Brevet FR2042561A1 — publié le 19710212

La présente invention est relative aui appareils de soudage par ultrasons utilisables notamment pour réunir deux éléments, tels le corps et le couvercle d'une boîte destinée à recevoir, par exemple, un produit photographique, suivant une ligne de joint curviligne continue ou non. 5 II a déjà été proposé d'utiliser des ultrasons pour réunir des pièces en matière thermoplastique, que ces pièces possèdent une épaisseur notable ou qu'elles se présentent sous la forme de feuilles flexibles, relativement minces. Le but de l'invention est de réaliser un appareil pour soudage 10 par ultrasons à fonctionnement automatique pour réunir, suivant une ligne de jonction curviligne deux éléments tels le couvercle et le corps d'une boîte. L'appareil de soudage par ultrasons pour réunir deux éléments suivant une ligne de joint curviligne continue ou non, est caractérisé 15 suivant l'invention en ce qu'il comprend un plateau mobile en rotation, un moteur pour faire tourner ce plateau, une pince mobile si nécessaire associée à une butée pour immobiliser les deux éléments à réunir de manière qu'ils soient pratiquement centrés sur le plateau, une came circulaire solidaire du plateau, un doigt de soudage monté de manière à pouvoir 20 pivoter et coulisser suivant un axe et au moins une contre-came suivant cette came pour commander les déplacements du doigt de soudage. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description et des revendications qui suivent et à l'examen du dessin annexé, donné seulement à titre d'exemple, où : 25 - la Fig. 1 est une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un appareil de soudage par ultrasons suivant l'invention, - la Fig. 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1, - la Fig. 3 est un schéma de câblage de l'appareil suivant l'invention. 30 Comme il apparaît clairement à l'examen des Fig. 1 et 2 du des sin, l'appareil de soudage par ultrasons suivant l'invention comprend une table 11 solidaire d'un bâti 13, vertical, par rapport auquel elle fait saillie ; cette table porte une couronne 15, en saillie, sur laquelle repose un plateau 17 par l'intermédiaire de billes de manière à pouvoir 35 être orienté. Sous la table 11 est fixé un moteur 19 au moyen d'une équerre 21 ; ce moteur entraîne, par l'intermédiaire d'un réducteur 23, un arbre 25 vertical calé sur un disque 27 solidaire du plateau 17 ; de cette manière, lorsque le moteur tourne, il entraîne en rotation le plateau et le disque 40 suivant l'axe de l'arbre 25. 70 17009 2042561 Une boîte C, par exemple présentant une configuration analogue â celle représentée sur les figures du dessin, est placée sur le disque 27 sur lequel elle est maintenue, approximativement centrée, par une pince 31 courbe ; cette pince applique la boîte contre une butée 33 incurvée, fixée 5 sur le côté opposé du disque 27» La pince 31 est agencée sur le disque de manière à pouvoir avancer et reculer, et pour ce faire, elle est munie d'une cheville 35 verticale qui traverse une fente de guidage 37 creusée dans le disque. Chacune des extrémités de la pince 31 est munie d'un renvoi de 10 sonnette 39 disposé à chacun des bouts d'une tige 40 horizontale 5 ces renvois de sonnette sont soumis à la force exercée par des ressorts 41 qui reposent, par l'une de leurs extrémités, dans une cuvette ménagée dans le disque et par leurs autres extrémités, sur le renvoi de sonnette. Le sens de la poussée exercée par les ressorts 41 est tel que 15 la pince 31 applique la boîte sur le disque, comme représenté sur la Fig. 2. Pour mettre en place une boîte sur l'appareil de soudage à ultrasons suivant l'invention, en vue de joindre son couvercle à son corps, on applique d'abord le bord de la boîte contre la pince puis on la pousse 20 vers l'extérieur, vers la droite de la Fig. 2, de manière que le bord opposé de la boîte échappe à la butée 33. Par la suite, la pince 31 est rappelée vers l'intérieur, vers la gauche de la Fig. 2, pour appliquer la boîte contre