Domaine technique

L'invention se rapporte au domaine des machines de soudure. Plus particulièrement, l'invention se rapporte au domaine des torches de soudure pour robot de soudure utilisable dans le cadre de l'assemblage de membranes d'étanchéité pour cuves de stockage et de transport de fluide cryogénique.

Arrière-plan technologique

Les cuves de stockage pour liquide cryogénique, tel que du Gaz Naturel Liquéfié (GNL) à -163°C, nécessitent la formation d'une membrane d'étanchéité. Une telle membrane d'étanchéité est réalisée à partir de plaques métalliques juxtaposées selon un motif régulier. Afin de garantir l'étanchéité de la cuve, il est nécessaire de réaliser des soudures étanches entre les bords superposés des plaques métalliques juxtaposées. Or, les plaques métalliques utilisées dans ce contexte présentent généralement des ondulations destinées à absorber les efforts de contraction/dilatation engendrés par le contact avec le GNL. Il est nécessaire que la soudure soit effectuée le long d'une ligne de recouvrement entre les bords superposés des plaques métalliques également au niveau des reliefs formés par ces ondulations.

Les documents FR2701415 ou FR2987571 décrivent tous deux une machine automatique qui déplace une torche de soudure suivant le profil commun aux bords des plaques métalliques superposées. Une telle torche est reliée à un générateur de soudure destiné à l'alimenter pour réaliser la soudure (par exemple en électricité, liquide de refroidissement, etc.) via une gaine ombilicale. Afin de réaliser la soudure, une extrémité de soudure de la torche est positionnée au droit de la ligne de recouvrement. La torche est ensuite déplacée le long de la ligne de recouvrement pour réaliser la soudure entre les plaques métalliques. Le document EP1632304 décrit un robot de soudure fixé sur un mur ou un plafond, sur lequel est montée une torche de soudure. Une torche de soudure est montée sur un support de torche situé à une extrémité d'un poignet d'extrémité du robot de soudure.

Le document US2808498 décrit une torche de soudure manuelle présentant un positionnement du moteur d'alimentation du fil de soudure distinct de la position de la poignée de manipulation de la torche. Un tube contact permet la fusion du fil d'apport, la sortie du tube contact étant située en vis-à-vis d'un alésage d'un bec en céramique formant la sortie de la torche de soudure.

Résumé

Selon un mode de réalisation, l'invention fournit un bras de soudure pour une machine de soudure à l'arc électrique, comportant :

- un bras de support,

une tête de soudure montée pivotante sur le bras de support, un actionneur de pivotement de la tête de soudure,

la tête de soudure comportant :

un corps comportant :

o un alésage longitudinal destiné à recevoir une gaine de guidage de fil d'apport,

o un connecteur électrique destiné à recevoir un câble d'alimentation électrique,

o un chemin de conduction de courant s'étendant entre le connecteur électrique et un tube-contact apte à faire passer un courant électrique depuis le connecteur électrique jusqu'au tube-contact,

o une entrée de gaz communiquant avec l'alésage longitudinal du corps, l'entrée de gaz étant destinée à recevoir un tuyau d'alimentation en gaz de protection inerte ou actif, o un axe ou palier de pivotement non parallèle à la direction longitudinale de l'alésage du corps pour monter la tête de soudure de manière pivotante sur le bras de support, le tube-contact en matériau conducteur électrique présentant :

o un alésage longitudinal agencé dans le prolongement de l'alésage longitudinal du corps,

o une première extrémité longitudinale fixée au corps et une deuxième extrémité longitudinale formant une sortie de la tête de soudure, l'alésage du tube-contact comportant une portion de connexion débouchant en vis-à-vis de l'alésage longitudinal du corps et une portion de sortie débouchant au niveau de la deuxième extrémité longitudinale du tube-contact, dans lequel la portion de sortie de l'alésage présente une section interne de plus petite surface que la portion de connexion de l'alésage, de manière à faire passer un fil d'apport amené par la gaine de guidage de fil d'apport vers l'extérieur de la tête de soudure en formant un contact électrique entre le fil d'apport et le tube- contact,

o une sortie latérale de gaz reliant l'alésage du tube-contact à une surface latérale du tube-contact, la tête de soudure comportant en outre une buse tubulaire fixée autour du tube contact pour guider un flux de gaz depuis la sortie latérale de gaz du tube- contact vers la deuxième extrémité longitudinale du tube- contact.

Selon des modes de réalisation, un tel bras de soudure peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.

Selon un mode de réalisation, la dimension de la tête de soudure dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de la tête de torche est inférieure à 90mm.

Selon un mode de réalisation, l'axe ou palier de pivotement forme avec la direction longitudinale de l'alésage du corps un angle compris entre 30° et 60°. Selon un mode de réalisation, la buse comporte une face latérale biseautée.

Selon un mode de réalisation, la buse comporte un déflecteur faisant saillie sur une périphérie partielle de la deuxième extrémité longitudinale du tube-contact.

Selon un mode de réalisation, le déflecteur présente un côté ajouré.

Selon un mode de réalisation, le déflecteur présente un passage interne curviligne.

Selon un mode de réalisation, la section de connexion du tube-contact est entourée par une bague isolante, la buse étant montée sur la bague isolante.

