Brevet FR2628030A1 — publié le 19890908

La présente invention a trait à un système permettant le soudage en continu au moyen d'ultrasons. Son domaine d'application se trouve principalement dans les installations de remplissage de sacs dont il permet d'obtenir la fermeture en continu en assurant le soudage des bords libres des sacs possédant une enveloppe interne en matière plastique. I1 existe deux grands types de fermeture - les fermetures effectuées au moyen d'une machine à coudre, les bords du sac sont alors cousus. Ce type de fermeture ne présente aucun inconvénient notoire excepté celui de ne pouvoir obtenir une fermeture étanche, d'où une possibilité de fuite, de salissures et de reprises d'humidité. - les fermetures effectuées au moyen de soudeuses, les bords du sac sont alors soudés entre eux. Ce système présente l'avantage de rendre le sac étanche quand la soudure est effectuée dans de bonnes conditions. Les appareils de soudage connus pour ce genre d'installation sont équipés, 1) soit de thermorésistances, bien adaptées à la majorité des applications des chaines de conditionnement, ils présentent, malgré tout, certains inconvénients - De façon à assurer une bonne fermeture à la cadence imposée par la majorité des installations de conditionnement, ces systèmes de soudure sont souvent d'une grande longueur, de façon à pouvoir dégager un nombre suffisant de thermies par sac, d'ou un encombrement important pouvant devenir un problème lors d'installation de ce type de machine. - Etant en contact avec les bords du sac, les thermorésistances sont exposées aux risques de débordement des sacs et donc de souillure. - L'entrefer entre les thermorésistances étant constant, il est difficile de régler ce type de matériel pour obtenir une bonne soudure des sacs dits à plis ou présentant plusieurs épaisseurs différentes. 2) soit d'ensembles vibrants, les vibrations étant obtenues dans ce cas par des moyens électroniques, notamment ultra-soniques. Le composant à souder passant entre une sonotrode, généralement fixe à ses vibrations près, et une enclume qui suivant les différents procédés connus peut être composée soit d'une pluralité de billes poussées vers la sonotrode par des ressorts, (demande de brevet N 8415798 dont le présent demandeur est co-titulaire). Ces ressorts autorisant aux billes un mouvement de recul permettant à celles-ci d'épouser parfaitement les formes de l'enveloppe à souder, soit de molettes montées libres autour d'un axe, lui-même maintenu en pression par des ressorts. L'une et l'autre de ces techniques présentant l'inconvénient de ne pas être motorisées et donc de créer un certain frein lors du passage du matériau à souder entre ces moyens et la sonotrode. L'objet de l'invention est d'éviter de tels inconvénients en proposant une enclume de soudage composée de plusieurs molettes motrices, ne freinant pas la progression du sac et présentant une certaine élasticité, leur permettant d'épouser parfaitement toutes les formes du sac. Ces deux caractéristiques principales ont été rendues possibles en distinguant bien le besoin de motricité assurée par un galet moteur entraînant par friction la molette de soudage et le besoin de souplesse et de réglage d'entrefer assuré par le montage libre autour de l'axe du galet moteur, de fourchettes maintenant chaque molette et son galet. Aussi l'invention a pour objet un dispositif selon d'autres caractéristiques en ce qu'il comporte une pluralité de molettes (6) agencées en file indienne face aux sonotrodes avec un espacement au moins égal au débattement des fourchettes (13) suivant le nombre et la dimension des sonotrodes. Chaque fourchette supportant une molette est prolonge sur son arrière-plan par un élément élastique (14) prolongé d'un cône (15) sur lequel vient s'appliquer un levier (18) afin de pouvoir régler la force d'application de la molette. La course de pivotement de chaque fourchette autour de l'arbre est contrôlée par une butée avec moyens de réglage solidaire du support sur laquelle vient prendre appui un plot solidaire de la fourchette et parallèle à l'arbre d'entraînement ; la butée assurant de la sorte le réglage de l'entrefer : sonotrode-molettes. Le réglage du parallélisme entre les faces en vis à vis sonotrode et molettes est assuré par une plaque basculante sur laquelle est disposé l'élément vibrant sonotrode et amplificateurs ; plaque reliée au bâti en sa partie avant par l'intermédiaire d'un axe emmanché dans deux supports solidaires du bâti et en sa partie arrière