la butée et l'y maintenir fermement. Comme on le voit en détail sur la Fig. 2, la boîte C comprend un corps S et un couvercle T qui 25 sont réunis l'un à l'autre suivant une ligne de jonction 43. La plus grande partie du couvercle présente une épaisseur relativement importante puis il s'amincit vers sa partie postérieure 45 5 du fait de ce décrochement que présente la surface du couvercle il est nécessaire de modifier la position du doigt de soudage lorsqu'il se trouve au droit de la partie 30 postérieure ; cela sera expliqué en détail par la suite. Une came annulaire 47 est disposée sur un épaulement circulaire usiné à la périphérie du disque 27 de manière à être centré sur l'arbre 25- Le profil extérieur de la came 47 correspond à la configuration 35 de la soudure à effectuer sur la boîte pour réunir le couvercle à son corp s. Pour séparer le doigt de soudage de la boîte et le rapprocher de cette dernière, lorsqu'on désire effectuer une soudure non continue, la came 47 est munie de deux protubérances 49 et 51 dont le rôle sera 40 expliqué par la suite. 70 17009 3 2042561 La réunion du couvercle T au corps B de la boîte C est obtenue au moyen du doigt de soudage 55 qui est solidaire d'un support 57 monté sur une barre 59 verticale. La barre 59 est mobile verticalement de manière à pouvoir s'élever ou s'abaisser et horizontalement de manière 5 à pouvoir se déplacer dans un plan pour tourner ; ce montage est obtenu au moyen d'une glissière à billes 61 montée sur le bâti 13« De la sorte le doigt de soudage 55 peut se déplacer dans son plan et s'élever ou s'abaisser. Afin de guider le doigt 55 suivant la périphérie de la boîte C, 10 on utilise un bras suiveur 65 qui fait saillie à la partie inférieure du support 57 ; ce doigt est muni d'une contre-came 67» tel qu'un galet, qui suit la surface supérieure du profil de la came annulaire 57» Le bras 65 est aussi muni d'une autre contre-came 69, qui se présente sous la forme d'une bille sertie, susceptible de rouler sur la surface péri-15 phérique du profil de la came 47 lorsque cette dernière tourne. De manière à assurer un bon contact entre le galet 67 et la surface supérieure du profil de la came 47, on munit l'extrémité supérieure de la barre 59 d'une charge 71. De mime,pour que la bille 69 suive correctement la surface périphérique du profil de la came 47, lorsque cette 20 dernière tourne, on utilise un levier 73 monté sur le support 57 ; ce levier traverse une découpe 75 pratiquée dans le bâti 13 j les dimensions de cette découpe sont telles qu'elles permettent un déplacement sans entrave, aussi bien horizontalement que verticalement, du levier 73- Un ressort 77, travaillant à la traction, est ancré à l'une des extrémités 25 du levier 73 et sur une patte fixe 79 qui fait saillie sur le bâti 13. La force qu'exerce le ressort 77 est réglée au moyen d'un écrou 81 vissé sur une tige filetée 91• Le fonctionnement de l'appareil de soudage par ultrasons selon l'invention est le suivant. 30 On place uné~boîte C de manière qu'elle soit immobilisée entre la butée 33 et la pince 31» puis on ferme un interrupteur pour mettre en marche le moteur 19 et mettre en oeuvre le doigt 35 de soudage par ultrasons. Le moteur 19 entraîne le plateau 17, la came 47 la boîte C fixée sur le disque 27* Lorsque le plateau commence à tourner, le galet 35 67 quitte la protubérance 49 pour s'abaisser de manière à appliquer le doigt 55 contre l'angle 85 du couvercle T de la boîte (Fig. 1) t le soudage du couvercle sur le cori>s de la boîte commence. Lorsque la boîte C tourne, dans le sens des aiguilles d'une montre, le doigt 55 suit la périphérie de la boîte tout en effectuant le soudage jusqu'à ce qu'il 40 parvienne à l'angle opposé 87. 