Selon un mode de réalisation, le bras de soudure comporte en outre :

un actionneur d'avancement de fil d'apport fixé sur le bras de support de la tête de soudure et destiné à être relié et destiné à dévider le fil métallique d'apport vers une gaine de guidage,

un câble électrique comportant une première extrémité reliée au connecteur électrique de la tête de soudure et une seconde extrémité munie d'un connecteur électrique destiné à être connecté à une source d'alimentation en électricité,

un tuyau de gaz comportant une première extrémité reliée à l'entrée de gaz de la tête de soudure et une seconde extrémité munie d'un connecteur de gaz destiné à être connecté à une source d'alimentation en gaz,

une gaine de guidage de fil d'apport qui présente une première extrémité reliée au moteur d'avancement et une deuxième extrémité engagée dans l'alésage longitudinal du corps de la tête de soudure. Selon un mode de réalisation, l'invention fournit également une machine de soudure à l'arc comportant :

Un corps principal comportant :

une source d'alimentation en électricité,

une source d'alimentation en gaz de protection inerte ou actif, - une source d'alimentation en fil d'apport métallique, un bras de soudure tel que ci-dessus,

dans laquelle :

la source d'alimentation en électricité est connectée au connecteur du bras de support,

- la source d'alimentation en gaz de protection inerte ou actif est connectée au connecteur en gaz du bras de support,

la source d'alimentation en fil d'apport est connectée à l'alésage de passage de fil d'apport métallique,

le bras de soudure est monté de manière articulé sur le corps principal de manière à permettre le déplacement de la tête de soudure par rapport au corps principal de la machine de soudure à l'arc.

Seion un mode de réalisation, la tête de soudure comporte un circuit de refroidissement connecté d'une part à un tuyau d'alimentation en fluide de refroidissement du bras de support et, d'autre part, à un tuyau de retour de fluide de refroidissement du bras de support, le bras de support étant connecté à une source d'alimentation en fluide de refroidissement et à un retour de fluide de refroidissement.

Selon un mode de réalisation, l'invention porte également sur l'utilisation d'un bras de soudure tel que décrit ci-dessus comportant :

- Le positionnement d'une plaque métallique ondulée présentant des ondulations faisant saillie sur une face de la plaque métallique ondulée,

Le positionnement de l'alésage d'un tube-contact de la tête de soudure, en projection dans un plan perpendiculaire à la plaque métallique et parallèle à un bord de la plaque métallique, perpendiculairement à la plaque métallique, un fil d'apport présentant une extrémité faisant saillie hors du tube-contact et étant maintenue au contact avec la plaque métallique

Une translation de la tête de soudure selon une direction perpendiculaire à un axe longitudinal de pliage d'une dite ondulation, ainsi qu'une translation de la tête de soudure selon une direction perpendiculaire à la plaque métallique ondulée, de manière à conserver constante une distance entre l'axe de rotation de la tête de soudure et la plaque métallique selon une direction normale de la plaque métallique,

L'alimentation en fil d'apport métallique, en électricité, en gaz inerte et en liquide de refroidissement de la tête de soudure, et

Dans lequel le déplacement de la tête de soudure comporte :

la rotation de la tête de soudure de manière à ce que l'axe de l'alésage du tube-contact soit maintenu perpendiculaire à la plaque métallique au cours de la translation de la tête de soudure.

Une idée de l'invention est de permettre la soudure à l'arc entre des plaques métalliques ondulées présentant des ondulations entrantes, c'est à dire faisant saillie sur une face des plaques métalliques opposée à la torche de soudure. Une autre idée de l'invention est de permettre la soudure à l'arc entre des plaques métalliques ondulées présentant des ondulations sortantes, c'est-à-dire faisant saillie sur une face des plaques métalliques en vis-à-vis de la torche de soudure, de manière simple et rapide.

Un aspect de l'invention part de l'idée de limiter les projections de matière lors de la soudure.

Un aspect de l'invention est de réaliser une soudure le long de la ligne de recouvrement en conservant l'extrémité de soudure de la torche orientée perpendiculairement, en projection dans un plan perpendiculaire aux plaques métalliques et parallèle à la ligne de recouvrement, à un profil de soudure de la ligne de recouvrement dans ce même plan.

Un aspect de l'invention part de l'idée de conserver cette orientation y compris lors de soudures d'ondulations entrantes faisant saillie sur la face des plaques métalliques opposée à la torche.

Un aspect de l'invention part de l'idée de limiter les déplacements de la gaine ombilicale lors des rotations de la torche pour éviter un endommagement des ondes entrantes ou sortantes et des parties planes de la membrane métallique. Un aspect de l'invention part de l'idée d'avoir une torche légère et peu encombrante.

Brève description des figures

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.

• La figure 1 est une vue en perspective schématique de deux plaques métalliques ondulées ayant des bords superposés et présentant des ondulations entrantes ;

• La figure 2 représente une vue en coupe de bords de plaques métalliques superposés selon un plan YZ de la figure 1 perpendiculaire aux bords des plaques métalliques ;

• Les figures 3A à 3D sont des vues de profil schématique en projection dans un plan perpendiculaire aux plaques métalliques et parallèle à la ligne de recouvrement de la figure 1 d'une torche articulée montée sur un chariot selon une pluralité de positions présentant des orientations différentes de la tête de torche;

· La figure 4 est une vue en coupe d'un schéma d'une tête de torche de la figure 3 ;

• La figure 5 est une vue en perspective schématique d'un tube- contact et de son support d'une tête de torche de la figure 4 ;

• La figure 6 est une vue en perspective schématique d'une buse de la tête de torche de la figure 4 ;

• Les figures 7A à 7E représentent schématiquement le fonctionnement d'un pantographe guidant l'orientation de la torche ;

• La figure 8 représente une variante de réalisation d'un tube contact dans laquelle le tube contact est réalisé en deux pièces ;

Description détaillée de modes de réalisation La figure 1 est une vue en perspective schématique de deux plaques métalliques ondulées 1 ayant des bords 2 superposés et présentant des ondulations entrantes 3.

