Brevet FR2471440A1 — publié le 19810619

L'invention concerne la réalisation d'épissures sur des fils de matière thermoplastique, et plus particulière- ment un appareil destiné à épisser à chaud des fils et des lames de matière thermoplastique. Un fil de matière thermoplastique peut être réalisé par la mise en oeuvre d'un certain nombre de procédés com- prenant, par exemple, l'extrusion de monofilaments de dia- mètre relativement grand ou l'extrusion de filaments de très faible diamètre qui sont ensuite entremêlés et/ou retordues ensemble pour former des fils de plus grand diamè- tre. Des fils de matière thermoplastique peuvent également être produits par l'extrusion de films étroits (ou lames) ou bien par l'extrusion de films et leur découpage en lames. Les lames sont ensuite retordues pour former des fils. De tels fils sont fréquemment utilisés dans la fabrication des tapis. La fabrication de lames fibrillées, permettant la constitution de tels fils par torsion, est décrite, par exemple, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 496 259. Il est possible d'utiliser des épissures pour réparer des fils, par exemple à la suite de ruptures accidentelles sous l'effet de l'application d'une tension trop importante aux extrémités des fils, ou bien pour former volontairement des longueurs de fils plus importantes. De plus, dans de nombreux cas, par exemple pour le touffetage des tapis, il est souhaitable de réaliser un tel touffetage en continu afin de maximiser la production. Il est donc souhaitable d'épisser entre elles les extrémités des enroulements de fils afin d'éviter d'avoir à interrompre l'opération de touffetage pour remettre en place de nouveaux enroulements lorsque les enroulements existants ont été épuisés. De nombreux procédés ont été mis en oeuvre dans l'art antérieur pour épisser des fils. Par exemple, la demande de brevet allemand DT n0 2 450 018 décrit un appareil à épisser actionné par détente et utilisant un fil métallique chaud pour couper les extrémités des fils et produire un échauffe- ment provoquant la fusion des fils et leur soudage. Le brevet des EtatsUnis d'Amérique n0 3 492 181 décrit un appareil à épisser en forme de pistolet, utilisant des mors de maintien en forme de V et exécutant une opération de coupe-fusion par fil métallique chaud. Le brevet des EtatsUnis d'Amérique no 3 294 614 décrit un appareil à épisser utilisant un mou- vement de rotation pour amener les fils en contact avec une bobine chauffante afin de souder les fils l'un à l'autre, et le brevet des EtatsUnis d'Amérique n0 2 863 492 décrit un appareil à épisser qui utilise un adhésif fixé à chaud pour épisser les fils. Comme décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique n0 4 138 308, la réalisation d'épissures sur des fils n'est pas une opération simple, car l'épissure doit satisfaire à la fois des critères de résistance et de limi- tation de volume. En particulier, la résistance au cisaille- ment des lames épissées ne doit pas descendre au-dessous d'une valeur déterminée, par exemple un effort de traction d'environ 13,3 N pour un fil titrant 190 g/km; et le dia- mètre global ou la dimension transversale maximale ne doit pas nuire à l'utilisation du fil. Par exemple, lorsque le fil est utilisé pour le touffetage de tapis, l'épissure doit avoir une dimension inférieure à la dimension minimale du chas des aiguilles de touffetage devant être ensuite uti- liséespour le touffetage du tapis, de manière que l'épissure du fil ne puisse se coincer dans l'aiguille. De plus, l'appa- reil à épisser doit pouvoir être manoeuvré aisément et la réalisation des épissures doit constituer une opération méca- nique continue et simple, demandant une intervention minimale de la part de l'opérateur afin de réduire à un minimum les risques d'erreur humaine. Par conséquent, bien que de nom- breux procédés soient décrits dans l'art antérieur, de nom- breuses améliorations peuvent être apportées à un ou plu- sieurs de ces domaines suivant le procédé ou l'appareil à épisser antérieur particulier utilisé. L'invention concerne un procédé et un appareil pour épisser des fils, demandant un travail minimal à l'opérateur et permettant la réalisation d'une épissure de faible dia- mètre et de résistance relativement élevée. Au moyen de l'ap- pareil à épisser selon l'invention, l'opérateur doit simplement placer les deux fils à épisser dans l'appareil, puis presser une détente. L'appareil à épisser selon l'invention réalise alors les opérations successives consistant à bloquer méca- niquement les fils en place, à sectionner à chaud les fils en biais (diagonalement) au moyen d'un