par une vis sur laquelle se vissent deux écrous emprisonnant et maintenant la plaque ; la dite vis étant reliée au bâti par un élément de fixation. Les sonotrodes sont situées du même côté du matériau à souder ou rivant une variante de réalisation sont situées de part et d'autre du matériau souder. A titre d'utilisation, des dessins sont joints ainsi que la description uivante - les figures 1 et 2 sont des vues en perspective suivant l'invention ontr- les différentes possibilités d'agencement des sonotrodes et des parties e rets. - la figure 3 est une vue du dessus suivant l'invention montrant a présentation d'un sac à plis devant le moyen de soudage. - la figure 4 est une vue en perspective détaillant une fourchette suivant l'invention mo--rant l'assemblage d'une molette et de son galet ainsi que les moyens assurant l'élasticité de la dite fourchette. - la figure 5 est une vue du dessus montrant . à droite une fourchette en position préréglée . à gauche la même fourchette avec un réglage différent et en position reculée telle que rencontrée lors du passage d'une épaisseur plus importante. - la figure 6 est une vue en coupe suivant l'invention détaillant une fourchette maintenue dans sa cage et les moyens d'entraînement du galet ainsi que les différents moyens de réglage de la dite fourchette. - la figure 7 est une autre vue en coupe suivant l'invention montrant un ensemble vibrant face à une molette et le moyen de fixation de l'ensemble vibrant permettant le réglage du parallélisme entre la sonotrode et les molettes. Suivant les figures 1 et 3, la machine est constituée d'un bâti rigide (1) recevant les moyens nécessaires à l'entraînement des chaines (2) qui maintiennent l'enveloppe ou "sache"(9)pendant son passage dans la machine. La partie supérieure de ce bâti (1) supporte la partie émettrice d'ultrasons pouvant être composée d'une ou plusieurs sonotrodes (3) et la partie réceptrice, que l'on appellera dans son ensemble: le "sabot" (4), fixé au bâti par l'intermédiaire de glissières (5) qui permettent un réglage rapide de l'entrefer : molettes (6)-sonotrodes (3). Suivant la figure 2 qui reprend les mêmes éléments que la figure 1, on remarque que les parties émettrices (3) et réceptrices peuvent être disposées indifféremment de part et d'autre du bâti suivant l'épaisseur du matériau à souder et le résultat recherché. il est à noter que la disposition telle que montrée sur la figure 2 permet de bien meilleurs résultats dans la plupart des cas, ceci grâce à l'envoi d'ultrasons de part et d'autre des bords de l'élément à souder. Selon les figures 4.5 et 6, les molettes (6) sont entraînées en rotation par les galets (10) qui sont enrobés d'un matériau souple (23). Les molettes (6) sont montées libres sur un axe (11) et maintenues verticalement par des rondelles anti-friction (25). Les galets (10) sont solidaires de l'arbre (12) traversant de part en part la fourchette (13). Le dit arbre (12) traversant aussi la partie (4) servant de support aux fourchettes (13) est entrainé en rotation par une poulie (19) emmanchée en sa partie supérieure. La fourchette (13) est maintenue en position verticale par des cales anti-friction (24) montées entre cette dernière et les parois supérieures et inférieures du support des fourchettes appelé aussi "sabot" (4). Ce montage permet à la fourchette (13) d'avoir une liberté giratoire autour de l'axe (12). Cette liberté étant contrôlée, d'une part au moyen d'un ensemble vis (21) écrou (22) servant de butée réglable et d'autre part par un élément élastique (14) prolongé d'un cône (15) sur lequel vient prendre appui un levier (16) passant par les lumieres (18) (18') du sabot (4),le dit levier (16) étant fixé au sabot (4) par l'intermédiaire d'un axe (17) lui permettant d'être mobile d'avant en arrière . Cet ensemble décrit ci-dessus permet grâce à l'action du levier (16) sur le cône (15) de précontraindre l'élément élastique (14) donnant ainsi plus ou moins de souplesse à la fourchette (13). Cette dernière étant alors bloquée dans son mouvement d'avancement par le système de butée réglable composée de la vis (21) et de l'écrou (22) sur laquelle vient prendre appui le plot (20) solidaire de la fourchette (13). Grâce au montage des fourchettes (13) sur les axes (12) leur autorisant une liberté de mouvement giratoire autour de cet axe, il est possible de faire varier indépendamment, molette par molette, la force d'appui des molettes sur le matériau à souder en contraignant plus ou moins l'élément élastique (14) fixé