Dans le domaine du transport et du stockage de liquide cryogénique, comme par exemple dans le transport et le stockage du Gaz Naturel Liquéfié (GNL) à -163°C, des cuves sont réalisées à partir d'une pluralité de plaque métalliques 1 juxtaposées les unes autres pour former une membrane étanche.

Afin de garantir la résistance de la membrane face aux contraintes thermiques liées au transport de GNL, les plaques métalliques 1 présentent des ondulations 3. Les plaques métalliques 1 comportent deux séries d'ondulations se développant selon des directions perpendiculaires. Une première série d'ondulation 3A se développe parallèlement à un axe longitudinal X. Une seconde série d'ondulation 3B se développe parallèlement à un axe latéral Y de plaques métalliques. Ces ondulations 3 sont destinées à absorber les rétractations et dilatations thermiques du métal lors des différentes phases d'utilisation de la cuve, en particulier lors du chargement du GNL. Chaque plaque métallique 1 présente donc selon un motif régulier, dans un plan XY appelé plan des plaques métalliques 1 , des surfaces planes 4 encadrées par des portions d'ondulations 3 faisant saillie selon une direction parallèle à un axe Z perpendiculaire au plan XY des plaques métalliques.

Pour assurer l'étanchéité de la cuve, les bords 2 des plaques métalliques 1 sont superposés puis soudés de manière étanche. Les bords 2 se développent parallèlement aux ondulations de la première série d'ondulation 3A, c'est-à-dire parallèlement à l'axe X. La superposition des bords 2 des plaques métalliques 1 forme une ligne de recouvrement 6 le long de laquelle est réalisée la soudure étanche.

La figure 2 représente une vue en coupe de bords 2 de plaques métalliques 1 superposés selon un plan YZ perpendiculaire aux bords des plaques métalliques 1. Pour réaliser la soudure entre les plaques métalliques 1 , une torche de soudure 7 est positionnée le long de la ligne de recouvrement 6, Cette torche 7, représentée schématiquement sur la figure 2 et qui sera décrite plus en détail ci- après, comporte une extrémité de soudure 8 destinée à souder les plaques métalliques 1 ensemble le long de la ligne de recouvrement 6. La torche 7 est orientée selon un angle 9 incliné par rapport à l'axe Z. Par exemple, la torche 7 est inclinée selon un angle compris entre 30 et 60° par rapport à l'axe Z, et avantageusement de 45° par rapport à l'axe Z. Cet angle 9 permet de positionner une pointe 10 de l'extrémité de soudure 8 au plus proche de l'angle 1 1 formé par la superposition des plaques métalliques 1.

Les figures 3A à 3D représentent des vues de profil schématique en projection dans un plan perpendiculaire aux plaques métalliques et parallèle à la ligne de recouvrement de la figure 1 d'une torche 7 montée articulée en rotation sur un chariot 13 selon une pluralité de positions présentant des orientations différentes de la tête de torche 19.

En projection dans le plan XZ parallèle à la ligne de recouvrement 6 et perpendiculaire aux plaques métalliques 1 , la seconde série d'ondulation 3B forme une pluralité d'ondes entrantes 12 sur les bords 2 des plaques métalliques 1. Pour assurer l'étanchéité de la cuve, il est nécessaire de réaliser la soudure entre deux plaques métalliques 1 y compris au niveau de ces ondes entrantes 12.

Afin de réaliser la soudure entre les plaques métalliques 1 , une machine de soudure automatique est installée. Cette machine comporte un support (non représenté) supportant un rail de guidage 15 au-dessus des plaques métalliques 1. Un charriot 13 est monté sur le rail de guidage 15 de la machine. Ce chariot 13 se déplace selon une trajectoire d'avance 14 le long du rail de guidage 15. Ce rail de guidage 15 est situé de manière fixe par rapport aux plaques métalliques 1 au- dessus de la ligne de recouvrement 6.

Le chariot 13 comporte un bâti 16 dans lequel des actionneurs peuvent mettre en mouvement un pignon. Le pignon est en prise avec une crémaillère solidaire du rail de guidage 15. Cette crémaillère s'étend dans la direction du rail de guidage 15. Ainsi, lorsque les actionneurs entraînent en rotation le pignon, celui-ci coopère avec la crémaillère pour provoquer le déplacement du chariot 13 selon la direction d'avance 14.

Un bras de soudure 17 est monté coulissant selon l'axe Z par rapport au bâti 16 du chariot 13, c'est-à-dire coulissant perpendiculairement à la direction d'avance 14 en direction des plaques métalliques 1. Le contrôle des déplacements en translation du bras de soudure 17 peut être effectué par tout moyen adapté, par exemple à l'aide d'un détecteur de distance mesurant la distance entre le bâti 16 et la ligne de recouvrement 6 ou encore à l'aide d'un dispositif mécanique maintenu en appui contre les plaques métalliques 1 par un ressort.

