Brevet FR2417383A1 — publié le 19790914

L'invention concerne un dispositif de découpage de matériaux thermoplastiques comportant au moins un élément chauffé par effet Joule, ledit élément étant amené au contact du matériau pour produire sa fusion localisée et sa séparation. La coupe de produits thermoplastiques par l'utilisation d'un outil cliaufi est connue notamment dans ltindustrie deys tissus synthétiquesf Généralement, l'outil est constitué de deux mâchoires électriquement isolées entre lesquelles est tendu un fil rorsistant de faible longeur. La coupe s'effectue par déplacement Ce l'outil selcti le tracé de la découpe à obtenir. La coupe prend un temps plus ou moins long selon le travail à exécuter et nécessite le libre accès à la surface à découper. Il n'est pas possible d'obtenir en une seule opération la coupe simultanée d'une grande longueur de matériau et a fortiori une découpe complexe, comme ce peut être le cas avec un découpage par poinçonnage. Cependant, l'inconvénient que présente un tel découpage réside dans la nécessité d'utiliser des moyens importants et en particulier, lorsque le travail à faire inté- resse une piece de grandes dimensions, de recourir à des presses de grande puissance. L'invention vise à la réalisation dXun dispositif de découpage utilisant l'action de la chaleur, ledit dispositif permettant le recoupage de formes coeiplexes en une seule opération et sans déplacement de l'outil le long du tracé. le dispositif peut, d'une manière simple, être conformé au tracé de la découpe à tenir. le dispositif de découpage de matériaux thermoplastiques selon l'invention, comportant au moins un élément chauffé par effet Joule, ledit élément étant amené au contact du matériau à découper pour produire sa fusion localisée et sa séparation, est remarquable en ce qu'il est constitué de moyens pour supporter l'élément chauffé selon au moins une partie du tracé de la découpe à exécuter, ledit élément chauffé étant formé au moins en partie par un fil résistant électrique. Selon des formes de réalisation - Les loyens ecur suprorter l'élément chauffé sont constitués d'au moins un élément support et dtau moins un support d'élément chauffé, ledit support imlénément étant fixé par une de ses extrémités s élément support 9 - Le dispositif de découpage pour effectuer la découpe d'encoches ou de fentes dont une extrémité est limitée par une ouverture concave est remarquable en ce qu'au moins un support d'élément chauffé est constitué d'un organe de découpage thermique portant au moins près de son extrémité de coupe des passages isolés pour le fil résistant electrique. les e-;plieations et figures, données ci-après ç- titre d'exemple, permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 représente schématiquement un dispositif de découpage selon l'invention. la figure 2 est une vue en coupe partielle dtun support d élément chauffé. La figure 3 est une vue de face d'un ensemble à deux supports d'élément chauffé. La figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV de la figure 3. les figures 5 et 6 montrent les supports supérieur et inférieur d'élément chauffe. la figure 7 est un support élément chauffé comportant deux parties isolées l'une de lautre. la figure 8 est un support élément chauffé muni de moyens compensateurs de la dilatation du fil. La figure 9 est un schéma montrant le mode d'action des moyens compensateurs. La figure 10 représente un ensemble comportant un organe de découpage thermique circulaire et un fil chauffé. La figure 1 est une vue en perspective cavalière d'un dispositif selon llinvetltionX Un élément support ou cadre 1 en profile métallique ou plastique porte, fixés sur ses côtés, des supports 2 constitués de plaques réglables en longueur et en direction dans le plan déterminé par le cadre. Ces supports 2 maintiennent des supports d'élément chauffé 3 qui sont représentés schématiquement par des pointes 7 et qui seront décrits en détail ultérieurement les supports 2 peuvent recevoir une ou plusieurs pointes. Le fil rdsistant électrique 4 est maintenu par les pointes de manière à définir un tracé correspondant au contour que doit avoir la plaque de matériau après découpage. les extrémités du fil devant être raccordées aux bornes dtune source de tension, l'élément support recevant les extrémités du fil est conformée de manière que la coupe ne soit pas interrompue par un pont de matériau. Un tel élément est montré en 5. le dispositif peut également comporter un organe de découpage chauffé 6 pour la formation d'ouvertures concaves fermées qui linitent, par exemple, une fente découpée par un fil. le mode de liaison entre le fil et ledit organe sera ultérieurement précisé. le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté à l'équipement d'une machine de découpage, comme décrite dans la demande déposée ce même 3our sous le ntunéro destinée au découpage et détourage de tapis pour véhicules automobiles en moquette à sous-couche thermoplastique ou à tissage de fibres thermoformables. Un tel dispositif est maintenu sur le cadre porte-outils de la machine (non représenté) par les colonnes 7 et lorsque le