fixée au chariot porteur et une seconde partie, déplaçable par rapport à la première, est reliée au support intermédiaire. Les secondes parties respectives du premier actionneur et du second actionneur sont déplaçables indépendamment l'une de l'autre dans des plans sensiblement parallèles entre eux, de telle sorte qu'un déplacement conjoint contrôlé desdites secondes parties induise un déplacement du support intermédiaire par rapport au chariot porteur. Ce déplacement est susceptible de comprendre une composante rotative autour d'un axe parallèle auxdits plans sensiblement parallèles entre eux et une composante de coulissement parallèle à ces plans.

Il est ainsi possible de réaliser des déplacements contrôlés et variés de la tête de soudage, donc des torches qu'elle supporte, grâce à une commande qui pilote les premier et second actionneurs. Les mouvements de ces actionneurs peuvent être combinés de différentes façons pour engendrer des mouvements spécifiques de la tête de soudage.

5 La commande peut piloter les premier et second actionneurs de manière que leurs parties mobiles respectives se déplacent linéairement et simultanément dans un même sens. Cela permet de décaler un axe central d'oscillation de chaque torche et de réaliser deux cordons de soudure parallèles entre eux.
Ceci présente un intérêt particulier pour la réalisation de soudures de finition extérieures dites "capping", en particulier sur des conduites tubulaires.
La commande peut également piloter les premier et second actionneurs de manière que leurs parties mobiles respectives se déplacent linéairement et simultanément, dans deux sens opposés. Cela permet de faire pivoter la tête de soudage autour d'un axe sensiblement perpendiculaire aux directions de coulissement des actionneurs. Cela permet de faire pivoter la tête de soudage sans nécessiter de pièce de rotation spécifique. Le gain est très intéressant en termes de simplicité de fabrication, de coûts, et de maintenance notamment.
Ce mouvement de rotation, ou de pivotement, permet avantageusement d'étendre les possibilités cinématiques des oscillations de la tête.
La commande et le pilotage peuvent être réalisés grâce à un microcalculateur préprogrammé
pour les différents types de pilotage mentionnés ci-dessus. Tout moyen technique équivalent peut être utilisé sans sortir du cadre de l'invention.
En outre la commande peut être agencée pour faire varier indépendamment l'amplitude du coulissement des parties mobiles du premier et/ou du second actionneur. Cela permet d'obtenir des mouvements contrôlés de la tête de soudage, différenciés et précis en fonction de chaque cas de figure. Les soudures ainsi formées sont plus précises, et de meilleure qualité. Elles peuvent être réalisées en des temps réduits, en particulier sans intervention d'un opérateur.
La tête de soudage peut être montée sur le chariot avec possibilité de coulissement relatif perpendiculairement à ladite première direction et à ladite seconde direction pour positionner la tête de soudage plus ou moins près de la paroi extérieure de chacune des pièces à souder.

6 Le dispositif peut comprendre en outre des moyens pour faire varier individuellement la distance entre au moins un premier et/ou au moins deuxième moyen de soudage et ledit joint de soudage. Cela permet d'adapter au mieux le dispositif au type de soudure à
réaliser, ainsi qu'à à la géométrie des pièces à souder, notamment dans le cas de conduites tubulaires.
Le dispositif peut comprendre en outre des moyens de confinement montées sur la tête de soudage. Les moyens de confinement peuvent comprendre au moins un flasque coopérant avec la tête de soudage et définissant ensemble un volume de confinement. Ceci constitue une possibilité avantageuse pour réaliser un espace de confinement correspondant à
l'atmosphère de protection entre l'électrode et les pièces à assembler, notamment dans le cas d'un soudage de type TIG, MIG ou MAG.
Le dispositif peut comprendre en outre au moins un capteur de position attaché
à la tête de soudage. Ceci permet notamment de positionner la tête de soudage vis-à-vis du plan de joint.
Cela renforce la précision et la qualité de la soudure obtenue.
La partie mobile du premier actionneur peut être reliée à la tête de soudage par une liaison pivot d'axe perpendiculaire à la première direction de coulissement, tandis que la partie mobile du second actionneur est reliée à la tête de soudage par une liaison autorisant au moins une rotation d'axe perpendiculaire à la seconde direction de coulissement et un coulissement perpendiculaire à l'axe de cette rotation et à la seconde direction de coulissement.
La partie mobile du premier actionneur peut comprendre une première protubérance coopérant avec un logement ouvert sur une première face d'extrémité de la tête de soudage, et la partie mobile du second actionneur comprend une deuxième protubérance coopérant avec un logement ouvert sur une deuxième face d'extrémité de la tête de soudage.
La tête de soudage peut comprendre un support intermédiaire monté sur le chariot par l'intermédiaire des premier et second actionneurs et sur lequel sont montées une ou plusieurs torches de soudage.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à
la lecture de la description qui suit, en faisant référence aux figures annexées, qui illustrent :
figure 1, un dispositif de soudage selon l'invention vu en perspective;
- figure 2, le dispositif de soudage de la figure 1, vu de face;