La torche 7 est installée à une extrémité 2 du bras de soudure 17 opposée au chariot 13. La torche 7 comporte un corps de torche 18 et une tête de torche 19. Le corps de torche 18 est monté de fixe sur le bras de soudure 17. Le corps de torche 18 comporte un support de tête 20. Ce support de tête 20 se développe longitudinalement selon l'axe Z en direction des plaques métalliques 1. La tête de torche 19 est montée sur le support de tête 20 à une extrémité 21 du support de tête 20 opposée au corps de torche 18. La tête de torche 19 forme l'extrémité de soudure 8 comportant la pointe de soudure 10. La tête de torche 19 est montée sur le support de tête 20 en rotation autour d'un axe de rotation 48 (voir figure 4) parallèle à l'axe Y. Ainsi, le bras de soudure 17 est monté mobile en translation selon l'axe Z par rapport au chariot 13 et la tête de la torche 19 est montée de manière mobile en translation et en rotation par rapport au chariot 13.

La mobilité en rotation et en translation de la tête de torche 19 est commandée par un dispositif de commande. Ce dispositif de commande sur le charriot 13 est lui-même connecté à des moyens de détection disposés sur le corps 32 qui mesurent le profil de la ligne de recouvrement 6. Le dispositif de commande transmet des signaux de commande à des actionneurs modifiant la position de la tête de torche 19 en fonction de la position de la ligne de recouvrement 6. A partir de ces signaux de commande, ces actionneurs orientent et positionnent la tête de torche 19 par rapport aux plaques métalliques 1. Plus particulièrement, ces actionneurs déplacent en translation le bras de soudure afin de lui faire suivre les évolutions de la ligne de recouvrement 6 selon l'axe Z d'une part et, d'autre part, déplacent en rotation la tête de torche 19 par rapport au bras de soudure 17. De tels actionneurs sont par exemple des moteurs électriques ou encore des actionneurs mécaniques. Ainsi, dans le cas d'un moyen de détection de position de type pantographe 25 tel que décrit en regard des figures 7A à 7E, l'activation du pantographe 25, c'est-à-dire le déplacement du pantographe par rapport au bras de soudure 17, entraine l'activation du déplacement en rotation de la tête de torche 19.

Afin d'assurer l'alimentation de la torche 7, le corps de torche 18 est relié à une gaine ombilicale 22. Cette gaine ombilicale 22 est reliée à une extrémité opposée à la torche 7 à un générateur de soudure (non représenté). La gaine ombilicale 22 comporte une conduite d'alimentation en gaz de protection inerte ou actif, un câble d'alimentation électrique, une conduite d'alimentation en fluide de refroidissement, une conduite de retour de fluide de refroidissement et une conduite de fil d'apport métallique. Le corps de torche 18 comporte un faisceau de connexion 23 auquel est connectée la gaine ombilicale 22. La gaine ombilicale 22 est avantageusement réalisée dans un polymère souple par exemple en caoutchouc, polyuréthane, silicone, garantissant sa légèreté et son faible encombrement. Ce faible encombrement de la gaine ombilicale 22 en caoutchouc lisse permet la fabrication d'un faisceau de connexion 23 présentant également un faible encombrement.

Le corps de torche 18 comporte un galet motorisé rétracteur de fil 24

(représenté schématiquement en pointillés sur la figure 3). Ce galet motorisé rétracteur de fil 24 est destiné à contrôler l'amenée de fil d'apport métallique provenant de la gaine ombilicale 22. Le corps de torche 18 comporte également un panneau de commande (non représenté). Ce panneau de commande sert d'interface utilisateur permettant de commander galet motorisé rétracteur de fil 24. Le galet motorisé rétracteur de fil 24 est avantageusement protégé par un carter en plastique, permettant la fabrication d'un corps de torche 18 légère et peu encombrante.

La tête de la torche 19 est alimentée en fil d'apport métallique par une gaine guide fil 26 flexible. Cette gaine guide fil 26 relie un connecteur 27 du corps de torche 18 à la tête de torche 19. La gaine guide fil 26 présente une flexibilité suffisante pour permettre sa torsion de manière à ce que, quelle que soit l'orientation de la tête de torche 19, la gaine guide fil 26 est connectée sur la tête de torche 19 dans le prolongement d'un alésage longitudinal 49 d'un corps 32 de tête de torche 19 (voir figure 4).

La tête de torche 19 est alimentée en courant électrique par un câble électrique 28. Ce câble électrique 28 comporte une tresse en cuivre 29 (voir figure 4) entourée d'une gaine isolante 30 (voir figure 4). Un tel câble électrique 28 présente avantageusement une flexibilité permettant sa torsion sans entraver la rotation de la tête de torche 19. Le câble électrique 28 relie un connecteur 31 du corps de torche 18 au corps 32 (voir figure 4) de tête de torche 19. La tête de torche 19 est également alimentée en gaz inerte via un tuyau d'alimentation en gaz 33 reliant un connecteur du corps de torche 18 à un alésage 34 (voir figure 4) de la tête de torche 19. Enfin, un tuyau d'alimentation de liquide de refroidissement 35 et un tuyau de retour de liquide de refroidissement 36 relient un circuit de refroidissement 37 (voir figure 4) de la tête de torche 19 au corps de torche 18.

