Brevet FR2250624A1 — publié le 19750606

l'invention concerne la soudure de deux pièces en matière thermoplastique constituées plus particulièrement d'un corps cylindrique devant être ferme et d1un couvercle, cette soudure étant obtenue par friction dans la zone de soudure grâce au mouvement relatif d'une piece par rapport à l'autre que l'on amène en contact sous pression. Ce mouvement relatif peut être obtenu en maintenant une pièce fixe et en rendant mobile la seconde pièce, généralement par un mouvement de rotation. Il peut être egalement obtenu en faisant tourner lés deux pièces en sens inverse. Ainsi, on connaît de nombreuses dispositions selon lesquelles le corps cylin drique est maintenu fixe et l'autre pièce rendue mobile, ou bien selon lesquelles les deux parties sont animées de mouvements rotatoires de sens opposes. On connait également des procédés selon lesquels le corps cylindrique est anime d'un mouvement de rotation, tandis que la pièce de fermeture, ou couvercle, est maintenue fixe.Une telle solution a ete décrite par exemple dans le brevet allemand n 849.481 publie le 15 Septembre 1952. D'apres ce brevet le corps cylindrique est enfile à frottement sur un mandrin anime dlun mouvement rotatoire approprie. La pièce de fermeture est amenee alors par une translation parallèle à l'axe de rotation en contact avec la pièce en rotation, la soudure s'effectuant alors sous llaction de la chaleur degagee par friction et dlune certaine compression exereee dans le sens axial au moment de la soudure. Le procédé tel que décrit dans ee brevet nlest pas susceptible d'être utilise dans une chaîne de fabrication industrielle car il comprend une opération manuelle consistant à amener en contact et à comprimer ensuite la pièce de fermeture. En outre, cette pièce de fermeture doit être forcement rigide pour pouvoir être ainsi manipulée. II ne permet donc pas de réaliser avec précision et sans déformations la soudure d1un corps cylindrique avec un couver de de petite dimension, à parois inces très flexibles, réalisé en matière plastique. De plus, les moyens de rotation du corps cylindrique et les moyens de transla tion de la pièce de fermeture sont tels qu'ils rendent très difficile la mise en oeuvre de moyens simples et sûrs pour faire cesser la rotation lorsque la soudure des deux pièces est realisee. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients précités. Elle a pour objet un procédé de soudure par friction de deux pièces thermo plastiques dont l'une, constituée par un corps cylindrique, est animée d'un ouvement de rotation, et dont l'autre, constituée par une pièce de fermeture telle qutun couvercle, est maintenue non tournante, lesdites pièces thermo plastiques étant pressees l'une contre l'autre au niveau de la zone de friction : le procédé est-caracterise notamment par le fait quea pendant toute la durée de la rotation, ledit couvercle est enserre extérieurement et interieurement par deux pièces rigides non tournantes. Un dispositif permettant la mise en oeuvre de ce procédé comporte un support dudit corps cylindrique entraîne en rotation, pouvant être constitué par un fourreau susceptible de loger ledit corps, ou par un mandrin autour duquel est dispose ledit corps le fourreau, ou le mandrin, est traverse par une première pièce rigide non tournante venant en appui sur la face intérieure dudit couvercle et coopérant avec une deuxième pièce rigide venant en appui sur la face extérieure dudit couvercle. Un tel dispositif comporte avantageusement des moyens pour découpler le moteur d'entraînement et le support dudit corps cylindrique lorsque la soudure été réalisée. Selon une première variante de réalisation, lesdits moyens de découplage sont des moyens pour commander l'ecartement dudit support et de son système d'entraînement apres un temps de rotation prédéterminé. Ledit système d'entralnement peut comporter une première poulie solidaire dudit support et une deuxième poulie commandée par le moteur et susceptible d'être eloignee de la première poulie. Ledit système a'entrâînement peut être un système d'embrayage à mâchoires