7 - figure 3, le dispositif de soudage de la figure 2, vu de dessous;
- figure 4A, le dispositif de la figure 2, en coupe selon une ligne IV-IV, dans une position caractéristique d'un premier mode de fonctionnement;
- figure 4B, le dispositif de la figure 2, en coupe selon une ligne IV-IV, dans une position caractéristique d'un deuxième mode de fonctionnement;
- figure 5, le dispositif de la figure 1 positionné sur un porteur, vu en perspective;
- figure 6, une vue analogue à la figure 5, selon un angle d'observation différent.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures.
La figure 5 montre un dispositif de soudage selon l'invention mis en place vis-à-vis de pièces à souder non représentées, par exemple des conduites tubulaires. Une portion de rail annulaire 1 est fixée par tout moyen connu en soi et non représenté sur la paroi extérieure d'une conduite tubulaire. De tels moyens comprennent par exemple un flasque support, aussi appelé bride ou par son équivalant anglais de "clamp", qui vient se fixer autour d'une conduite tubulaire.
Le rail annulaire 1 est fixé à proximité du plan de joint entre les conduites à souder ensemble, bout à bout.
Le plan de joint est défini comme le plan contenant les surfaces d'extrémité
de chacune des pièces ou conduites à souder, lorsqu'elles sont en contact l'une contre l'autre. Les pièces ou conduites sont positionnées l'une par rapport à l'autre puis mises en pression, ou appui, l'une contre l'autre par des moyens dit de "clampage", c'est-à-dire de bridage et/ou de serrage. De tels moyens sont connus en eux-mêmes.
Dans le cas de l'assemblage de conduites tubulaires, les surfaces en contact forment le plus souvent un anneau dont le diamètre intérieur correspond sensiblement au diamètre intérieur (sensiblement identique) des conduites à souder. Les bords des conduites sont préférentiellement taillés en biseau, fréquemment avec un talon. La soudure peut alors être "en V" ou "en U", comme l'on dit dans la technique, c'est-à-dire que la distance entre les faces d'extrémité des conduites augmente selon une direction radiale, de l'intérieur des conduites vers l'extérieur de celles-ci. Des formes de chanfrein différentes peuvent également être traitées avec le dispositif selon l'invention.

8 Le plan de joint est généralement perpendiculaire à l'axe longitudinal des conduites à souder.
De manière classique, le soudage automatique de conduites est de préférence réalisé par un procédé de type MIG ou MAG. Selon ces procédés de soudage à l'arc, connus en eux-mêmes, une fusion des métaux est obtenue par l'énergie calorifique dégagée par un arc électrique qui se forme dans une atmosphère dite de protection, entre un fil électrode fusible et les pièces à assembler. Cela se produit au niveau du plan de joint, ou à
proximité de celui-ci. La différence entre les procédés MIG et MAG tient à la composition du gaz présent dans l'atmosphère de protection.
Selon le procédé MIG, on utilise un gaz neutre de type argon, ou un mélange des gaz argon et hélium, qui ne réagit pas avec les métaux à souder. Selon le procédé MAG, on utilise un mélange d'argon, de dioxyde de carbone et d'hydrogène. Dans tous les cas, le gaz est injecté
en continu sur l'arc afin d'isoler complètement le métal en fusion vis-à-vis de l'air ambiant.
La qualité de la soudure dépend fortement du degré d'isolation du métal en fusion pendant le soudage. Il existe différentes alimentations en gaz qui conviennent au fonctionnement de ce type de dispositif de soudage.
Sur les figures 5 et 6, un chariot 2, ou moyen porteur, ou porteur, est monté
mobile sur le rail 1. Sur la figure 6, le chariot 2 est monté sur le rail 1 par l'intermédiaire de roues 20, ici au nombre de quatre, ou tout autre moyen qui lui permet d'être mobile le long de ce rail tout en y étant retenu.
Le chariot 2 embarque des moyens de soudage regroupés en une tête de soudage 4 qui se trouve maintenue à une distance radiale sensiblement constante des conduites à
souder. Le chariot 2 embarque également des moyens nécessaires au fonctionnement et à la commande de moyens de soudage, notamment les supports et connexions électriques et de gaz.
Sur les figures 1 à 3, le dispositif de soudage comprend, en tant que moyens de soudage, deux torches de soudage 41 et 42, portées chacune par un support commun 3, unique.
Le support commun 3 présente une forme de bloc sensiblement parallélépipédique avec deux grandes faces parallèles entre elles, ou faces principales. Le support commun 3 et les torches de soudage forment ce que l'on appelle une tête de soudage, qui est montée sur le chariot porteur. Le support commun 3 peut être vu comme un support intermédiaire puisque c'est grâce à lui que les torches de soudage 41 et 42 sont montées sur le chariot porteur.