Avantageusement, le tuyau d'alimentation en gaz 33 et les tuyaux d'alimentation et de retour de liquide de refroidissement, respectivement 35 et 36, sont des tuyaux flexibles souples. Cependant, dans une variante non représentée, le tuyau d'alimentation en gaz 33 et/ou le tuyau d'alimentation en liquide de refroidissement 35 et/ou le tuyau de retour de liquide de refroidissement 36 sont réalisés sous forme de tuyaux rigides. Dans le cadre de tuyaux d'alimentation en gaz 33 et/ou d'alimentation en liquide de refroidissement 35 et/ou de retour de liquide de refroidissement 36 rigides, la connexion desdits tuyaux 33, 35 36 avec la tête de torche 19 se fait par exemple à l'aide de joints tournants.

Afin de réaliser une soudure étanche d'ondes entrantes, ou sortantes, la pointe de soudure 10 doit être orientée, en projection dans le plan XZ, perpendiculairement à la ligne de recouvrement 6.

Ainsi, lorsque la soudure est réalisée au niveau d'une section plane 38 de la ligne de recouvrement 6, la tête de torche 19 est orientée dans le prolongement du support de tête 20 du corps de torche 18, c'est-à-dire que la pointe 10 de l'extrémité de soudure 8 de la tête de torche 19 est situé sur le même axe Z que l'axe de rotation 48 ( voir figure 4) de la tête de torche 19.

Ainsi que représenté en figure 3A, lorsque la pointe 10 de l'extrémité de soudure 8 arrive, après avoir réalisé la soudure d'une section plane 38A, d'une onde entrante 12, la tête de torche 19 est entraînée en rotation pour conserver une orientation de l'extrémité de soudure 8 perpendiculaire en projection dans un plan XZ à la ligne de recouvrement 6 y compris dans l'onde entrante 12. L'onde entrante 12 comporte une première partie 39 descendante et une seconde partie ascendante 40. La partie descendante 39 de l'onde entrante 12 se développe depuis un arrondi 41 jointif de la section plane 38A en cours de soudure jusqu'à un fond 42 de l'onde entrante 12. La partie ascendante 40 de l'onde entrante 12 se développe depuis le fond 42 de l'onde entrante jusqu'à un second arrondi 43 jointif d'une section plane 38B à souder. Typiquement, la ligne de recouvrement 6 s'éloigne du chariot 13 entre le premier arrondi 41 et le fond 42, puis se rapproche du chariot 13 entre le fond 42 et le second arrondi 43. Pour conserver une orientation adéquate de la pointe 10 de l'extrémité de soudure 8 lorsqu'elle arrive en regard du premier arrondi 41 , l'actionneur de la tête de torche 19 commande une rotation de la tête de torche 19 par rapport au corps de torche 18. En outre, le bras de soudure 17 est translaté vers les plaques métalliques 1 selon l'axe Z. Cette translation a pour but de conserver le contact entre la pointe 10 de l'extrémité de soudure 8 et la ligne de recouvrement 6. Afin de permettre à l'extrémité de soudure 10 de parcourir la ligne de recouvrement 6 en réalisant la soudure, et puisque la ligne de recouvrement ne se développe pas parallèlement au rail de guidage 15 dans l'onde entrante 12, la vitesse du chariot est adaptée pour permettre à l'extrémité de soudure 10 de parcourir l'ensemble de la ligne de recouvrement 6. Typiquement, le chariot 13 ralentit lorsque la ligne de recouvrement 6 n'est pas parallèle au rail de guidage 15 afin de permettre à la pointe 10 de parcourir la ligne de recouvrement 6 tout en réalisant la soudure.

Le sens de rotation de la tête de torche 19 dépend de la pente de la ligne de recouvrement 6 dans l'onde entrante 12. Typiquement, la rotation de la tête de torche 19 change de sens à chaque point d'inflexion de la ligne de recouvrement 6 en projection dans le plan XZ. Durant la soudure de partie descendante 39 de l'onde entrante 12, la tête de torche 19 tourne dans un premier temps dans un premier sens de rotation 44. La rotation de la tête de torche 19 dans ce premier sens de rotation 44 éloigne la tête de torche 19 d'une position dans le prolongement du support de tête 20 correspondant à la position de la tête de torche 19 pour souder des sections planes 38. Puis, au niveau d'un premier point d'inflexion 45 visible en figure 3B, la rotation de la tête de torche 19 change de sens et s'effectue selon un second sens de rotation 46. La rotation de la tête de torche 19 selon ce second sens de rotation 46 se fait depuis le premier point d'inflexion 45 de la partie descendante 39 de l'onde entrante 12 jusqu'à un second point d'inflexion 47, correspondant au point d'inflexion de la partie ascendante 40 de l'onde entrante 12. Lors de la rotation de la tête de torche 19 selon le second sens de rotation 46, la tête de torche 19 passe d'une première position de rotation extrême représentée en figure 3B à une seconde position de rotation extrême représentée en figure 3C. Durant cette rotation selon le second sens de rotation 46, la tête de torche 19 passe par la position dans le prolongement du support de tête 20 selon l'axe Z au niveau du fond 42 de l'onde entrante 12. Au niveau du second point d'inflexion 47, la tête de torche 19 change à nouveau de sens de rotation et recommence sa rotation selon le premier sens de rotation 44. Cette rotation selon le premier sens de rotation 44 s'effectue depuis la position de rotation extrême représentée en figure 3C jusqu'à une position de la tête de torche 19 dans le prolongement du support de tête 20 correspondant au début de la soudure de la section plane 38B à souder.