élément coupant chaud, puis à déplacer simultanément les fils à partir de l'élément de coupe et à presser l'une contre l'autre les extrémités coupées et fondues des fils afin de former une épissure de diamètre relativement faible, mais résistante. *Ainsi, hormis la mise en place initiale des fils dans l'appareil à épisser selon l'invention, puis l'enlève- ment des bouts de fils coupés et du fil épissé, la seule in- tervention demandée à l'opérateur est de presser le disposi- tif à détente. Les erreurs ou les imprécisions de l'opéra- teur sont donc minimisées. En outre, l'appareil à épisser selon l'invention est particulièrement utile pour la réali- sation d'épissures de fils constitués de lames retordues et il permet la réalisation d'une épissure résistante sans qu'il soit nécessaire de détordre les fils, comme c'est le cas dans l'appareil décrit dans le brevet no 4 138 308 précité. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une élévation, avec coupe partielle, d'une forme préférée de réalisation de l'appareil à épisser des fils selon l'invention; - la figure la est une vue de dessus de l'appareil représenté sur la figure 1; la figure 2 est une élévation d'un détail d; corps de support, les pinces à ressort destinées à retenir les fils étant en position; la figure 2a est une vue de dessus détaillée du corps de support; la figure 3 est une élévation détaillée d'une glis- sière de l'appareil selon l'invention; la figure 3a est une vue de dessus détaillée de la glissière; la figure 4 est une élévation détaillée, avec coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la figure 4a, d'un bloc coulissant; la figure 4a est une vue de dessus détaillée du bloc coulissant de la figure 4; la figure 5 est une élévation détaillée d'un élé- ment de bridage de fil la figure 5a est une vue de dessus détaillée de l'élément de bridage de la figure 5; et 10. les figures 6 à 9a montrent l'appareil à épisser selon l'invention à divers stades de son fonctionnement. Les figures 1 à 5a représentent les éléments princi- paux de l'appareil l-à épisser selon l'invention, ces élé- ments comprenant un corps 2 de support, une glissière 3 qui est montée de manière à pouvoir pivoter dans le corps de support, deux blocs coulissants 4a et 4b montés sur la glis- sière, et deux dispositifs 5a et 5b de bridage des fils, pouvant se déplacer sur les blocs coulissants et destinés à retenir les fils à épisser dans des rainures transversales 37 des blocs coulissants. Un élément chauffant 6 est supporté par un bloc isolant 17 dans un trou 23 (figure 2a) de la base du support, et est chauffé par un courant électrique produit par un transformateur (non représenté) et pouvant être coupé par un interrupteur 18 monté au-dessous de la base du support. La base du support s'ajuste dans une encoche ménagée dans l'extrémité supérieure d'une poignée cylindrique creuse 7, et elle peut être maintenue en place par des moyens convenables de fixation (non représentés). La poignée sert également de bottier pour l'interrupteur et des conducteurs-électriques 19 et 19a. Le transformateur est de préférence relié à l'ap- pareil à épisser par un cordon électrique à deux conducteurs qui est fixé à l'extrémité inférieure de la poignée au moyen d'un dispositif de protection contre les contraintes (non représenté). L'opérateur commande l'appareil à épisser au moyen d'une détente 8 qui pivote sur un axe 9 monté dans des trous 27 et 27a (figures 2 et 2a) du corps de support, contre la force d'un ressort 15 de détente. Deux biellettes 10a et lOb transforment le mouvement de rotation du bras de la dé- tente en un mouvement linéaire communiqué aux blocs coulis- sants de manière que, lorsque la détente est pressée, les blocs coulissants soient rapprochés l'un de l'autre. La poursuite du mouvement de rotation du bras de la détente fait pivoter la glissière vers le haut,autour du même axe 9 passant dans des trous 31 et 31a (figure 3). Une plaque 13 d'arrêt limite la rotation de la glissière vers le haut. La plaque 13 d'arrêt peut être fixée au corps 2 de support par des organes convenables 16 de fixation. Le corps de sup- port présente avantageusement un évidement 29 destiné à loger la plaque d'arrêt. Un axe 39, monté dans l'extrémité du bloc coulissant 4a, s'engage dans un trou 14 de la pla- que d'arrêt afin d'empêcher la glissière de s'élever avant que les blocs coulissants se soient déplacés suffisamment vers l'intérieur pour que l'axe 39 se dégage du trou 14. Le ressort 15 assure le retour de la détente dans sa position de départ lorsque la pression du doigt est relâchée. Un levier 20 de commande d'un interrupteur pivote