9 Le support 3 présente ici un axe de symétrie )0C. En position de travail, l'axe XX est orienté
de façon appropriée vis-à-vis des conduites à souder, c'est-à-dire à peu près radialement. Et les deux grandes surfaces sont alors dans des plans orientés parallèlement au plan de joint (non représenté). Les torches de soudage 41,42 sont disposées l'une derrière l'autre selon la direction de déplacement du support 3 par rapport aux conduites à souder (circonférentielle), c'est-à-dire également du chariot 2 sur le rail I. Dit autrement, l'axe de symétrie XX se trouve, en travail, à l'intersection d'un plan contenant l'axe longitudinal de l'une au moins des conduites à souder et du plan de joint.
Le support commun 3 présente au moins une première rainure 52 et une deuxième rainure 62 qui débouchent chacune sur une face latérale respective du support commun 3, soit perpendiculairement aux faces principales. Chacune de ces faces latérales s'étend sensiblement perpendiculairement au plan de joint, lorsque le support commun 3 est monté
sur les conduites à souder. Les rainures peuvent être également vues comme des logements.
Les logements 52,62 présentent chacun une section transversale telle que respectivement l'une d'une première chape 51 et d'une deuxième chape 61 puisse s'y loger.
La première chape 51 fait partie d'un premier actionneur 5 embarqué sur le chariot 2, ou est attachée à un tel actionneur. Le premier actionneur 5 impartit à la première chape 51 un mouvement linéaire, ou de coulissement, de va et vient, dans un premier plan.
Le premier actionneur est motorisé.
La deuxième chape 61 fait partie d'un deuxième actionneur 6 embarqué sur le chariot 2, ou est attachée à un tel actionneur. Le deuxième actionneur 6 impartit à la deuxième chape 61 un mouvement linéaire, ou de coulissement, de va et vient, dans le premier plan, ou dans un plan parallèle à ce premier plan. Le second actionneur est également motorisé.
Chaque actionneur 5, 6 peut consister en un boîtier renfermant un moteur, muni d'une chape qui en dépasse comme indiqué ci-avant. Le boîtier est embarqué, c'est-à-dire lié au chariot 2 par tout moyen connu en soi. Selon le mode de réalisation illustré par les figures chaque actionneur est boulonné sur un cadre 7, qui lui-même est monté sur le chariot 2.
Le cadre 7 peut être fixé au chariot 2. Ici, un moteur spécifique 30 monté sur le chariot 2 permet de déplacer le support 3 selon son axe de symétrie XX. On peut alors éloigner ou rapprocher le support 3 du joint, radialement dans le cas de tubes, sans en éloigner ou en rapprocher le chariot 2. L'effet induit par cette caractéristique est particulièrement appréciable lorsque les chanfreins sont délimités par des parois rapprochées l'une de l'autre, formant entre elles des angles faibles.
Sur les figures 3, 4A et 4B, chaque chape 51,61 se présente ici sous la forme d'une protubérance, ou d'une patte, qui présente un orifice dans lequel est logé un axe avec 5 possibilité de rotation relative autour de son axe central.
La première chape 51 présente un orifice circulaire 53 qui loge un tourillon cylindrique 54, tandis que la seconde chape 61 présente un trou oblong 63 qui loge, avec possibilité de translation et de rotation, un tourillon cylindrique 64.
Chacun des tourillons 54 et 64 est fixé dans le support commun 3, en travers d'une rainure