La translation du bras de soudure 17 dépend elle de la position de la pointe

10 de l'extrémité de soudure 8 dans l'onde entrante 12. Typiquement, le bras de soudure 17 est translaté selon l'axe Z vers les plaques métalliques 1 durant la partie descendante 39 de l'onde entrante 12 puis le bras de soudure 17 est translaté selon l'axe Z en s'éloignant des plaques métalliques 1 durant la partie ascendante 40 de l'onde entrante 12.

La figure 4 est une vue en coupe d'un schéma d'une tête de torche de la figure 3

Le corps de tête 32 est réalisé en métal conducteur, par exemple en laiton. Le corps de tête 32 comporte un axe de rotation 48 faisant saillie dans une direction parallèle à l'axe Y (voir figure 1 ). Cet axe de rotation 48 coopère avec le support de tête 20 afin d'assurer la rotation de la tête de torche 19 par rapport au bras de soudure 17.

Le corps de tête 32 comporte l'alésage longitudinal 49. Cet alésage 49 est destiné à loger la gaine guide fil 26. Pour cela, l'alésage longitudinal 49 présente un diamètre interne supérieur et proche d'un diamètre externe de la gaine guide fil 26.

Le corps de tête 32 comporte l'alésage 34 connecté au tuyau d'alimentation de gaz de protection inerte ou actif 33. Par ailleurs, le corps 32 comporte également le circuit de refroidissement 37. Le corps de tête 32 comporte un ergot de connexion 51. Le circuit de refroidissement se présente sous la forme d'un passage 52 circulant à travers le corps de tête 32. Le tuyau d'alimentation en liquide de refroidissement 35 est connecté à l'ergot de connexion 51. Le passage 52 débouche dans le tuyau d'alimentation en liquide de refroidissement 35 sur une face latérale 53 de l'ergot de connexion 51 entourée par le tuyau d'alimentation en liquide de refroidissement 35. Le tuyau de retour de liquide de refroidissement 36 est connecté à une seconde extrémité 50 du passage 52. Par ailleurs, l'ergot de connexion 51 comporte un logement 54 destiné à former un connecteur pour le câble électrique 28. Le câble électrique 28 est logé dans le tuyau d'alimentation en liquide de refroidissement 35, le liquide de refroidissement circulant dans le tuyau d'alimentation en liquide de refroidissement 35 autour de la gaine 30 du câble électrique 28. Ce mode de réalisation permet avantageusement d'alimenter le circuit de refroidissement 37 en liquide de refroidissement au niveau de l'arrivée en électricité dans le corps 32 de la tête de torche 19. Cette concordance entre l'arrivée de liquide de refroidissement et l'arrivée en courant électrique assure que la partie du corps 32 de torche par lequel chemine le courant est alimentée en liquide de refroidissement qui n'a pas encore été réchauffé en circulant dans le passage 52.

La tête de torche 19 comporte également un tube-contact 55 réalisé en matériau conducteur. Ce tube contact 55 forme l'extrémité de soudure 8 de la tête de torche 19. Le tube contact 55 comporte plot de connexion 56. Ce plot de connexion 56 est monté de manière fixe dans un logement 57 du corps de tête 32 de forme complémentaire. Le câble électrique 28 alimente en courant électrique le corps de tête 32. Comme le corps de tête 32 et le tube contact 55 sont en matériau électriquement conducteur, l'alimentation en courant électrique du corps de tête 32 via le câble électrique 28 crée un chemin de courant électrique entre le corps de tête 32 et le tube contact 55. Ce chemin de courant électrique est représenté schématiquement par les flèches sur la figure 4. Le circuit de refroidissement 37 est destiné à refroidir le corps de tête 32 qui chauffe sous l'effet du passage de courant.

Le tube contact 55 comporte un alésage central 58 en deux sections. Cet alésage central 58 est coaxial de l'alésage longitudinal 49 du corps de tête 32. Une première section 59 de l'alésage central 58 se développe dans le prolongement de l'alésage longitudinal 49 du corps de tête 32. La première section 59 de l'alésage central 58 présente un diamètre identique au diamètre de l'alésage longitudinal 49 du corps de tête 32. La gaine guide fil 26 traverse l'alésage longitudinal 49 du corps de tête 32 et se loge dans l'alésage central 59. Une extrémité 60 de l'alésage central 59 opposée au corps de tête 32 et jointive d'une seconde section 61 de l'alésage central 58 forme un rétrécissement du diamètre interne de l'alésage central 58. La gaine guide fil 26 est logée en butée contre cette extrémité 60 de l'alésage central. La seconde section 61 de l'alésage central 58 présente un diamètre supérieur et proche du diamètre d'un fil d'apport 62 alimentant la torche 7. Typiquement, le fil d'apport est amené au corps de torche 18 via la gaine ombilicale 22. Le moteur de dévidement 24 assure le dévidement du fil d'apport 62 jusqu'à la gaine vide fil 26. La gaine guide fil 26 guide le fil d'apport jusqu'à la tête de torche 19. Puis, la gaine guide fil 26 étant logée dans l'alésage longitudinal 49 du corps de tête 32 et dans la première section 59 de l'alésage central 58 du tube contact 55, le fil d'apport 62 est directement dévidé jusqu'à la seconde section 61 de l'alésage central 58 du tube contact 55. Le fil d'apport 62 dévidé dans la seconde section 61 de l'alésage central 58 fait saillie hors de la seconde section 61 de l'alésage central 58 au niveau de la pointe de soudure 10.