cadre descend pour effectuer l'opération de découpage, le fil entre an contact avec le matériau du tapis, produit la fusion d'une zone limitée correspondant à la découpe puis la séparation des deux parties par continuation du-mouvement descendant. Différentes réalisations des supports de fil vont être décrites ci-après. le support 3 (figure î), qui a pour fonction le maintien du fil et permet les changements de direction, est représenté à plus grande échelle figure 2. Selon un mode de réalisation, il est constitué dtun corps 8 cylindro-coeftque ayant la forme d'une pointe percée d'un logement 9, d'axe sensiblement perpendiculaire à l'axe de la pointe, dans lequel asse le fil 4. Ce logement peut se présenter sous forme d'un trou ou dtune encoche. La section du corps de la pointe peut avoir toute autre forme facilitant la pénétration dans le matériau et en particulier triangulaire ou quadrangulaire concave. La partie supérieure est filetée et vient se placer dans une ouverture 10 prévue dans le support 2. La pointe est fixée par serrage de deux écrous li contre le support 2, un isolant électrique 12 étant interposé entre les écrous, le corps fileté de la pointe et le support. L'extrémité effilée de la pointe pénètre dans le tapis avant que le fil n'arrive à son contact et permet ainsi un guidage rigoureux et par conséquent une coupe précisa. lorsque le cadre 1 est en un matériau plastique isolant électrique, l'isolant électrique 12 est omis les figures 3, 4, 5 t 6 montrent un support tel que 5 de la figure 1 comportant deux parties électriquement isolées llune de l'autre et permettant d'alimenter les extrémités du fil les traversant en courantXlectrique de polarité différente.Un bâti en U (ou en C) 13 porte sur chacune de ses branches latérales les supports dleléments ou pointes 14 et 15. l1une des pointes 14 est dirigée vers ltintérieur du U, tandis que la pointe 15 est dirigée vers l'extérieur, les deux pointes étant dans le même axe la pointe 14, dirigée vers l'intérieur du U, est fixée à la branche latérale du U formée par la plaque trapésoSdale 16 (figure 5), par l'intermédiaire dun isolant électrique 18 et d'une seconde plaque trapézoidale 17 (figure 6), les trous 19 et 20y prévus dans les corps des pointes* sont dirigés de maniera que le plan de symétrie passant par IV-IV et le plan vertical passant par les fils soient confondus. les plaques 16 et 17 portent des trous 21 qui permettent à laide de boulons isolés; la fixation de l'ensemble 5 sur un support 2, La forme des -olaques et la disposition des trous de fixation permettent le serrage sur des parties rectilignes ou angulaires du support représenté en trait interrompu sur la figure St Selon la forme de réalisation correspondant aux figures 3 à 6, la branche transversale et une branche latérale du U sont constituées dtun profilé 22 de faible épaisseur de manière à permettre, lors du découpage, le passage de la branche 23 dans la découpe faite par le fil passant dans la pointe 15, et à amener le fil passant dans la pointe 14 en contact avec le matériau à découper Les deux pointes étant dans le même axe, la découpe n'a pas d'interruption. La figure 7 montre une autre forme de réalisation d'un support d'élément chauffé ayant la même fonction que celui pré- eédamment décrit, le support est constitué de deux parties 24 et 25 isolées l'une de llautre par une partie isolante 26. Chacune des parties conductrices 24 et 25 est percée de logements 27 et 28 dans lesquels passent les extrémités du fil 4 représenté en trait interrompu. Le mode de fixation sur les supports 2 étant semblable à celui décrit en correspondance de la figure 2, il ne sera pas plus longuement décrit. le fil étant soumis à des alternances de chauffage et de refroidissement, il subit des variations de longueur importantes qui doivent êre compensées pour maintenir sa rectitude, Certains des supports de l'élément chauffé doivent donc colporter des moyens compensateurs de dilatation. Ces moyens, représentés sur la figure 8 sont constitués essentiellement par un élément élastique 29 placé entre un organe de butée 30 solidaire de la pointe 31 et le support 2 dans lequel la pointe est fixée.Selon l'exemple de réalisation, la pointe 31 est solidaire d'une bague 72 présentant deuxcollerettes 30 et 33 formant butées. les collerettes sont placees de part et d'autre du support 2 et la collerette 33 est maintenue appuyée contre le support 2 sous l'action d'un ressort hélicoïdal 29 entourant la bue 32 et travaillant en compression. le fonctionnement d'un support d'élément chauffé comportant des moyens compensateurs de dilatation est montré figure o. Des supports de fil 34, 35, 36 forment un ensemble maintenant le fil résistant 4. les supports 34 et 36 d'un type semblable à celui illustré par la figure 2, c'est-a-dire ne comportant pas de moyens compensateurs, entourent le support 35 muni de moyens compensateurs, Lorsque le fil est froid, il est tendu et représenté par le trait interrompu. le ressort 29 est alors comprimé et le logement 37 dans lequel passe le fil est à peu près dans l'alignement des logements des supports 34 et 36. Pour