Brevet FR2606322A1 — publié le 19880513

MACHINE PORTATIVE DE SOUDAGE DE FILMS OU FEUILLES DE MATIERE TIIERMO-PLASTIQUE La présente invention concerne une machine portative de soudage de films ou feuilles de matière thermo-plastique, utilisable notamment dans le domaine de l'emballage ou du conditionnement. On connaît des machines de soudage de ce type comprenant deux mâchoires dont l'une au moins comporte un ruban ou fil chauffant qui provoque par fusion la soudure de films plastiques pressés entre lesdites mâchoires. Cependant, les soudures réalisées par ces machines sont rarement homogènes et l'étanchéité des emballages réalisés par ce moyen n'est pas assurée totalement et systématiquement. De plus la chaleur nécessaire à la fusion étant couramment transmise d'un seul coté des éléments à souder, l'une des feuilles est soumise à une forte température, alors que la seconde risque de ne pas atteindre une température suffisante de fusion pour réaliser une véritable soudure. On n'obtient alors en fait qu'un collage dont la résistance n'est pas toujours suffisante. Il existe par ailleurs des machines de soudage par ultrasons qui permettent de réaliser des soudures de meilleure qualité. Mais du fait des appareillages nécessaires à la production d'ultrasons, ces machines sont généralement encombrantes et nécessitent souvent, pour l'alimentation des organes créant la pression de soudage nécessaire entre les films juxtaposés, couramment constitués par des vérins à fluide, une source de fluide sous pression et des tuyauteries d'alimentation. De ce fait, ces machines sont à poste fixe et ne présentent donc pas une grande souplesse d'utilisation. De plus, pour réaliser des soudures sur des objets de grandes dimensions, il est nécessaire de manipuler ces objets pour les positionner sur la machine, ce qui, outre l'inconvénient résultant de la manipulation de pièces encombrantes, entraîne des dimensions également importantes pour ladite machine. Un but de la présente invention est de proposer une machine de soudage de films ou feuilles de matière thermo-plastique superposés (feuilles planes ou thermo-formées > , facilement manipulable et permettant de réaliser des soudures de bonne qualité et en toute position, quelles que soient les dimensions et l'encombrement des objets ou produits sur lesquels on intervient. Un autre but est de proposer une machine dont l'utilisation soit le plus possible simpl.ifiée. Pour atteindre ces buts, la présente invention consiste en une pince portative de soudage de feuilles ou films en matière thermo-plastique (feuilles planes ou thermo-formées), ladite pince étant caractérisée en ce que l'énergie nécessaire à la réalisation de la soudure est fournie par un dispositif vibrant à fréquence ultrasonique, ce dispositif comportant essentiellement une sonotrode dont l'extrémité active est appliquée en pression sur lesdits films ou feuilles placés en position superposée. Grâce au système de soudage par ultrasons, les soudures réalisées par cet outil sont de bonne qualité et assurent la résistance et l'étanchéité de l'assemblage. De plus, cet outil étant portatif, on peut effectuer des soudures en toutes positions, en le déplaçant autour des pièces à souder, comme si on se servait d'une agrafeuse de modèle courant. Selon une disposition particulière de l'invention, la pince comprend un corps sur lequel est fixé le dispositif vibrant, un bras articulé sur Ledit corps et portant une enclume en regard de l'extrémité de la sonotrode, et des moyens de commande du mouvement du bras pour exercer la pression de soudage en serrant les films à souder entre la sonotrode et l'enclume. Un inconvénient important des machines de soudage par ultrasons connues réside dans l'encombrement des moyens d'approche de L'enclume vers la sonotrode et de mise en pression. Ceci résulte du fait que ces moyens remplissent successivement deux fonctions : l'une d'approche, qui ne nécessite que peu d'efforts mais par contre un déplacement relativement important nécessaire pour obtenir un espacement entre sonotrode et enclume suffisant pour y placer les pièces à souder, l'autre de mise en pression pour laquelle il n'y a pratiquement pas de déplacement mais où il faut exercer un effort plus important pendant la soudure. Généralement, un seul organe assure ces deux fonctions, ce qui conduit à utiliser un dispositif capable d'effectuer à la fois un grand déplacement et d'exercer un effort important. Un tel dispositif est nécessairement encombrant et donc gênant pour une machine dont la petite taille est souhaitée. Selon une autre disposition particulière de l'invention où lesdits organes de commande du bras sont électromagnétiques, il est proposé que la pince comporte un électro-aimant à noyau plongeur pour effectuer l'approche de l'enclume vers l'extrémité active de la sonotrode et une ventouse magnétique pour assurer la pression de soudage. Grâce à cette particularité, les deux fonctions précitées sont dissociées et les organes électromagnétiques de commande du bras peuvent être de dimension réduite pour diminuer l'encombrement de la pince. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront à la lecture de la description qui va être faite d'une pince conforme à l'invention. On se reportera à l'unique figure annexée qui représente une telle pince, montrant la disposition particulière des organes fonctionnels. La pince portative de soudage par ultrasons comporte un corps 1 dans lequel est fixé le dispositif vibrant 2. Celui-ci est constitué d'un convertisseur électro-acoustique 21, et d'une sonotrode 22 à laquelle le convertisseur 21 transmet les vibrations ultrasoniques qui peuvent être amplifiées par un résonateur non représenté. Cet ensemble est de type connu et déjà utilisé dans des machines de plus grandes dimensions. Il est seulement précisé que l'ensemble vibrant 2 est fixé dans le corps 1 au niveau du convertisseur 21 pour permettre ta libre vibration de la sonotrode 22 dont l'extrémité 24 dépasse en-dessous du corps 1. Celui-ci se prolonge, dans une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du dispositif vibrant 2, par un carter 11 vers l'extrémité duquel s'articule sur un axe 12 un bras 13. Le bras 13 s'étend en-dessous du carter 11 en direction de l'extrémité 24 de la sonotrode et porte, en regard de ladite extrémité 24, une enclume 14. L'enclume 14 est en fait fixée sur un coulisseau 15 rétractable dans le bras 13 et guidé sur celui-ci par des rainures 16. Il est ainsi possible de reculer l'enclume vers l'axe d'articulation 12 de manière à libérer l'espace en face de l'extrémité inférieure 24 de la sonotrode 22 pour intervenir sur celle-ci, par exemple pour la démonter ou la remplacer, ou pour réaliser des opérations spéciales de soudage sans utiliser l'enclume 14, notamment pour souder des produits autres que des films. Selon une autre réalisation de l'invention, L'enclume peut être simplement amovible. Le bras 13 est par ailleurs réalisé et monté de façon à avoir un débattement limité. Ainsi qu'on le voit sur le dessin, l'extrémité du bras 13 opposée à l'enclume 14 butte en 17 sur l'extrémité du carter 11, ce qui limite l'éloignement entre l'enclume 14 et l'extrémité 24 de la sonotrode 22 tout en gardant un espacement suffisant pour y introduire aisément les films ou feuilles à souder 10. Par ailleurs, le bras 13 comporte, à une distance intermédiaire entre l'axe d'articulation 12 et la sonotrode 22, une partie en matériau magnétique dont la face supérieure plane 18 se trouve en regard d'une ventouse magnétique 31 fixée dans le carter 11. La position relative de la ventouse 31 et de la surface 18 est telle que, lorsque la pince est en position de repos, c'est-à-dire lorsque la sonotrode 22 et l'enclume 14 sont éloignées l'une de l'autre, il existe un certain espacement entre ladite ventouse 31 et ladite face 18, et que, lorsque la pince est en service, sonotrode et enclume étant alors rapprochées en position de soudage, ladite face 18 est au contact de ladite ventouse 31. Des moyens de réglage de l'entrefer entre l'extrémité 24 de la sonotrode 22 et l'enclume, lorsque la face 18 touche la ventouse 31, sont également prévus et agissent soit sur l'enclume, soit sur la position axiale du dispositif vibrant 2 par rapport au corps 1. Le carter 11 contient également un électro-aimant du type à noyau plongeur 32, fixé sur ledit carter 11 et dont l'extrémité de la tige mobile 33 s'articule sur un levier 19 solidaire du bras 13, de sorte qu'un déplacement de la tige 33 provoque le pivotement du bras 13 autour de l'axe 12. Une poignée 35 est solidaire du corps 1 et comporte des moyens de commande tels qu'interrupteurs ou boutons-poussoirs (non représentés) pour alimenter l'électro-aimant 32, la ventouse magnétique 31 et le convertisseur électro-acoustique 21. On remarquera que la pince selon le mode préféré de réalisation représenté sur le dessin annexé a la forme générale d'une agrafeuse de type courant particulièrement adaptée à des utilisations similaires à celles de ladite agrafeuse mais assurant, entre des feuilles de matière plastique, des liaisons de nettement meilleure qualité. L'invention n'est pas limitée à la pince précédemment décrite à titre d'exemple. En particulier, le principe nouveau dissociant les fonctions des organes de commande du bras, bien