d'une part au cône (15) et d'autre part à la fourchette (13). Suivant l'invention et selon la figure 7 l'ensemble vibrant composé d'une sonotrode (3) et de ses éléments amplificateurs (7) et convertisseur (8) est rendu solidaire d'une plaque (26) par l'intermédiaire des bagues (27 et 28) venant enserrer les éléments amplificateurs (7 et 8). La dite plaque (26) est elle-même solidaire du bâti (1) au moyen d'un assemblage de type charnière en sa partie avant, composée d'un axe (29) traversant de part en part la plaque (26) et emmanché à ses deux extrémités sur des paliers solidaires des supports (30) eux-mêmes solidaires du bâti (1). Deux écrous (33) disposés de part et d'autre de la plaque (26) se vissant sur deux vis (32) traversant la dite plaque (26) aux deux coins de sa partie arrière la maintiennent en position. Les dites vis (32) sont fixées au bâti par l'intermédiaire des pièces de fixation (31). Ce dispositif permet en jouant sur la vis (32) de faire varier la hauteur de la plaque (26) en sa partie arrière et donc de régler le parallélisme entre les faces des sonotrodes (3) et des molettes (6) suivant l'épaisseur du matériau et la soudure recherchée. il est à remarquer suivant la figure 3 que dans le cas où la qualité de la soudure désirée nécessite un sonotrode (3) d'une grande longueur ou plusieurs sonotrodes, on dispose en face celle(s)-ci, plusieurs molettes (6) insérées dans les fourchettes (13) maitenues dans le "sabot" (4). Suivant le nombre et la disposition des sonotrodes (3), les molettes (6) sont alors disposées en file indienne le long des sonotrodes et face à celles-ci avec un espacement entre elles au moins égal au débattement des fourchettes (13). REVENDICATIONS 1) Dispositif de soudage du type dans lequel l'énergie nécessaire est fournie par un générateur ultrason, ses moyens d'amplifications (7)(8)et une sonotrode (3) en face de laquelle il est disposé au moins une molette (6), caractérisé en ce que chaque molette (6) est rendue motrice par l'intermédiaire d'un galet (10) enrobé d'un matériau souple (23) venant en contact avec cette molette (6), le galet (10) étant solidaire d'un arbre (12) relié à des moyens d'entraînement et en ce que l'ensemble molette (6) et galet (10) est inséré dans une fourchette (13) elle-même maintenue en position par l'intermédiaire de l'arbre (12) qui la traverse de part en part ainsi qu'il traverse les parois supérieures et inférieures d'un bloc support ou "sabot" (4) afin de maintenir la fourchette (13) en position tout en la laissant libre autour de son axe (12) ; et en ce que sont prévus des moyens de réglages des degrés de rotation de chaque fourchette (13). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de molettes (6) agencées en file indienne face aux sonotrodes avec un espacement au moins égal au débattement des fourchettes (13) suivant le nombre et la dimension des sonotrodes. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque fourchette (13) est prolongée sur son arrière-plan pa'r un élément élastique (14) prolongé d'un cône (15) sur lequel vient s'appliquer un levier (18) afin de pouvoir régler la force d'application de la molette (6). 4) Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que la course de pivotement autour de l'arbre (12) est contrôlée par une butée (21) avec moyens de réglage (22) solidaire du support (4) sur lesquels vient prendre appui un plot (20) solidaire de la fourchette (13) et parallèle à l'arbre (12). La butée (21 et 22) assurant de la sorte le réglage de l'entrefer sonotrodes (3)-molettes (6). 5) Dispositif suivant l'ensemble des revendications précédentes caractérisé en ce que le réglage du parallèlisme entre les faces en vis à vis sonotrodes (3)-molettes (6) est asssuré par une plaque basculante (26) sur laquelle est disposé l'élément vibrant sonotrode (3)-amplificateurs (7) et (8) ; plaque (26) reliée au bâti (1) en sa partie avant par l'intermédiaire d'un axe (29) emmanché dans deux supports (30) solidaires du bâti (1) et en sa partie arrière par une vis (32) sur laquelle se vissent deux écrous emprisonnant et maintenant la plaque (26) ; la dite vis (32) étant reliée au bâti (1) par un élément de fixation (31). 6) Dispositif selon l'ensemble des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les sonotrodes (3)sont situées du même côté du matériau à souder (Fig. 1) 7) Dispositif selon l'ensemble des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les sonotrodes (3) sont situées de part et d'autre du matériau à souder (Fig. 2).