réaliser cet alignement, la hauteur de la pointe 31 peut entre réglez par le filetage 38 et les écrous 39. lorsque le fil est parcouru par le courant de chauffage, il se dilate et son allongement permet au ressort de se detendre, le fil 4se déplace donc dans le plan défini par les supports 34, 35 et 35 perpendiculaires à la surface å découper et prend la forme représentée par le trit continu 4a. Ainsi, le fil se trouve toujours sous tension et les parties de fil comprises entre les différents supports restent rectilignes.En pratique, lorsque le fil est long, ctest-a-dire lorsque le contour à découper est long, on utilise plusieurs supports munis de corrnensateurs pour répartir les pointes de tension et diminuer la flèche du fil passant par lesdits supports. lorsque le contour de la découpe, matérialisé par le fil résistant, est trop long et que l'on craint des ruptures, il est intéressant de fractionner le fil en plusieurs tronçons. les extrémités des tronçons sont alors raccordés par l'intermédiaire de supports tels que ceux reprosentés figures 3 et 4 et figure 7 ce qui permet* comme déj montréS une découpe parfaitement continue. Torsqu2un tel dlspfjsitlf est utilisé, on intercale, parmi la linge de supports, un support compensateur. les encoches et fentes dans le matériau à découper sont réalisées également à l'aide du fil chauffé. Quand celles-ci sont tangentes à un trou ou à une ouverture concave, ou aboutissent à un trou, ou reliait deux trous, le fil passe dans un organe de découpe chauffé 40, tel que représenté figure 10. Cet organe de découpe comprend un corps; par exemple cylindrique, une extrémité du corps est chauffée par une résistance électrique 41 et son autre extrémité est conformée de manière à présenter un bord aigu 42 chauffé par conduction au travers du corps et qui permettra une découpe par fusion et pression, Des passages 43 et 44 sont prévus près de son extrémité de coupe 42.Selon des formes de réalisations différentes, le fil résistant peut simplement traverser l'organe de chauffe 4C par les passages 43 et 44 ou passer par exmple par le passage 43 et ressortir par le passage 45 prévu à un niveau supérieur près des moyens de chauffage 41. L'outil de découpage thermique 40 peut également servir de raccorderent pour les extrémité du fil chauffé et amener, par sa tige support 46, creuse, les fils d'alimentation.de polarité différente. Selon une forme de réalisation du dispositif de découpage, le fil résistant est constitué d'un alliage nnckel/chrome commercial et est alimenté en courant continu. De préférence, le dispositif est monté sous un cadre porte-outils, tel que celui décrit dans la machine de découpage faisant l'objet de la demande de brevet aposte ce jour sous le numéro Des moyens de réglage de l'intensité du courant traver- sant le fil sont révi's sur le pupitre de commande de la machine. La variation d'intensité du courant permet de faire varier la vitesse de découpage et de la synchroniser avec les autres moyens de découpe. REVENDICAXIONS le Dispositif de découpage de matériaux thermoplastiques, comportant au moins un élément chauffé par effet Joule, ledit élément étant amené au contact du matériau à découper pour produire sa fusion localisée et sa séparation, des moyens pour supporter l'élément chauffé étant constitués d'au moins un élément support et d'au moins un support d'élément chauffé, caractérisé en ce que ledit support d'élément chauffé est constitué de deux parties isolées l'une de lrau tre, de même axe, chacune desdites deux parties comportant un logement pour le fil. 2. Dispositif de découpage de matériaux thermoplastiques, comportant au moins un élément chauffé par effet Joule, ledit élément étant amené au contact du matériau à découper pour produire sa fusion localisée et sa séparation, des moyens pour supporter l'élément chauffé étant constitués d'au moins un élément support et d'au moins un support d'élément chauffé, caractérisé en ce que les moyens pour supporter l'élément chauffé comportent deux supports d'élément chauffé, chacun desdits supports étant fixé sur chaque branche latéraie d'un btti en U, l'un vers l'intérieur du U et l'autre vers l'extérieur, selon un même axe, les branches du U étant isolées électriquement l'une de l'autre, les logements prévus dans les supports ayant leur axe dans le plan du U. 3. Dispositif de découpage pour effectuer la découpe d'encoches ou de fentes dont une extrémité est limitée par une ouverture concave, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un support d'élément chauffé est constitué d'un organe de découpage thermique portant au moins près de son extrémité de coupe des passages isolés pour le fil résistant électrique. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support d'élément chauffé a une forme cylindro-eonique. 5. Dispositif selon l'une des revendications préeédentes, caractérisé en ce que ledit support d'élément chauffé comporte un élément élastique placé entre un élément de butée solidaire du support d'élément et le support sur lequel il est fixé, de manière à exercer une traction perpendiculairement à l'axe de l'élément chauffé.