sur son extré- mité inférieure et porte contre le plongeur 21 d'un interrup- teur. L'extrémité supérieure de ce levier passe dans un trou oblong 28 (figure 2a) du corps de support et dans un trou oblong 32 (figure 3a) de la glissière, et elle s'engage dans une encoche 38 (figures 1 et 4) du bloc coulissant 4b. Lors- que ce dernier se déplace vers l'intérieur, l'interrupteur est fermé. Lorsque la glissière bascule vers le haut, l'in- terrupteur est relâché. Lorsque la détente est relâchée, le pivot 22 rappelé par ressort permet au levier de commande de l'interrupteur de se déplacer vers le bas, ce qui permet le retour de la glissière vers sa position de départ. Les deux blocs coulissants (figures 4 et 4a) sont identiques, sauf en ce qui concerne l'axe 39 qui doit être monté dans le bloc droit 4a et la présence du trou oblong 38 réalisé dans le bloc gauche 4b (pour plus de clarté sur les figures, un seul bloc coulissant 4 est représenté sur les figures 4 et 4a, avec à la fois l'axe 39 et le trou oblong 38). Les blocs coulissants glissent librement à cheval sur l'âme surélevée 30 (figure 3) du rail de glissement. Les blocs sont orientés de manière que des surfaces diagonales de ces blocs soient tournées l'une vers l'autre et ils sont maintenus de manière à pouvoir coulisser sur la glis- sière au moyen de vis à tête (non représentées) passant dans des trous oblongs 41 ménagés dans les blocs coulissants et pénétrant dans des trous 33 et 33a, respectivement (figure 3a) réalisés dans la glissière. Un plongeur 42 à bille, comprenant une vis creuse 43 de blocage et une bille 44 d'extrémité rappelée par ressort, est monté avantageusement dans chaque bloc coulissant. Ces plongeurs coopèrent avec des alvéoles 34 et 35, et 34a et 35b, respectivement (figure 3), ménagés dans la glissière afin de retenir chaque bloc coulis- sant dans ses positions de fin de course. Une rainure 37 est réalisée dans chaque bloc coulissant pour permettre la mise en place d'un fil. Les rainures sont disposées de manière que, lorsque les blocs coulissants sont déplacés au maximum vers l'intérieur sur la glissière, les faces diagonales 40 se joignent et les rainures soient alignées pour former une rainure continue orientée transversalement à l'axe de coulis- sement. Les blocs coulissants 4a et 4b portent des éléments a et 5b de bridage de fils, respectivement, destinés à maintenir les fils dans les rainures-37 (figure 4) pendant la réalisation d'ure épissure. Les deux brides sont identi- ques et sont représentées sur les figures 5 et 5a. Chaque bride est placée à cheval sur le bloc coulissant correspon- dant de manière qu'une patte 47 pénètre dans la rainure 37 de fil, et une broche 45 (figures 1 et 4b) maintient chaque bride en place en passant dans des trous oblongs 48 ménagés dans la bride et en s'ajustant étroitement dans le bloc coulissant. Un axe 12 (figure 1), emmanché à force dans la biellette lOa ou lOb de liaison (figures 1 et la) et passant dans un trou oblong diagonal 49 de la bride pour pénétrer dans un trou oblong horizontal 46 (figure 4) du bloc coulis- sant, permet de communiquer un mouvement à la bride et au bloc coulissant. La suite des actions se produisant comme montré sur la figure 1 est la suivante: l'application d'une pression sur la détente déplace l'axe 12 de la biellette l0a vers la gauche, l'axe coulissant horizontalement dans le trou oblong 46. L'élément Sa de bridage du fil se déplace vers la gauche jusqu'à ce que la patte 47 puisse tomber li- brement dans la rainure 37. La poursuite du mouvement de l'axe 12 fait descendre à force la patte sous l'effet de l'inclinaison du trou oblong 49, afin que le fil soit bridé contre le fond de la rainure 37. La poursuite du mouvement de l'axe 12 vers la gauche a pour effet de vaincre l'effet de retenue du plongeur 42 à bille engagé dans l'alvéole 35a et de déplacer le bloc coulissant vers la gauche. Lorsque le mouvement de la détente s'inverse, la patte de la bride du fil est relevée et dégagée de la rainure de. fil avant que le bloc coulissant soit rétracté en raison de l'effet de retenue produit par le plongeur à bille engagé dans l'al- véole 34a. Simultanément, la bride 5b du fil et le bloc cou- lissant 4b se déplacent de la même manière vers la droite. Des encoches 25 (figure 2) sont ménagées dans les deux parois du bloc 2 de support pour permettre l'insertion du fil dans les rainures 37 réalisées dans les deux blocs coulissants. Le bloc de support comporte avantageusement des organes 24 et 24a de retenue à ressort, logés respec- tivement dans les encoches 25 afin de maintenir les fils en place avant la réalisation d'une