10 respective 52 ou 62.
En d'autres termes, le support 3 est relié au premier actionneur 5 par l'intermédiaire d'une liaison de type pivot, dont l'axe est parallèle aux grandes faces et aux faces latérales du support commun 3, et au deuxième actionneur 6 par l'intermédiaire d'une liaison d'un type combinant une rotation dont l'axe est parallèle aux grandes faces et aux faces latérales et d'une glissière d'axe perpendiculaire à l'axe de rotation d'un tourillon et à
l'axe de rotation de l'autre tourillon.
Chacune des chapes 51 et 61 est animée d'un mouvement de translation par rapport à la plaque 7. Dans le cas de soudure de conduites tubulaires, le support 3 est disposé de telle manière que la première 51 et la deuxième 61 chapes soient déplaçables suivant une surface sensiblement circonférentielle, autour des conduites à souder.
Ces chapes permettent d'induire un mouvement spécifique et contrôlé du support 3, par rapport au chariot 2 Les chapes présentent, vis-à-vis des pièces avec lesquelles elles coopèrent, un jeu mécanique nécessaire au bon fonctionnement du dispositif, c'est-à-dire qui permet leur rotation/translation dans l'une et l'autre de la première rainure 52 et de la seconde rainure 62.
Selon les mouvements des chapes 51, 61, et leur combinaison, le support commun 3 peut être déplacé d'une façon déterminée par rapport au chariot 2.
Lorsque la première chape 51 et la seconde chape 61 sont déplacées, par rapport au chariot 2, simultanément, dans le même sens et avec la même amplitude, le support 3 se translate, ou coulisse, selon un mouvement de va-et-vient dans un plan parallèle au plan de la plaque 7. Il

11 en résulte par rapport aux pièces à souder un mouvement qualifié dans la technique "d'oscillation latérale". L'amplitude de ce mouvement est réglable, par exemple au moyen de butées de fin de course, ou automatiquement par réglage de l'amplitude des actionneurs 5.
La figure 4A illustre une position instantanée du support 3 lorsqu'il est animé d'un mouvement d'oscillation latérale. Les deux actionneurs, en fait leurs tourillons respectifs, se trouvent d'un même côté par rapport au plan de joint P et alignés selon une ligne parallèle à
celui-ci. Ainsi deux cordons de soudure annulaires superposés selon l'épaisseur de la soudure pourront être formés. Le cordon le plus interne est formé par la torche de soudage 41 ou 42 placée en tête relativement au sens de déplacement du chariot 2 tandis que le cordon le plus externe de la passe est formé par la torche de soudage 41 ou 42 placée derrière.
Lorsque les deux chapes 51, 61 sont déplacées simultanément, dans le même sens et avec une amplitude identique par rapport au chariot 2, mais avec un centrage différent, c'est-à-dire à
partir d'un alignement différent de ces chapes (non parallèle au plan de joint P), le support 3 et les torches de soudage 41, 42 vont osciller ensemble selon un mouvement dit latéral et deux cordons de soudure parallèles entre eux vont être formés. Ceci est particulièrement intéressant pour les passes de finition-recouvrement appelées "capping" car l'on obtient une grande largeur de cordon en une même passe.
Dit autrement, le support 3 est monté sur le chariot 2 avec possibilité de pivotement relatif autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à la direction de coulissement de la première chape 51 et à la direction de coulissement de la seconde chape 61 sous l'effet d'un coulissement relatif de ces chapes 51,61 l'une par rapport à l'autre. En particulier, ce coulissement relatif peut former un décalage, ou un décentrage selon la terminologie employée plus haut.
Lorsque les deux chapes 51, 61 sont déplacées simultanément dans le même sens et avec une amplitude différente, le support 3 et les deux moyens de soudage 4 oscillent ensemble selon un mouvement dit latéral et deux cordons de soudure vont être formés, tels que décrits ci-avant. Ici, l'un est alors plus large que l'autre.
Lorsque les deux chapes 51, 61 sont déplacées simultanément dans deux sens opposés et avec une même amplitude par rapport au chariot 2, le support 3 est animé d'un mouvement de rotation autour de son axe de symétrie XX. On obtient des cordons de soudure décalés latéralement, c'est-à-dire selon la longueur des conduites à souder. La figure 4B illustre une position instantanée du support 3 lorsqu'il est animé d'un tel mouvement.

