Brevet FR2206172A1 — publié le 19740607

La présente invention concerne une machine destinée à la fabrication cadencée de sachets vides à partir de feuilles ou bandes continues de matériau soudable à chaud, notamment en feuille plastique, comportant un outil de soudage destiné à réaliser des joints de soudure, formé d'un outil supérieur et d'un outil inférieur se fermant et se rouvrant suivant la cadence voulue sur la feuille dans le plan de transport et d'extension de la feuille, ledit outil de soudage étant équipé d'une commande d'entraînement mAe par un arbre tournant suivant la cadence de travail voulue. Dans les machines à sachet modernes de ce genre on cherche à réaliser des cadences atteignant 200 pièces, et plus, par minute. Ces cadences de production élevées soulèvent, au moins indirectement certains problèmes. Tout d'abord, il faut que, en raison du peu de temps disponible pour le soudage, les mâchoires de soudage soient amenées à une température très élevée pour que, compte tenu du gradient de température élevé, la quantité de chaleur nécessaire pour le soudage puisse être introduite dans le matériau de la feuille traitée dans le court laps de temps disponible.Ce niveau de température élevé des machoires de soudage qui est fonction de la cadence de production a pour effet que, pendant son mouvement d'avancement dans l'outil de soudage ouvert, la feuille de matériau doit se trouver à une grande distance des arêtes de soudage pour éviter tout effet inadmissible de la chaleur exercée par les mâchoires de soudage sur le matériau de la feuille.Dans les machines connues du genre décrit ci-dessus, où l'outil inférieur est disposé immobile et est placé par son bord supérieur dans le plan d'extension du matériau de la bande continue, on sait donc monter un peigne releveur mobile dont la commande est dérivée de outil supérieur mobile et qui a pour rôle de soulever le matériau de la feuille continue de l'outil inférieur et de le maintenir approximativement au milieu de l'ouverture de la pince de soudage. Eais ce procédé de travail nécessite une course de déplacement importante de l'outil supérieur pour obtenir une distance suffisante entre les surfaces à haute température et les faces supérieure et inférieure du matériau de la feuille. Cette grande longueur de course de l'outil supérieur impose des limites à l'augmentation de la cadence de fabrication. Les faces d'accélération qui doivent etre exercées sur les masses en oscillation sont si élevées que la marche de la machine devient visiblement très irrégulière et que la durée de vie des pièces de fonctionnenent est très notablement diminuée. Les efforts tendant à alléger les pièces mobiles du dispositif et à réduire ainsi les forces dûes à la masse se heurtent à certaines limites pour les raisons suivantes. Le support de mâchoires de soudage doit présenter une certaine rigidité à la flexion minimale pour que la pression de serrage des faces frontales des barres de soudage soit au moins approximativement uniforme sur toute la largeur de la feuille de matériau et pour éviter que, par exemple par suite de cintrages inadmissibles du support de barre de soudage, celui-ci n'exerce une pression de pincement contre les races extérieures de la tringlerie de soudage (pression sur les arêtes).D'autre part, pour que la machine reste facilement accessible et pour que l'échauffement du support de tringles de soudage s'effectue le plus uniformément possible, les dimensions de ce support ne peuvent pas avoir n'importe quelle grandeur : il faut que le moment d'inertie de surface nécessaire du support de tringles de soudage puisse intervenir à l'intérieur d'une section transversale de dimensions maximales déterminées par expérience. Mais, par là meme se trouve fixé indirectement un certain poids minimal du support de tringle de soudage et par conséquent des organes de commande servant à son entraînement. Un but de l'invention est, tout en ouvrant de façon suffisamment large la pince de soudage et malgré la nécessité de s'en tenir aux dimensions dont il est question ci-dessus et qui sont pour l'essentiel fixées, de permettre d'augmenter la cadence de travail sans influencer de façon inutilisable la régularité de marche de la machine et sans diminuer la durée de vie de ses pièces. Ce résultat est obtenu par l'invention grâce au fait qu'aussi bien l'outil supérieur que l'outil inférieur sont montés mobiles dans le sens de fermeture et dans le sens d'ouverture et grâce au fait qu'une commande d'entrainement séparée, dérivée du même arbre (arbre moteur) est associée aussi bien à l'outil supérieur qu'à l'outil inférieur. Certes, étant donné que la mâchoire de soudage inférieure est elle aussi réalisée sous forme d'une mâchoire