de llarbre moteur, ou comporter une courroie inclinable susceptible d'être ou non attaquée par l'arbre moteur. Selon une deuxième variante de réalisation, le dispositif selon l'invention comprend une pièce d'entraînement en rotation coopérant avec le support dudit corps cylindrique en rotation par une liaison à frottement présentant un couple inférieur au couple de rupture du corps cylindrique et du couvercle soudes. La liaison à frottement peut être realisee par l'intermediaire d'un système à friction réglable. Selon un autre mode de mise en oeuvre, ladite pièce d'entraînement et ledit support présentent des faces en regard crantées et separees par une lame d'air ou un film d'huile. Selon encore un autre mode de mise en oeuvre, ladite pièce d'entraînement et ledit support sont mis en liaison cinétique par des forces électromagnétiques. D'autres particularites de l'invention apparaitront au cours de la description suivante gui sera faite à l'aide du dessin annexe donne à titre illustratif mais nullement limitatif et dans lequel : - la figure 1 est une vue schématique en coupe partielle d'un dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention applique à la soudure d'une gaine en matière plastique cylindrique à son couvercle. - la figure 2 est une w e en coupe partielle agrandie de ladite gaine et de son couvercle. - les figures 3 et 4 illustrent en coupe partielle très schématique deux variantes de réalisation du dispositif selon l'invention selon lesquelles ladite gaine à souder est logée dans un manchon tournant. - Les figures 5 et 6 illustrent très sehematiquement en coupe partielle deux variantes d'un dispositif selon ltinvention dans lesquelles la gaine à souder est maintenue sur un mandrin tournant. - La figure 7 illustre très schEmatiquement en coupe une variante du dispositif d'entraînement du support de ladite gaine. Le dispositif illustre par la figure 1 est destinE à souder par friction conformément à l'invention une gaine cylindrique 2 en matière plastique flexible et un couvercle I en matière plastique. L'ensemble est de révolution autour d'un axe 5. La figure 2 illustre plus en détail les deux pièces à souder. Les deux pièces 1 et 2 ont des parois minces, et le couvercle 1 présente des nervures radiales de renforcement 15. La gaine 2 est disposée à l'interieur d'un manchon de maintien 6 d'axe 5 dont la surface intérieure présente une extrémité coudée 14. Ce manchon 6 est entourE par une pièce d'entraînement en rotation 7 munie d'un manchon de caoutchouc 9 coopérant avec une courroie d'entralnement 8 liee par ailleurs à llarbre d'un moteur non illustré pour la larté du dessin. La pièce d'entraînement 7 est reliée au machon 6 par un sysème à friction 10 réglé de façon que le couple de fiction soit inférieur au couple de rupture entre la gaine 2 et le couvercle 1, lorsque la soudure vient d'être réalisée. Le dispositif comporte en outre une première pièce rigide 3 immobilisée en rotation, mais susceptible d'être entraînee en translation parallèle à l'axe 5 à l'interieur du manchon 6. La face extrême de cette pièce 3, destinee à venir en appui sur la surface intérieure du couvercle 1 présente avantageusement des creux coopérant avec les nervures 15. La face extérieure du couvercle 1 est appliquée contre une seconde pièce rigide 4 fixe, ou du moins non tournante. X Une soudure est effectuée de la façon suivante : On dispose d'abord la gaine 2 dans le manchon de maintien 6, la hauteur du manchon pouvant être inférieure à la longueur de la gaine. On introduit ensuite le couvercle 1 à l'intErieur de la gaine 2 grâce à une translation 12 de la pièce rigide 3. L'ensemble constituée par le couvercle 1 et la pièce 3 vient en butée contre la seconde pièce rigide 4, les bords du couvercle 1 venant en appui sur le coude 14. la courroie d'entralnement 8 entralne alors en rotation le manchon 6 par l'intermediaire de la pièce d'entraînement 7, la gaine 2 étant maintenue plaquée contre le manchon 6 uniquement par la force centrifuge. Le couvercle 1 est enserrE rigidement entre les deux pièces 3 et 4 pendant toute la durée de ltoperation