12 Lorsque les deux chapes 51, 61 sont déplacées simultanément dans deux sens opposés par rapport au chariot 2 et avec une amplitude différente l'une de l'autre, le support 3 est animé
d'un mouvement de rotation autour d'un axe décalé par rapport à l'axe XX. On obtient des cordons de soudure, obtenus respectivement par la première torche 41 et la deuxième torche 42, décalés latéralement l'un de l'autre, l'un étant plus large que l'autre.
Le centre de rotation de la pièce 3 peut être déplacé le long d'un axe de symétrie YY en fonction de la différence d'amplitudes relatives. La figure 4B montre une position instantanée du support 3 lorsqu'il est animé d'un tel mouvement.
Par rapport aux pièces à souder, ce mouvement en sens opposés des chapes peut être qualifié
de pseudo pendulaire : un moyen de guidage rencontre successivement les parois latérales de l'espace séparant les pièces à souder, à chaque fois en conservant sa distance par rapport à
cette paroi mais sans conserver le centre de rotation, contrairement à un mouvement pendulaire pur.
Sans sortir du cadre de l'invention, plus de deux moyens de soudage peuvent être prévus sur le support commun 3, c'est-à-dire sur la même tête de soudage, en fonction du cas de figure considéré.
Un moyen de commande et de pilotage est prévu qui est destiné à produire une cinématique ou une autre, telles qu'elles viennent d'être décrites à titre illustratif. Un tel moyen de commande et de pilotage peut comprendre un microcalculateur programmable ou tout moyen équivalent. Des commandes à distance et sans fil peuvent être prévues afin de contrôler le déroulement des opérations de soudage.
Lorsqu'un unique moyen de soudage est positionné au centre du support 3, ce moyen de soudage peut être animé d'un mouvement d'oscillation purement rotatif Un ou plusieurs moyens de soudage ayant un angle d'inclinaison non perpendiculaire à la trajectoire parallèle au plan de joint auront un mouvement comparable à une oscillation pendulaire.
Lorsque les moyens de soudage sont orientés vers les parois du joint à souder, ils ont un angle d'attaque similaire à celui fourni par une oscillation pendulaire.
Il est également possible de prévoir une motorisation individuelle pour chaque torche de soudage 4. Cela permet un mouvement différencié de chacune des têtes selon son propre axe longitudinal.

13 De façon intéressante, notamment dans le cas de soudage de type MIG ou MAG, il est important de prévoir une atmosphère spécifique entre le fil d'électrode et la surface à souder.
A cet effet le dispositif de soudage peut comprendre des moyens de confinement pour délimiter et fermer un tel espace.
Selon un mode de réalisation, ces moyens de confinement comprennent des joues, ou flasques 10, 10', qui sont fixées sur les extrémités et dans le prolongement des parois extérieures du support 3. Ces joues définissent avec le joint placé à
proximité un volume confiné sensiblement parallélépipédique. Le métal en fusion se trouve ainsi isolé de l'air ambiant d'une façon simple et efficace.
Une caractéristique additionnelle de l'invention consiste à munir le dispositif de soudage d'au moins un capteur destiné à évaluer la position du support vis-à-vis du joint.
Un tel capteur est préférentiellement disposé à proximité du joint. Cela permet notamment de centrer l'axe XX
du bloc 3. L'utilisation de deux capteurs de ce type, à chaque extrémité du bloc 3, permet d'assurer un bon centrage et de positionner l'axe XX du support 3 par rapport au plan de joint.
Sans sortir du cadre de l'invention, un soudage de type TIG peut également être réalisé, ou encore de type laser grâce au dispositif qui vient d'être décrit.
Le support 3 présente ici une allure de bloc. Le chariot sur rail est un porteur spécifique, le porteur peut présenter une forme différente, en particulier lorsqu'il est attaché à un robot.
D'une certaine manière, le dispositif que l'on vient de décrire peut être vu comme un dispositif de soudage apte à assembler par soudure une première et une deuxième pièce au niveau d'un joint de soudage, lesdites pièces définissant entre elles un plan de joint, le dispositif comprenant : un moyen porteur permettant au dispositif d'être déplacé le long du joint de soudage ; au moins un moyen de soudage coopérant avec ledit moyen porteur afin d'être maintenu à distance dudit joint de soudage; des moyens de commande et de pilotage automatiques notamment du moyen porteur. Ledit au moins un moyen de soudage est monté
sur un unique support orienté sensiblement parallèlement audit plan de joint.
Le dispositif comprend en outre un premier actionneur motorisé fixé sur ledit moyen porteur de déplacement et muni d'une première protubérance coopérant avec un logement ouvert sur une première face d'extrémité dudit unique support; un deuxième actionneur motorisé fixé
sur ledit moyen porteur et muni d'une deuxième protubérance coopérant avec un logement ouvert sur une deuxième face d'extrémité dudit unique support de telle sorte que lesdites

