Brevet FR2689436A1 — publié le 19931008

"Procédé et dispositif pour la coupe de matériaux textiles par ultrasons" La présente invention concerne un procédé pour la coupe de matériaux textiles en nappe, par utilisation d'ultrasons, avec ou sans réalisation simultanée d'une soudure le long de la ligne de coupe. L'invention a aussi pour objet un dispositif destiné à la mise en oeuvre de ce procédé. Le domaine d'application de cette invention comprend notamment, mais non exclusivement, les tissus matelassés, pour lesquels la coupe doit s'accompagner d'une réunion des diverses couches constitutives le long des bords coupés. Actuellement, les dispositifs pour la coupe de matériaux textiles épais ou à plusieurs couches par ultrasons comprennent généralement un marteau qui vient frapper à fréquence ultrasonique une enclume de forme particulière, le tissu à couper passant entre le marteau et l'enclume sans être comprimé. L'outillage de coupe doit donc comprimer et couper le tissu, ce qui crée des complications : déformation des couches constitutives du tissu, plis du tissu, coupe irrégulière, obligeant à utiliser un outillage très lourd, d'une puissance importante et fonctionnant à pression élevée (par exemple 6 bars), qu'il est impossible de tenir et guider à la main. La présente invention vise à éliminer ces inconvénients, en fournissant un procédé perfectionné pour la coupe et le soudage éventuel de matériaux textiles par ultrasons, le procédé proposé permettant de diminuer fortement la consommation d'énergie (en la divisant par exemple par cinq) tout en autorisant l'utilisation d'un outillage de coupe simple, léger et économique, fonctionnant avec une pression de coupe limitée (de l'ordre de 2 bars), pouvant le cas échéant être conçu comme un outillage portatif, tenu à la main, permettant une coupe nette et à grande vitesse, éventuellement accompagnée d'une soudure. Le procédé objet de l'invention repose sur la constatation surprenante que, pour réaliser une coupe et/ou une soudure par ultrasons, il convient non pas d'augmenter la pression avec laquelle agit l'outil de coupe, mais au contraire de réduire cette pression, tout en assurant la tension et le maintien corrects du tissu, et le cas échéant sa compression, par des moyens distincts de l'outil de coupe. A cet effet, le procédé selon l'invention pour la coupe de matériaux textiles en nappes par utilisation d'ultrasons, avec ou sans réalisation simultanée d'une soudure le long de la ligne de coupe, consiste essentiellement à faire passer le matériau textile à couper entre un outil de coupe, venant le frapper à fréquence ultrasonique, et une surface de coupe sensiblement plane, tout en assurant, au moment de la coupe et de la soudure éventuelle, le maintien du matériau textile contre la surface de coupe. Ce maintien est réalisable soit d'un seul côté de la ligne de coupe, soit de part et d'autre de la ligne de coupe. Dans le cas d'un tissu matelassé, le maintien est assuré en comprimant le tissu ; l'écrasement ainsi obtenu le long de la ligne de coupe évite les plis et permet de couper ce tissu de façon particulièrement nette, en assurant simultanément la soudure, sur une très faible épaisseur, des bords coupés appartenant aux différentes couches constitutives du tissu matelassé. Grâce au maintien du matériau textile, l'outil de coupe peut être déplacé à grande vitesse avec une faible pression, en coopérant avec une surface de coupe fixe plane, par exemple en verre ou en métal, beaucoup plus simple et économique que les enclumes actuellement utilisées. Le dispositif selon l'invention pour la coupe de matériaux textiles en nappe, par utilisation d'ultrasons, avec ou sans réalisation simultanée d'une soudure le long de la ligne de coupe, spécialement destiné à la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus, comprend essentiellement en combinaison - un outil de coupe relié à une source d'ultrasons et apte à décrire un mouvement relatif par rapport au matériau textile ; - un contre-outil présentant une surface de coupe sensiblement plane, située en regard de l'outil de coupe - au moins un organe, distinct de l'outil de coupe, pour le maintien du matériau textile contre la surface de coupe au moment de la coupe et de la soudure éventuelle de ce matériau textile. Dans une forme d'exécution simple, ce dispositif comprend un organe de maintien unique, conformé en barre de maintien prévue pour pincer le matériau textile entre elle-même et la surface de coupe, le long de la ligne de coupe. Cette barre de maintien peut constituer en outre avantageusement un guide pour le déplacement de l'outil de coupe relativement au matériau textile, dans le cas d'un outil de coupe tenu à la