70 17009 4 2042561 Le galet 67 suit ensuite la protubérance 51 sur laquelle il monte pour séparer le doigt 55 de la boîte puis en redescend jusqu'à ce qu'il soit de nouveau appliqué contre la boîte jusqu'à l'angle 89. Lorsque la boîte continue à tourner, le doigt suit la périphérie- jusqu'à ce qu'il 5 parvienne à l'angle 91 5 à ce moment, le galet 67 monte à nouveau sur la protubérance 49 et le moteur 19 et le doigt 55 sont mis hors service. On agit alors sur une tringle 191 qui agit sur un poussoir 93 qui actionne un éjecteur 95 qui expulse la boîte C de manière à ce qu'on puisse le remplacer par une nouvelle boîte à souder. Le poussoir 93 est solidaire de la 10 table 11 et 1'éjecteur 95 est solidaire du disque 27 de manière à pouvoir tourner avec ce dernier ; de la sorte poussoir et éjecteur ne sont alignés qu'au début èt à la fin du cyole de soudage» Pour assurer un fonctionnement automatique de l'appareil de soudage par ultrasons et obtenir une grande rapidité et une bonne précision 15 d'exécution, on utilise un circuit électrique conforme au schéma de câblage de la Fig. 3* Gomme on le voit, ce circuit électrique comprend deux interrupteurs 99 et 101 disposés de part et d'autre de la barre59 pour limiter l'amplitude de son déplacement. 20 Ces interrupteurs sont commandés par des languettes 103 et 105, respectivement ; ces languettes sont agencées de manière à être soumises à un secteur 107, solidaire de la barre 59, de manière à tourner dans un plan horizontal avec cette dernière et à pouvoir s'élever et s'abaisser avec celle-ci, lorsque le galet 67 monte et descend sur les protubérances 25 49 et 51- Le circuit électrique comprend aussi une lampe 109 portée par le support 57 j au voisinage du doigt 55- Cette lampe est agencée de manière à envoyer un pinceau lumineux vertical descendant, en direction d'un trou3non représenté,percé dans le disque 27 | ce pinceau lumineux est 30 destiné à exciter un récepteur photosensible 111 disposé sur l'équerre 21. Lorsqu'on a placé sur l'appareil suivant l'invention une boîte à souder, le pinceau lumineux est intercepté et le circuit électrique est en état d'être excité. Inversement, lorsque l'appareil suivant l'invention est dépourvu de boîte, le pinceau lumineux excite le récepteur photo-35 sensible qui place alors le circuit électrique dans un état où il n'est pas susceptible d'être excité tant que le pinceau lumineux n'est pas interrompu. Quand le galet 67 est disposé sur le sommet de la protubérance 49, un contacteur 101a de l'interrupteur 101 est ouvert et un contacteur 101b 40 de ce meme interrupteur est fermé. Lorsqu'on place une boîte sur l'appareil 70 17009 5 2042561 suivant l'invention le pinceau lumineux qui excitait le récepteur photosensible 111 est interrompu et le contacteur 111a qu'il commande se ferme* un relais R. est excité pour fermer le contacteur R. t l'appareil est 1 I cL paré à fonctionner. 5 On ferme alors manuellement un interrupteur S pour mettre sous tension le bobinage d'un relai contact-travail qui commande un relai Rg qui déclenche la fermeture de contacteurs j ®2b ®2c ' ^'a8ence-ment du relai R^ est tel que le contacteur Rgo se ferme le premier et est suivi» ensuite, par la fermeture simultanée des contacteurs R„ et c3i 10 R^ après un délai bref déterminé. La fermeture du contacteur R„ met en oeuvre une vanne 115 à com- £C mande électromécanique de manière à agir sur un vérin qui pousse la pince 31 vers la butée 33• La fermeture simultanée des contacteurs Rga et Rg^ met sous ten-15 sion le moteur 19 qui entraîne en rotation le plateau 17 et, simultanément, la mise en oeuvre de l'excitation du doigt 55 après un court délai, lorsque le galet 67 descend de la protubérance 49 et que le secteur 107 ferme le contacteur 101a de l'interrupteur 100. Lorsque le contacteur 101a se ferme, le contacteur 101b s'ouvre. 