de soudage mobile et qu'il lui est associé une commande particulière, la machine devient plus compliquée et même les masses déplacées sont augmentées, Mais, étant donné que les deux moitiés d'outil sont mobils, la course de déplacement totale nécessaire peut entre partagée entre deux parties d'outil différentes et, par suite, les courses élémentaires sont notablement plus petites, par exemple sont égales à la moitié de ce qu'elles étaient précédemment. Bien que les accélérations des masses soient égales, une meme largeur d'ouverture de la pince de soudage est atteinte dans un laps de temps à peu près réduit de moitié parce que le mouvement d'ouverture débute à la fois de deux côtés de la pince de soudage.Inversement, on peut dire que, étant donné que le mouvement d'ouverture de la pince de soudage débute à la fois des deux côtés de ladite pince, une vitesse d'ouverture déterminée de la pince de soudage est atteinte avec des accélérations des machoires de soudage environ à moitié aussi élevées que lorsque l'ouverture de la pince s'effectue d'un seul côté et il est donc possible d'admettre une cadence de production environ deux fois plus élevée jusqu a ce que se produisent des forces d'accélération encore admissibles comparables par exemple à celles qui prennent naissance lorsque l'ouverture de la pince s'effectue d'un seul cotez Puisque chaque m choire de soudage a sa propre commande d'entrainement, et que par suite les forces daes aux masses engendrées dans la commande de l'une des mâchoires ne peuvent avoir d'action sur les éléments du mécanisme de commande pour l'autre m choire, l'entrainement fonctionnant à une cadence supérieure à celle prévue pour une ouverture unilatérale de la pince est, malgré cette augmentation des masses déplacées, inoffensif pour les pièces du mécanisme, leur régularité de marche et leur durée de vie. Les outils élémentaires constituant la pince de soudage peuvent betre mûs par l'intermédiaire d'excentriques. Mais, pour permettre de choisir librement les accélérations des outils lors de l'ouverture et de la fermeture ainsi que les temps d'arrêt en position de soudage, il est prévu suivant un développement avantageux de l'invention de monter sur l'arbre moteur deux cames circonférencielles qui coopèrent chacune avec un levier de came appartenant l'un à la commande de l'outil supérieur et l'autre à celle de l'outil inférieur.Pour permettre de régler une certaine avance de phase de la mâchoire inférieure par rapport à la machoire supérieure (en faisant poser la mâchoire inférieure sur la feuille de matériau peu avant la mâchoire supérieure, on régularise la marche de la feuille avant le soudage), il est avantageusement prévu une possibilité de régler en position angulaire l'une par rapport à l'autre les deux cames circonferencielles. Pour réduire au maximum le#s forces de manoeuvre nécessaires les cames sont réalisées sous une forme telle qu'elles puissent guider le galet de came dans les deux directions de manoeuvre grâce à leur forme même. Pour amortir les à-coups éventuels dans le déroulement du mouvement des outils de soudage (par exemple lorsque les deux outils se posent l'un sur l'autre) il est prévu d'insérer un vérin à air comprimé à double action# dans le flux de forces du système de bielles et de tirants de l'outil supérieur.D'une façon particulièrement avantageuse ce vérin est monté de telle sorte que son piston se trouve dans les limi es de sacourse de travail dans le voisinage de la position ex*rême e direction de l'effort d'ouverture. De cette façon, la course de travail du vérin est disponible dans une large mesure dans le sens de l'ouverture de l'outil et, lorsque la pression agit de telle sorte que le piston est amené à l'intérieur de la course de travail du vérin dans l'autre position extrême la mâchoire supérieure est amenée dans une position de décollage où, meme lorsqu'elle est abaissée, elle n'entre pas en contact avec la feuille de matériau. Dans cette position, il est particulièrement facile de procéder aux opérations de réglage. Les caractéristiques et- avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 représente en élévation latérale la commande de la mâchoire supérieure du dispositif de soudage la figure 2 représente de la même façon la commande de la mfichoire inféri-eure la figure 3 est une vue en projection horizontale de la commande du dispositif de soudage selon la ligne III-III de la figuré 1. Dans la représentation partielle montrée aux figures 1 et 2 d'une machine destinée à la fabrication cadencée de sachets vides en feuille plastique, une feuille en gaine continue 1 est, par l'intermédiaire de bandes 2 entratnées suivant une cadence donnée et au moyen d'une paire de rouleaux d'avancement 