épissure. Ces organes peu- vent être fixés au corps de support par tous moyens conve- nables de fixation, par exemple des vis 26 et des rondelles 26a. L'élément chauffant 6 comprend de préférence un ruban plat monté horizontalement (figure la) et supporté par deux conducteurs verticaux qui traversent le bloc iso- lant 17. Il est placé de manière à former un certain angle avec l'axe de coulissement (généralement d'environ 600) afin d'être à peu près parallèle aux faces diagonales 40 des blocs coulissants. Sa hauteur est réglée de manière qu'il soit à peu près centré sur les fils bridés en posi- tion, et sa longueur est de préférence à peu près égale à l'écartement en diagonale des fils à leur point d'espacement maximal, comme montré sur la figure 6a. Un trou 36 (figu- res 3 et 3a) ménagé dans la glissière constitue un dégage- ment autour de l'élément chauffant et des conducteurs. La réalisation d'une épissure sera à présent décrite en regard des figures 1 et 6 à 9a. Il convient de se rappe- ler que les seules opérations effectuées par l'opérateur sont la mise en place des fils dans les rainures respecti- ves, l'application d'une pression sur la détente et l'enlè- vement des bouts de fils coupés et du fil épissé. La figure 1 représente l'appareil à épisser dans sa position initiale d'ouverture. L'opérateur place simplement un fil dans chacune des rainures 37, afin que les fils par- tent dans des directions opposées, que les bouts respectifs des fils dépassent légèrement du corps de support et soient retenus par les pinces facultatives à ressort 24 et 24a. L'opérateur presse ensuite la détente vers la poignée afin de déclencher le cycle d'actions suivant: les éléments de bridage des fils sont d'abord déplacés vers l'intérieur et vers le bas afin de brider les fils A et B dans leurs rainu- res, comme décrit précédemment et comme montré sur la figure 6. Ensuite, les blocs coulissants commencent à se déplacer vers l'intérieur afin de fermer l'interrupteur 18 et de mettre en fonction l'élément chauffant. L'opérateur doit alors marquer un temps d'arrêt afin d'enlever les bouts de fils libérés par fusion. La figure 7 montre cette phase alors que les bouts de fils sont retirés et qu'une perle de matière en fusion est formée sur l'extrémité de chaque fil bridé. Lorsque la pression exercée sur la détente est reprise, l'axe 39 situé à l'extrémité du bloc coulissant extérieur 4a se dégage de son alvéole 14 ménagé dans la plaque d'arrêt, et la glissière 3 pivote vers le haut afin d'arrêter l'élément chauffant et de faire porter les blocs coulissants fermement l'un contre l'autre alors qu'ils sont élevés pour dégager l'élément chauffant. La détente est maintenue dans cette position (montrée sur la figure 8) pendant un temps suffisant pour permettre le refroidissement du joint (environ 3 à 5 secondes), puis elle est relâchée progressivement. En raison de l'action de retenue de l'en- cliquetage à bille, les blocs coulissants restent l'un contre l'autre jusqu'à ce que les éléments de bridage des fils se soient rétractés et que le fil épissé C puisse être enlevé comme montré sur la figure 9. La poursuite du mouvement de retrait de la détente provoque l'écartement des blocs coulissants qui dégagent l'élément chauffant, ce qui permet à la glissière, puis aux blocs coulissants de revenir dans leur position initiale montrée sur la figure 1. -La seule phase de cette opération demandant un cer- tain jugement de la part de l'opérateur est la durée de la pause et l'écartement des blocs coulissants au moment o les bouts de fils sont enlevés. La durée optimale de la pause varie sensiblement selon la température de l'élément chauf- fant et la dimension du fil, mais elle peut être aisément déterminée par un opérateur et aisément reproduite. Une butée temporaire intermédiaire peut être associée aisément et facultativement à la détente. Il est apparu que l'appareil et le procédé à épisser selon l'invention permettent la réalisation d'épissures de haute qualité sur des fils de matière thermoplastique. L'é- pissure présente une bonne résistance et elle est de dimen- sion suffisamment petite pour faciliter l'utilisation effi- cace du fil épissé lors d'opérations de touffetage. En outre, l'appareil à épisser est de dimensions lui permettant d'être manipulé aisément à la main, et son mode d'utilisa- tion est suffisamment simple pour permettre à un opérateur peu entraîné de réaliser de manière régulière des épissures de bonne qualité. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. Appareil à épisser des fils ou des lames de ma- tière thermoplastique et conçu pour être tenu à la main, caractérisé en ce qu'il comporte une poignée (7), un corps coulissant (2) de support monté sur la poignée, une glis- sière (3) qui est montée de manière à pouvoir pivoter sur le corps, des premier et second blocs coulissants (4a, 4b) montés face-à face sur la glissière et présentant chacun une rainure (37) d'insertion d'un fil, les rainures d'in- sertion étant sensiblement parallèles entre elles, des premier et second éléments (5a, 5b) de bridage de fils montés respectivement sur les premier et second blocs cou- lissants et comprenant chacun une patte (47) destinée à maintenir un fil dans l'une.des rainures d'insertion, un élément chauffant (6) de coupe disposé à peu près diagona- lement aux rainures d'insertion de fils afin de couper dia- gonalement, par fusion, les fils ou les lames de matière thermoplastique, cet élément de coupe étant relié à une source d'alimentation en.énergie par l'intermédiaire d'un interrupteur (18) qui commande la circulation de l'énergie vers l'élément de coupe, cet interrupteur étant relié fonc- tionnellement à l'un des blocs coulissants par l'intermé- diaire d'une tringlerie destinée à fermer ledit interrupteur, une détente pivotante (8) étant reliée à une première biel- lette articulée (lOa) qui relie fonctionnellement ladite détente au premier bloc coulissant (4a) et au premier élé- ment (5a) de bridage d'un fil, la détente étant reliée à une seconde biellette articulée (lOb) qui relie fonctionnelle- ment ladite détente au second bloc coulissant (4b) et au second élément (5b) de bridage d'un fil afin qu'un premier mouvement de la détente provoque l'introduction des pattes des éléments de bridage des fils dans les rainures d'inser- tion ménagées dans les blocs coulissants pour que les fils soient bridés dans lesdites rainures, et que la. poursuite du mouvement de la détente provoque un déplacement des blocs coulissants l'un vers l'autre afin que l'un des blocs actionne ladite tringlerie pour fermer l'interrupteur et mettre ainsi en fonction l'élément de coupe, la poursuite du mouvement de la détente provoquant, par l'intermédiaire des biellettes articulées, une inclinaison vers le haut de la glissière afin que l'élément chauffant soit dégagé et que les blocs coulissants se dégagent de la tringlerie pour permettre l'ouverture de l'interrupteur, la poursuite du mouvement de la détente provoquant, par l'intermédiaire des biellettes articulées, l'entrée en contact des faces diagonales des blocs coulissants afin que les rainures d'insertion de fils soient alignées et que les extrémités fondues des fils soient pressées l'une contre l'autre, des dispositifs de retenue des premier et second blocs coulissants étant des- tinés à empêcher respectivement un mouvement prématuré des premier et second blocs coulissants avant que le bridage des fils soit achevé, un dispositif de retenue verticale empêchant la glissière de pivoter prématurément avant que l'élément de coupe soit mis en fonction et que les bouts des fils soient sectionnés, l'appareil comportant également un ressort (15) de rappel de la détente, relié à la détente afin de la ramener dans sa position initiale lorsqu'elle est relâchée, de manière que les première et seconde biel- lettes articulées soient actionnées pour, successivement, libérer le fil épissé, ramener la glissière dans sa position de départ tout en écartant l'un de l'autre les blocs coulis- sants afin de dégager l'élément de coupe, et ramener les blocs coulissants dans leurs positions de départ. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins l'un des dispositifs de retenue des blocs coulissants comprend un élément (42)à bille (44)rappelée par ressort, monté dans un bloc coulissant afin de pouvoir s'engager de manière amovible avec des organes d'enclique- tage (34, 35, 34a, 35b) situés dans la glissière. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la poignée est creuse et en ce que l'interrupteur est monté à l'intérieur de cette poignée. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque d'arrêt (13) qui est fixée au corps et qui est montée sensiblement en face de la face arrière du second bloc coulissant afin de limiter le pivo- tement vers le haut de la glissière. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de retenue verticale comprend un axe (39) qui fait saillie de la face arrière du second bloc coulissant, et une ouverture correspondante (14) ménagée dans la plaque d'arrêt et pouvant recevoir librement cet axe, de manière que la glissière soit retenue et ne puisse pivoter avant que le mouvement du second bloc coulissant vers l'intérieur provoque le dégagement de l'axe de ladite ouverture.