que particulièrement adapté à des machines portatives, peut être mis en oeuvre sur d'autres machines de soudage par ultrasons de films de matière thermo-plastique du type comportant un ensemble vibrant composé d'une sonotrode, d'un convertisseur électro-acoustique et dtun résonateur (facultatif selon le cas) et une enclume mobile susceptible d'exercer une pression sur les films de matières plastiques placés en vue de leur soudage entre l'extrémité de la sonotrode et ladite enclume. Dans le cadre de l'invention, cette machine est caractérisée en ce que l'enclume est montée vers l'extrémité d'un levier pivotant actionné par un. électro-aimant du type à noyau plongeur et en ce qu'une ventouse magnétique assure le maintien en pression de l'enclume pendant le soudage. Selon une réalisation particulière de l'invention, appliquée à une telle machine, le levier est articulé sur un carter supportant l'ensemble vibrant et la ventouse est liée audit carter en regard d'une partie en matériau magnétique dudit levier. Bien entendu, dans ce cas comme dans celui de la pince portative, le levier peut être constitué en totalité dudit matériau magnétique. REVENDICATIONS 1. Pince portative de soudage de feuilles ou films en matière thermo-plastique, caractérisée en ce que l'énergie nécessaire à la réalisation de la soudure est fournie par un dispositif vibrant à fréquence ultrasonique (2). 2. Pince selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif vibrant à fréquence ultrasonique (2) comporte une sonotrode (22) dont l'extrémité active est appliquée en pression sur lesdits films ou feuilles (10) placés en position superposée. 3. Pince selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps (1) sur lequel est fixé le dispositif vibrant (2), un bras (13) articulé sur ledit corps (1) et portant une enclume (14) située en regard de l'extrémité (24) de la sonotrode, et des moyens de commande du mouvement dudit bras (13) pour exercer la pression de soudage en serrant les films à souder entre la sonotrode (22) et l'enclume (14). 4. Pince selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit bras (13) est actionné par des organes moteurs comportant des organes électromagnétiques. 5. Pince selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits organes électromagnétiques comportent un électro-aimant à noyau plongeur (32). 6. Pince selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits organes électromagnétiques compo rtent une ventouse magnétique (31). 7. Pince selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits organes électromagnétiques comportent un électro-aimant à noyau plongeur (32) pour approcher l'enclume (14) de l'extrémité active (24) de la sonotrode (22) et une ventouse magnétique (31) pour assurer la pression de soudage. 8. Pince selon la revendication 7, caractérisée en ce que le corps (1) comporte une poignée (35) pourvue d'organes de commande du soudage et contient les organes électromagnétiques (31, 32) d'actionnement du bras (13), ledit bras étant articulé sur le corps (1) en une position éloignée de l'extrémité active (24) de la sonotrode (22) et comportant une partie réalisée en matériau magnétique située entre l'articulation (12) et l'enclume (14) en regard de la ventouse magnétique (31) fixée dans le corps (1) de telle sorte que la surface (18) de ladite partie magnétique du bras (13) soit en contact ou très proche de la ventouse magnétique (31) lorsque le dispositif vibrant (2) est commandé pour réaliser la soudure. 9. Pince selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'enclume (14) est amovible. 10. Pince selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'enclume (14) est fixée à l'extrémité d'un coulisseau (15) rétractable dans le bras (13), ce qui permet de souder des produits autres que des films. 11. Machine de soudage par ultrasons de films de matière thermo-plastique du type comportant un ensemble vibrant composé d'une sonotrode, d'un convertisseur électro-acoustique et d'un résonateur et une enclume mobile susceptible d'exercer une pression sur les films de matières plastiques placés en vue de leur soudage entre l'extrémité de la sonotrode et ladite enclume, caractérisée en ce que l'enclume (14) est montée vers l'extrémité d'un levier (13) pivotant actionné par un électro-aimant (32) du type à noyau plongeur et en ce qu'une ventouse magnétique (31) assure le maintien en pression de l'enclume. 12. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le levier (13) est articulé sur un carter supportant l'ensemble vibrant (2) et en ce que la ventouse (31) est liée audit carter, en face d'une partie en matériau magnétique dudit levier.