Dans un mode de réalisation représenté en figure 8, le tube contact 55 est réalisé en deux pièces.

Une première pièce 75 du tube contact 55 constitue le plot 56, une partie principale 76 de la première section 59 de l'alésage central 58 et des orifices latéraux 65 décrits plus en détail ci-après. Cette partie principale 76 comporte une extrémité 77 opposée au plot 56 formant un élargissement muni d'un pas de vis 78.

Une seconde pièce 79 du tube contact 55 constitue l'extrémité 60 de la première section 59 de l'alésage central 58 ainsi que la seconde section 61 de l'alésage central 58. Une face externe 80 de la seconde partie 79 du tube contact 55 comporte un pas de vis 81 complémentaire du pas de vis 78 de la première pièce 75 du tube contact 55. Cette réalisation en deux parties permet avantageusement de pouvoir remplacer la seconde pièce 79 sans avoir à remplacer la première pièce 78.

Le fil d'apport 62 est un fil métallique en matériau fusible, qui, sous l'action d'un courant électrique le traversant, entre en fusion. La fusion du fil d'apport 62 permet son dépôt pour réaliser une soudure. Lors de son passage au travers de l'alésage longitudinal 49 et de la première section 59 de l'alésage central 58, le fil d'apport 62 est entouré par la gaine guide fil 26 et donc isolé par rapport au chemin de courant 63. Lorsqu'il est dévidé dans la seconde section 61 de l'alésage central 58, le fil d'apport 62 est mis en contact avec la paroi interne de la seconde section 61 de l'alésage central 58. Lors du dévidement du fil d'apport 62 dans la seconde section 61 de l'alésage central 58, le contact entre la seconde section 61 de l'alésage central 58 et le fil d'apport 62 permet le passage du courant en provenance du chemin de courant dans le fil d'apport 62. Sous l'effet du courant, le fil d'apport 62 entre en fusion au niveau de la pointe de soudure 10, permettant ainsi son dépôt au niveau de la ligne de recouvrement 6.

L'alésage 34 du corps de tête 32 forme un passage dans le corps de tête 32 débouchant dans le logement 57 du corps de tête 32 dans lequel est logé le plot 56 du tube contact 55. Un gaz de protection inerte ou actif 64 provenant du tuyau d'alimentation de gaz 33 circule ainsi à travers le corps de tête 32 jusqu'au logement 57. Le plot 56 du tube contact 55 est logé dans le logement 57 du corps de tête 32 de manière à présenter un espace suffisant avec un fond du logement 57 pour permettre la circulation du gaz de protection inerte ou actif 64 depuis l'alésage 34 jusque dans la première section 59 de l'alésage central 58 du tube contact 55. Le gaz de protection inerte ou actif 64 peut ainsi circuler dans la première section 59 de l'alésage central 58 autour de la gaine guide fil 26. Le tube contact 55 comporte des orifices latéraux 65 traversant débouchant d'une part dans la première section 59 de l'alésage central 58 et, d'autre part, sur une face latérale externe 66 du tube contact 55. Le gaz de protection inerte ou actif 64 circulant dans la première section 59 de l'alésage central 58 est ainsi évacué du tube contact 55.

Afin de guider le gaz de protection inerte ou actif 64 évacué du tube contact 55 vers la pointe 0 de soudure, le tube contact est entouré d'une buse de guidage 27. Cette buse de guidage, qui sera décrite plus en détail en regard de la figure 6, guide le gaz de protection inerte ou actif 64 vers la pointe de soudure 10 afin d'éviter la corrosion du métal lors de la soudure. Ce gaz de protection inerte ou actif 64 est par exemple de l'argon et/ou de l'hélium.

La figure 5 est une vue en perspective schématique d'un tube-contact et son support d'une tête de torche de la figure 4.

La figure 6 est une vue en perspective schématique d'une buse 27 de la tête de torche de la figure 4. La buse 27 est réalisée monobloc pour éviter la perturbation de l'écoulement du gaz de protection inerte ou actif 64 depuis les orifices latéraux 65 traversant jusqu'à la pointe de soudure 10 ou une aspiration d'air par effet venturi au niveau d'une jonction d'éléments constitutifs d'une buse qui ne serait pas monobloc.

Des flancs de la buse 27 présentent une forme biseauté 68. Cette forme biseauté évite les interférences avec le fond 42 de l'onde entrante 12 lors de la rotation de la tête de torche 19. Ces flancs de la buse 27 sont par exemples des flancs symétriques sur la buse 27.

La buse comporte un déflecteur 69 faisant saillie au-dessus de la ligne de recouvrement 6. Ce déflecteur 69 se développe sur une périphérie partielle de la buse 27. Des flancs ajourés 67 de la buse 27, i.e. ne présentant pas le déflecteur 69, permettent un échappement du gaz de protection inerte ou actif 64. De préférence, le déflecteur 69 doit être assez fin pour ne pas buter contre les plaques métalliques 1 lors de la rotation de la tête de torche 19 au fond 42 de l'onde entrante 12. Le déflecteur 69 doit cependant être suffisamment large pour récupérer les projections et canaliser le gaz de protection inerte ou actif 64. De préférence, le déflecteur 69 est réalisé le plus long possible avec une forme très curviligne pour rediriger le gaz de protection inerte ou actif 64 sur la soudure sans perturber son écoulement.