14 première et deuxième protubérances sont déplaçables dans un plan sensiblement perpendiculaire audit plan de joint et induisent un déplacement contrôlé du support des moyens de soudage.
Optionnellement, le dispositif présente alors les caractéristiques complémentaires et/ou supplémentaires suivantes :
Ledit moyen de commande et de pilotage permettent un déplacement simultané
desdites première et deuxième protubérances dans un même sens.
Ledit moyen de commande et de pilotage permettent un déplacement simultané
desdites première et deuxième protubérances dans deux sens opposés, de façon à
créer une rotation dudit unique support de moyens de soudage autour d'un axe sensiblement perpendiculaire au joint de soudage.
Les moyens de commande permettent de faire varier indépendamment l'amplitude du déplacement de la première et/ou de la deuxième protubérance.
Le dispositif comprend en outre des moyens pour faire varier la distance entre ledit moyen de soudage et le joint de soudage.
Le dispositif comprend en outre des moyens pour faire varier individuellement la distance entre au moins un premier et/ou au moins deuxième moyen de soudage et ledit joint de soudage.
Le dispositif comprend en outre des moyens de confinement situés entre l'unique support et le joint de soudage.
Lesdits moyens de confinement comprennent au moins un flasque coopérant avec l'unique support et définissant ensemble un volume de confinement.
Le dispositif comprend en outre au moins un capteur fixé sur l'un au moins des moyens du dispositif, destiné à mesurer la position dudit capteur vis-à-vis du joint de soudage.
Lesdites pièces à assembler par soudure présentent au moins une section transversale annulaire.

Claims

1. Dispositif de soudage comprenant un chariot (2) supportant au moins une tête de soudage (3), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un premier actionneur (5) comprenant une partie attachée au chariot (2) et une partie mobile (51) susceptible de coulisser selon une première direction, et un second actionneur (6) comprenant une partie attachée au chariot (2) et une partie mobile (61) susceptible de coulisser selon une seconde direction, sensiblement parallèle à la première direction, et en ce que la tête de soudage (3) est montée sur le chariot (2) avec possibilité de pivotement relatif autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à
ladite première direction et à ladite seconde direction sous l'effet d'un coulissement relatif de la partie mobile (51;61) de l'un parmi les premier (5) et second (6) actionneurs par rapport à
celle de l'autre parmi les premier (5) et second (6) actionneurs.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de commande capable de piloter un déplacement simultané des parties mobiles des premier et second actionneurs dans un même sens.

3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commande est capable de piloter un déplacement simultané des parties mobiles des premier et second actionneurs dans des sens opposés.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le déplacement simultané des parties mobiles des premier et second actionneurs dans des sens opposés est tel qu'il induit une rotation de la tête de soudage autour d'un axe sensiblement perpendiculaire auxdites première et seconde directions.

5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de commande est agencé pour faire varier le coulissement des première et seconde parties mobiles en amplitude, indépendamment l'une de l'autre.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête de soudage est montée sur le chariot avec possibilité de coulissement relatif perpendiculairement à ladite première direction et à ladite seconde direction

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour faire varier individuellement la distance entre au moins un premier et/ou au moins deuxième moyen de soudage et ledit joint de soudage.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de confinement montées sur la tête de soudage (3).

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de confinement comprennent au moins un flasque (10, 10') coopérant avec la tête de soudage (3) et définissant ensemble un volume de confinement.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un capteur de position attaché à la tête de soudage.

11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie mobile du premier actionneur est reliée à la tête de soudage par une liaison pivot d'axe perpendiculaire à la première direction de coulissement, tandis que la partie mobile du second actionneur est reliée à la tête de soudage par une liaison autorisant au moins une rotation d'axe perpendiculaire à la seconde direction de coulissement et un coulissement perpendiculaire à l'axe de cette rotation et à la seconde direction de coulissement.

12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie mobile du premier actionneur comprend une première protubérance (51) coopérant avec un logement (61) ouvert sur une première face d'extrémité de la tête de soudage, et que la partie mobile du second actionneur comprend une deuxième protubérance (52) coopérant avec un logement (62) ouvert sur une deuxième face d'extrémité de la tête de soudage.

13. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête de soudage comprend un support intermédiaire (3) monté sur le chariot (2) grâce aux premier (5) et second (6) actionneurs et sur lequel sont montées une ou plusieurs torches de soudage (41;42).