de friction. Lorsque la soudure est réalisée, la gaine et le couvercle soudes sont immobilises. Le couple de rupture entre ces deux pièces étant supérieur au couple de friction défini par le système 10 entre le manchon 6 et la pièce d'entraînement en rotation 7, il en résulte un arrêt de la rotation du manchon 6. De plus, la courroie d1entralnement 8 est avantageusement écartée par translation du manchon de caoutchouc 9 solidaire de la pièce d'entraînement 7. L'arrêt de la rotation de ce manchon de maintien 6 juste apres la soudure, permettant d'éviter tout endommagement de la gaine, est donc réalisé par un système simple et sur. La figure 3 illustre une variante de réalisation selon laquelle le couvercle 1, toujours enserre entre deux piéces rigides, non tournantes, 22 et 23 est destine à être soude par friction à la gaine 2 plaquée contre les parois latérales d'un manchon 20 grâce à un fluide tel que l'air insuffle sous pression (+ #P) dans des canaux 24 intérieurs à la pièce rigide 22. Une pièce supplemen- taire 21 non tournante est disposée autour de la pièce rigide 22 afin de bloquer la gaine 2 dans la position requise au niveau de son bord oppose au couvercle 1. La figure 4 est une variante de dispositif selon laquelle la gaine 2 est plaquée contre les parois intérieures du manchon 30 grâce à des canaux 34 présentés par les parois de ces manchons et dans lesquels on pratique une Mégère dépression (- #P). On a notE 32 et 33 les deux pièces rigides enserrant le couvercle 1, et 31 la pièce venant bloquer la gaine 2 dans la position requise. Dans l'exemple de réalisation illustre par la figure 5, la gaine 2 est supportée par un mandrin tournant 40 dont les parois présentent des canaux 44 dans lesquels on réalise une dépression d'air (- #P) permettant de plaquer la gaine sur ce mandrin. Le couvercle 1 est maintenu enserré entre les deux pièces fixes 42 et 43, une pièce complémentaire 41 venant bloquer longitudinalement la gaine 2 sur le mandrin 40 du cte du couvercle 1. Dans la variante de réalisation illustrée par la figure 6, la gaine 2 est encore disposée autour d'un mandrin 50, et le couvercle 1 enserre entre deux pièces fixes en rotation 52 et 53. Une pièce complémentaire fixe en rotation 51 entoure sans la bloquer, la gaine 2, et présente des canaux 50 dans lesquels on insuffle de l'air sous pression (+ #P) afin de plaquer la gaine 2 contre le mandrin 50. La figure 7 illustre une variante de réalisation de ltentrainement autour de l'axe 5 de la gaine 2, cette gaine pouvant être maintenue sur un mandrin ou logée dans un manchon. Le mandrin, ou le manchon, est illustre schematique- ment sur la figure par la pièce 60, qui coopère par liaison à frottement avec une pièce 61 entralnee par un moteur. Les faces en regard présentent respectivement des crans 63 et 64 et sont séparées par une lame 62 de fluide, pouvant être par exemple de Flair ou de lthuile. Cette liaison est établie de façon presenter un couple inférieur au couple de rupture de la gaine 2 et du couvercle 1 soudes. Comme dans l'exemple de la figure 1, l'augmentation du couple lors dè la soudure entre la gaine et le couvercle a pour effet d'interrompre l'accouplement entre les pièces 60 et 61, et donc la rotation de la pièce 60. On peut également mettre en oeuvre d'autres moyens non illustres visant à entraîner la pièce 60 pendant un temps déterminé, afin d'éviter la deteriora- tion de la gaine au niveau de la soudure.Ces moyens peuvent être constitues par un système d'entraînement comportant une première poulie solidaire de ladite pièce 60 et une deuxième poulie commandée par le moteur et susceptible d'être eloignee de la première poulie apres un temps prédéterminé. Selon une autre variante de realísation, llarbre moteur peut être muni d'un embrayage à mâncoires ; l'entraînement en rotation de la pièce support 60 pourrait aussi être obtenu par des forces électromagnétiques ou la lame d'air 62 Jouerait le rôle d'entrefer.Enfin, l'entraînement peut être réalisé à l'aide d'un système à courroie inclinable de façon que cette courroie puisse être attaquée par un arbre