3 à mouvement intermittent, alternativement avancée ou poussée sur une longueur correspondant à une dimension de sachet dans la pince de soudage ouverte 4/5 puis à nouveau stoppée.Dans la zone entre la paire de rouleaux d'avancement 3 et la pince de soudage 4/5 la feuille en gaine continue est guidée par des peignes de guidage 10 et 11 disposés au-dessus et au-dessous du plan de dép#lacement de la feuille, s'étendant dans des rainures circonférencielles des rouleaux d'avancement et refroidis par eau (chemises de refroidissement 6 et 7, raccords d'arrivée d'eau 8, 9). Pendant le temps d'arrêt, la pince de soudage se ferme et réalise sur la feuille un double joint de soudure et une coupe de séparation entre les deux joints de soudure en question, de sorte qu'un sachet vide se trouve fabriqué. La pince à souder 4/5 se compose de l'outil supérieur 4 mobile et de l'outil inférieur 5 également mobile. Ces deux outils comportent un support de mâchoire de soudage 12, 13 qui doit à la fois être de petites dimensions extérieures (uniformité du chauffage, facilités d'accès)et présenter une grande rigidité à la flexion pour que son cintrage inévitable sous l'effet des pressions de soudage reste négligeable. Aux supports de mâchoires de soudage sont fixées les mâchoires de soudage 14 et 15. Le support de mâchoire de soudage supérieur 12 est fixé des deux côtés à une paire de colonnes de guidage 16 et 17 qui coulissent verticalement dans le corps de machine 18 (alésages de coulissement 19, 20) et qui peuvent monter et descendre sous l'action du mécanisme qui sera décrit plus loin (figure 1). De façon analogue le support de mâchoire de soudage inférieur 13 est fixé à des colonnes de guidage 23 mobiles verticalement dans des glissères de guidage 21, 22 du bâti de machine et peuvent monter et descendre sous l'action d'une commande agissant sur ces colonnes de guidage (figure 2).La commande du mouvement des outils de la pince à souder dérive d'un arbre 24 qui est mû à partir d'une source d'énergie motrice non représentée, par l'intermédiaire des roues dentées 25 et 26 et qui tourne à une vitesse telle qu'il effectue exactement un tour de rotation par phase de travail de la machine. Sur l'arbre tournant à la cadence voulue est calé pour chacun des outils 4, 5 de la pince de soudage un disque à cames 27, 28 et ces disques à cames sont montés de façon à ce que leur position angulaire réciproque puisse être réglée avec une très grande finesse. Ceci peut etre réalisé par un coinçage au moyen du disque de couvercle 30 qui peut etre serré dans le sens axial (vis de serrage 29) ou bien grace à un profil de moyeu en coin très fin sur le pivot et dans l'alésage qui lui correspond du disque à came.Il est désirable de pouvoir régler la position angulaire réciproque des cames pour réaliser une avance de phase de l'outil inférieur par rapport à l'outil supérieur. Cette avance de phase elle-meme est nécessaire pour obtenir que l'outil inférieur se pose le premier sur la feuille de matériau de façon à stabiliser la marche de la feuille de matériau avant que ne se pose sur elle l'outil supérieur. En outre on peut ainsi déterminer par réglage indépendamment de la forme du bossage de la came la durée pendant laquelle la pince de soudage est fermée. Chaque disque à came entraîne par l'intermédiaire d'un galet de came 31, 32 un levier basculant 35, 36 à deux bras calé en rotation sur un arbre de levier basculant 33, 34 qui lui est propre, chacun de ces leviers étant en liaison par l'intermédiaire d'une patte d'articulation 37, 38, l'un avec les colonnes de guidage de l'outil supérieur et l'autre avec celles de ltoutil inférieur. Les disques à came comportent une gorge de came de largeur égale sur toute la périphérie, qui correspond au diamètre du galet de came. Il en résulte que, lors du mouvement-vers l'intérieur et vers l'extérieur le galet de came est guidé de façon forcée par suite de la forme des pièces intéressées et, du fait de la possibilité de se passer de ressorts presseurs ou de ressorts de rappel, les forces de manoeuvre agissant sur le disque à came restent faibles. Les arbres des leviers basculants 33, 34 entratnés dans leur mouvement par les leviers basculants à deux bras grâce à leurs formes s'étendent sur la totalité de la largeur de la machine jusque dans une boîte de mécanisme de transmission disposée sur l'autre côté de la machine dans laquelle ils soulèvent et abaissent des leviers basculants à un bras destinés à mouvoir le côté opposé de l'outil supérieur ou de l'outil inférieur, et qui correspondent aux leviers 35 et 36. Les leviers basculants 36 destinés à actionner l'outil inférieur 5 sont articulés de façon rigide aux colonnes de guidage correspondantes 23. Par contre