20 Le doigt de soudage 55 suit la trajectoire sur laquelle s'effec tue la ligne de réunion de la pièce à souder en allant de l'angle 85 à l'angle 87. Lorsque le doigt 55 parvient à l'angle 87, la came 67 monte sur la protubérance 51 de manière que le secteur 107 agisse sur l'interrupteur 99 afin d'ouvrir le contacteur 99a pour provoquer l'arrêt 25 de l'excitation du doigt lorsque oe dernier se déplace de l'angle 87 à l'angle 89. A l'angle 89, le galet 67 descend de la protubérance 51 de manière que le doigt soit de nouveau au niveau de la boîte ; le contacteur 99a se referme de manière à réexciter le doigt de soudage qui suit alors la périphérie de la boîte, pendant sa rotation, jusqu'à ce qu'il 30 parvienne à l'angle 91- A ce moment le galet 67 revient à sa position initiale, au sommet de la protubérance 49 et le secteur 107 provoque la réouverture du contacteur 101a et, simultanément} la fermeture du contacteur 101b. La fermeture du contacteur 101b provoque l'excitation du relai R^ qui commande 35 la fermeture du contacteur R pour mettre en oeuvre une vanne 117 qui Ja agit sur le poussoir 93 pour refouler 1'éjecteur 95 afin d'expulser la boîte de l'appareil, après soudure. Lorsque la boîte soudée est expulsée de l'appareil de soudage par ultrasons suivant l'invention, le récepteur photosensible 111 commande 40 la cessation de l'excitation du relai Ri en ouvrant le contacteur 111a : 70 17009 6 2042561 le contacteur fi. s'ouvre et commande l'ouverture de l'interrupteur S ; ISL le relai R- n'est plus excité et les contacteurs R_ , R„, et R„ 2 2 a ' 2b 2c s'ouvrent ; le cycle de fonctionnement est achevé et l'appareil est prêt pour la prochaine soudure. 70 17009 7 2042561 REVEHDI GATIONS - 1. - Appareil de soudage par ultrasons pour réunir deux élément s suivant une ligne de joint curviligne continue ou non, caractérisé en ce qu'il comprend tin plateau mobile en rotation, un moteur pour faire 5 tourner ce plateau, une pince mobile si nécessaire associée à une butée pour immobiliser les deux éléments à réunir de manière qu'ils soient pratiquement centrés sur le plateau, une came circulaire solidaire du plateau, un doigt de soudage monté de manière à pouvoir pivoter et coulisser suivant un axe et au moins une contre-came 10 suivant cette came pour commander les déplacements du doigt de soudage. 2. - Appareil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la came annulaire est rendue solidaire du plateau de manière à encercler les éléments à réunir. 15 3« - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la oame présente au moins une protubérance qui, lorsque la contre-came est à son contact, éloigne le doigt de soudage des éléments à réunir. 4. - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3» 20 caractérisé en ce que le plateau est muni d'un éjecteur pour expulser les éléments réunis à la fin du soudage. 5. — Appareil conforme à la revendication 4» caractérisé en ce que 1*éjec teur est mis en oeuvre, directement ou non, par l'intermédiaire d'un vérin commandé par une vanne électromécanique. 25 6. - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 3 à 5» caractérisé en ce que le doigt de soudage ne vibre pas lorsque la contre-came suit la protubérance de la came. 7« - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la mise en place sur le plateau des éléments à 30 réunir autorise la mise en vibration du doigt de soudage. 8. — Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7> carac térisé en ce que la pince est mile automatiquement au début et à la fin du soudage. 9. - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 â 8, 35 caractérisé en ce que la came présente un profil latéral périphé rique et un profil en bout suivis, chacun, par une contre-came qui lui est propre et en ce que les contre-cames et le doigt de soudage sont solidaires d'un même support qui pivote et coulisse sur une barre définissant l'axe qui est parallèle mais non coaxial à l'axe 40 de rotation du plateau. 70 17009 8 2042561 10. - Appareil conforme à la revendication 9» caractérisé en ce que la contre—came coopérant avec le profil latéral périphérique est appliquée élastiquement contre celui-ci. 11. — Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 10, 5 caractérisé en ce que 1'éjecteur ne peut être mis en oeuvre par le vérin qu'au début et à la fin de l'opération de soudage. 12. - Appareil conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que son fonctionnement est oommandé par des relais.