moteur pendant un temps prédéterminé. Les principaux avantages obtenus par la mise en oeuvre de ltinvention peuvent se résumer comme suit : Le système de mise en rotation de la gaine est très simple par le fait qu'elle est de forme cylindrique, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de recourir à des dispositifs complexes et fragiles. L'immobilisation du couvercle par l'inter- mediaire de deux pièces rigides permet d'arrêter la friction au moment opportun en agissant uniquement sur la rotation du support de la gaine, ce qui peut être réalisé par des moyens simples. On peut appliquer le procédé selon l'invention à la soudure des pièces en matière thermoplastique à parois minces et très minces, donc très flexibles ; la mise en oeuvre des pièces rigides enserrant le couvercle permet en effet d'éviter toute déformation et tout déchirement de ce couvercle au cours de la Soudure, et juste apres cette soudure. Le procédé selon l'invention peut être prévu pour une grande cadence de production, par exemple 200 pieces/minute, tout en assurant un temps d'opération de soudure suffisamment long, de l'ordre de 2 secondes. L'invention s'applique notsmmpnt à la réalisation de gaines munies de couvercles et destinées à l'habillage et à la protection des piles cylindriques. Bien entendu 'invention n'est nullement limitée aux des de réalisations décrits et représentés qui n'ont ete donnes qu' titre d'exemples. En particulier, on pourra sans sortir du cadre de l'invention, modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ Procédé de soudure par friction de deux pièces thermoplastiques dont l'une, constituée par un corps cylindrique, est animee d'un mouvement de rotation et ont l'autre, constituée par une pièce de fermeture telle qu'un couvercle, est maintenue non tournante, lesdites pièces thermoplastiques étant pressées l'une contre l'autre au niveau de la zone de friction, caractérisé par le fait que pendant toute la durée de la rotation, ledit couvercle se trouve enserre extérieurement et interieurement par deux pièces rigides non tournantes. 2/ Dispositif pour la mise en-oeuvre du procédé selon la revendication 1, carac terise par le fait qu'il comporte un support dudit corps cylindrique entralne par un moteur et traverse par une desdites pièces rigides venant en appui sur la face intérieure dudit couvercle, l'autre desdites pièces rigides venant en appui sur la face extérieure dé ce couvercle. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour découpler ledit moteur et ledit support dudit corps cylindrique lorsque la soudure a ete realisee. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit support coopère avec une pièce d'entraînement en rotation, par une liaison à frottement présentant un couple de frottement inférieur au couple de rupture dudit corps cylindrique et dudit couvercle soudes. 5/ Dispositif selon là revendication 4, caractérisé par le fait que ledit support et ladite pièce d'entraînement sont relies par un système à friction tare. 6/ Dispositif selon la revendication 4, caracterise par le fait que ladite liaison est realisee par une lame de fluide interposée entre deux faces crantées de ladite pièce d'entraînement et dudit support. 7/ Dispositif selon la revendication 3, caracterisee par le fait que la liaison cinétique entre le support et la pièce d'entraînement mue par le moteur est obtenue par des forces électromagnétiques. 8/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens de découplage sont des moyens pour commander l'ecartement dudit support et de son système d'entraînement après un temps de rotation prédéterminé. 9/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit système d'entraînement comporte une première poulie solidaire dudit support et une deuxième poulie commandee par ledit moteur et susceptible d'être eloignee de la première poulie. 10/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit système d'entraînement consiste en un embrayage à mâchoires de l'arbre moteur. 11/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit système d'entraînement comporte une courroie inclinable.