Dans le cas où la buse 66 est réalisée en matériau conductible, et afin d'éviter que le chemin de courant 63 ne traverse la buse 66, une bague isolante 70 (voir figure 4) est montée entre la buse 66 et le tube contact 55.

Avantageusement, la tête de torche 19 présente une longueur inférieure à 90mm, prise selon la direction longitudinale de l'alésage longitudinal du corps de tête 32. Plus particulièrement, la tête de torche présente avantageusement une longueur prise selon la direction longitudinale de l'alésage longitudinal du corps de tête 32 en projection dans le plan XZ inférieure à 90mm. Idéalement, la longueur prise selon la direction de l'alésage longitudinal 49 du corps de tête 32 en projection dans le plan XZ est de 80mm.

Un bras de soudure tel que décrit ci-dessus est peu encombrant et permet un positionnement de l'extrémité de soudure, en projection dans un plan perpendiculaire aux plaques métalliques 1 et parallèle à la ligne de recouvrement 6, perpendiculaire de la ligne de recouvrement 6, le corps de la torche ne butant pas contre les arrondis des ondes entrantes.

En outre, ce bras de soudure présente une torche légère sans nécessiter d'efforts importants pour effectuer les rotations de positionnement de la pointe de soudure 10.

Le cordon ombilical 22 est également léger et, étant lié au corps de la torche 18, lors des rotations de la tête de la torche 19, est conservé en position sans générer de fouettement par rotation pouvant heurter la membrane ou autre.

Le dispositif selon l'invention empêche le dépôt de projections sur la membrane lors du soudage qui sont à bannir, car elles sont des sites préférentiels de corrosion et d'amorces de fissures. Avantageusement, dans le cadre d'un dispositif mécanique de guidage en positionnement et en orientation de l'extrémité de soudure 8, par exemple sous la forme d'un pantographe, le corps de torche 18 est directement monté sur ledit pantographe. Typiquement, dans un tel mode de réalisation, en plus de l'orientation de torche, le pantographe sert également de support de torche 7.

Les figures 7A à 7E représentent schématiquement le fonctionnement d'un pantographe guidant l'orientation d'une torche de soudure. La représentation du pantographe 25 et des différents éléments dans les figures 7A à 7E est donnée à titre indicatif afin d'expliquer le fonctionnement général d'un pantographe 25. En conséquence, les dimensions et proportions des différents éléments représentés sur les figures 7A à 7E sont modifiées de manière à rendre le schéma compréhensible, les dimensions et proportions réelles étant adaptées au bon fonctionnement du dispositif.

Dans le cas d'un moyen de détection de position de type pantographe 25, l'orientation de la torche 7 peut être directement liée au pantographe 25. Le pantographe comporte une tige principale 71 reliée au bras de soudure 17 par trois entretoises 72. Chaque entretoise 72 est monté en rotation selon un axe parallèle à l'axe Y d'une part sur le bras de soudure 17 et d'autre part sur la tige principale 71 du pantographe. L'axe de rotation 48 de la tête de torche 19 est coaxial et solidaire en rotation d'un axe de rotation 73 d'une entretoise inférieure 74 du pantographe 25. L'axe de rotation 73 de l'entretoise inférieure 74 correspond à l'axe de rotation de l'entretoise 72 la plus proche de la ligne de recouvrement 6 sur le brase de soudure 17. Ainsi, l'activation du pantographe 25, c'est-à-dire le déplacement du pantographe par rapport au bras de soudure 17 entraine l'activation du déplacement en rotation de la tête de torche 19.

Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.

Ainsi, le bras de support 17 peut également être monté mobile en translation selon l'axe Y et/ou en rotation autour de l'axe Z. une telle mobilité supplémentaire du bras de support 17 permettrait de rattraper les irrégularités de la ligne de recouvrement dues par exemple à des défauts de découpe des plaques métalliques 1.

De même, l'axe de rotation de la tête de torche peut être selon toute direction permettant le positionnement de l'extrémité de soudure 8 perpendiculairement à la ligne de recouvrement 6 en projection dans le plan XZ de la figure 1. Cependant, si l'axe de rotation de la tête de soudure n'est pas parallèle à l'axe Y, il est nécessaire de prévoir le rattrapage de l'écartement entre la pointe 10 et le plan XZ passant par la ligne de recouvrement lors des rotations de la tête de soudure pour conserver le contact entre la pointe 10 et la ligne de recouvrement 6. Ce rattrapage est par exemple obtenue en permettant une liberté en translation selon l'axe Y au bras de soudure 17.

En outre, les ondulations présentes sur les plaques métalliques 1 peuvent présenter des dimensions différentes selon qu'elles appartiennent à la première série d'onde ou à la seconde série d'onde. Ainsi, une première série d'ondulation peut présenter des dimensions supérieures aux dimensions de la seconde série d'ondulation ou inversement.

Le dispositif est décrit dans le cadre de soudure entre des plaques métalliques présentant des ondulations entrantes, c'est-à-dire faisant saillie sur une face opposée à la face sur laquelle est positionnée la torche. Cependant, il est évident que le dispositif qui est décrit ici peut également être utilisé pour réaliser la soudure entre des plaques métalliques ondulées sortantes, c'est-à-dire présentant des ondulations faisant saillie sur une face en vis-à-vis de la machine de soudure.

L'usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini « un » ou « une » pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes.

Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.