les leviers basculants 35 destinés à actionner l'outil supérieur sont articulés de façon mobile aux colonnes de guidage correspondantes 16, 17. A cet effet la patte 37 est articulée à un coulisseau 39 qui peut coulisser sur des chevilles de glissement 40 des colonnes de guidage 16, 17 et qui peut s'appuyer contre un épaulement 41 dans le-sens d'ouverture. Grâce à cet appui du coulisseau contre l'épaulement 41 on obtient un accouplement rigide de la patte 37 aux colonnes de guidage 16,il7 dans le sens de l'ouverture. Par contre, dans le sens de fermeture, on réalise un accouplement mobile gracie à la possibilité de déplacement axial du coulisseau et du vérin 42.La tige de piston 43 et avec elle le piston 46 du vérin pneumatique 42 à double action d'air comprimé (raccordements 44 et 45) est fixé au coulisseau 39. le corps 47 du vérin est fixé de façon rigide à la traverse 48 reliant les colonnes 16 et 17. En fonctionnement normal, la chambre de pression inférieure du vérin (raccordement 45) est sous pression d'air comprimé. De ce fait le coulisseau 39 est appliqué et serré fortement contre l'épaulement 41 et, dans les limites déterminées par la pression de l'air comprimé régnant en-dessous du piston 46, la patte est articulée de façon rigide aux colonnes de guidage 16 et 17.Lorsque, pendant la fermeture de la pince de soudage, l'outil supérieur est empoché de poursuivre son mouvement avant que le galet de came 31 n'ait atteint sa position la plus intérieure dans le sens radial, soit parce que la pince à souder est déjà fermée, soit parce que, par exemple par suite d'une inattention, un corps étranger a pénétré dans l'ouverture de la pince à souder, le disque à came peut néanmmoins terminer sans danger son tour de rotation car, si la force de fermeture de la pince de soudage dépasse la force du piston, le piston 46 peut se déplacer vers le bas à l'intérieur de la cage 47. Le piston de travail permet donc de réaliser la souplesse élastique voulue dans la fermeture de la pince à souder et il a également pour rôle de limiter la force de fermeture.Etant donné que l'on peut également mettre sous pression l'autre face du piston (raccordement 44) et soulager de sa pression la face intérieure du piston, on peut augmenter la distance depuis la traverse 48 jusqu'au coulisseau 39 d'une quantité égale à la course du piston et amener ainsi l'outil supérieur dans une position de décollage haute. Dans cette position, la machine peut tourner pour des opérations de réglage sans que la pince à souder se ferme. Etant donné que les deux outils de la pince de soudage participent au mouvement d'ouverture de cette pince, chaque outil n'a à effectuer que la moitié du parcours. Les cames n'ont donc qu'une course réduite et les flancs du bossage-sont donc moins raides. On peut donc tolérer pour l'arbre 24 une vitesse de rotation supérieure à celle que permet l'ouverture unilatérale de la pince. REVENDICATIONS 1. Machine pour la fabrication cadencée de sachets vides à partir de feuilles continues ou bandes de matériau soudable à chaud, notamment à partir de feuille plastique, comportant un outil de soudage destiné à réaliser des joints de soudage, formé d'un outil supérieur et d'un outil inférieur, se fermant et se rouvrant sur la feuille suivant la cadence de travail voulue dans le plan de déplacement et d'extension de la feuille de matériau, cet outil de soudage étant équipé d'une commande de mouvement dérivée d'un arbre qui tourne suivant la cadence de travail de la machine, caractérisée en ce qu'aussi bien l'outil supérieur que l'outil inférieur sont montés mobiles dans le sens d'ouverture et de fermeture et en ce que, à l'outil supérieur comme à l'outil inférieur est associée une commande de mouvement séparée, les deux commandes étant dérivées du meme arbre. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que, sur l'arbre moteur commun sont disposés deux disques à cames qui coopèrent respectivement avec deux leviers de came appartenant l'un à la commande de l'outil supérieur et l'autre à celle de l'outil inférieur. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que la position angulaire réciproque des deux disques à came est réglable. 4. Machine selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les disques à cames sont adaptés à guider grâce à leur seule forme les galets de came dans les deux directions d'actionnement. 5. Machine selon une quelconque des revendications précédentes, comportant à l'intérieur de la commande de l'outil supérieur un système de bielles et tirants disposés dans le sens de mouvement des mâchoires de soudage, caractérisée en ce qu'un vérin à air comprimé à double action est intercalé sur le flux de forces dudit système de bielles et tirants.