main. Selon une forme de réalisation plus élaborée, applicable plus particulièrement à la coupe et à la soudure transversales d'un tissu matelassé, le dispositif selon l'invention comporte des organes de maintien conformés en barres de maintien, disposées de part et d'autre de l'outil de coupe et du contre-outil, qui d'une part coopèrent avec des tubes-supports respectifs ou similaires pour un pincement du matériau textile, et qui d'autre part sont prolongés par des lèvres de maintien respectives coopérant avec la surface de coupe précitée pour tendre le matériau textile pincé, sous l'effet d'un mouvement relatif du contre-outil et desdites lèvres de maintien. Ce dispositif fonctionne en deux temps en ce qui concerne le maintien, en assurant d'abord le pinçage du tissu matelassé, puis sa mise en tension qui l'écrase de manière a rendre possible la coupe combinée avec la soudure, réalisée lors d'un arrêt de l'avance du tissu, par exemple sur une machine à ouatiner. Une autre version du dispositif selon l'invention, applicable plus particulièrement à la coupe et à la soudure longitudinales d'un tissu matelassé, notamment pour l'élimination des lisières, comprend en tant qu'organe de maintien un organe presseur porté par l'outil de coupe et prévu pour s'appliquer sur le matériau textile en déplacement relatif par rapport à l'outil de coupe. Les lisières du tissu matelassé sont ainsi éliminées, et les bords longitudinaux du tissu sont rendus nets, au cours de l'avance de ce tissu, cette dernière version du dispositif étant elle aussi utilisable sur une machine à ouatiner. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limitatifs, quelques formes d'exécution de ce dispositif pour la coupe de matériaux textiles par ultrasons Figure 1 est un schéma de principe, en perspective, d'un dispositif conforme à la présente invention Figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention pour la coupe et la soudure transversales d'un tissu matelassé, le tissu étant pincé mais non tendu Figure 3 est une vue en coupe similaire à figure 2, mais illustrant la position tendue de coupe et de soudure du tissu Figure 4 est une vue de côté d'un autre dispositif selon l'invention, pour la coupe et la soudure longitudinales d'un tissu matelassé, ce dispositif pouvant être associé à celui des figures 2 et 3 sur une machine à ouatiner. Comme le montre la figure 1, l'invention s'intéresse à la coupe d'une nappe de tissu 1, qui peut se dévider d'un rouleau 2 et défiler suivant une flèche F en passant à un poste de coupe, et aussi éventuellement de soudure, désigné dans son ensemble par le repère 3, et conçu pour couper le tissu 1 dans le sens transversal. Le dispositif de coupe comprend ici un outil de coupe 4 à ultrasons, un contre-outil 5 et une barre de maintien 6. Le contre-outil 5 est fixe et se présente comme une plaque en verre ou en métal, possédant une surface supérieure de coupe 7 qui est plane, le tissu 1 passant sur la surface de coupe 7 située en regard de l'outil de coupe 4. La barre de maintien 6, disposée transversalement à proximité immédiate de la ligne de coupe, est pressée sur le tissu 1 au moment de l'opération de coupe, comme indiqué par une flèche P, pour pincer ce tissu 1 entre elle-même et la surface de coupe 7. L'outil de coupe 4, qui peut aussi assurer le soudage, est relié à un générateur d'ultrasons 8. Alors que le tissu 1 est maintenu par la barre 6, cet outil de coupe 4 est déplacé transversalement, suivant la flèche f, de manière à couper le tissu 1 et réaliser aussi, éventuellement, une soudure fixant le bord coupé de ce tissu 1. Dans un dispositif mécanisé, l'outil de coupe 4 est déplacé transversalement, le long de guides rectilignes appropriés, par des moyens d'entraînement ici non représentés. On peut aussi envisager un dispositif à utilisation manuelle, dans lequel l'outil de coupe 4 est tenu à la main par un opérateur, qui le déplace directement sur toute la largeur du tissu 1 ; dans ce cas, la barre de maintien 6 sert aussi de guide pour le déplacement transversal manuel de l'outil de coupe 4. Les figures 2 à 4 montrent deux dispositifs de coupe et de soudage réalisés selon le principe général précédemment décrits, mais adaptés de manière à réaliser, respectivement, la coupe et la soudure transversales et la coupe et la soudure longitudinales, pour un tissu matelassé 1 composé de plusieurs couches, à savoir : un tissu d'habillage extérieur 9, un garnissage 10 en ouate, mousse, laine, etc..., et une doublure intérieure 11. Dans cet exemple pratique d'application, les deux dispositifs peuvent être réunis sur une même machine à ouatiner. Le dispositif des figures 2 et 3 assure la division du tissu matelassé 1 en tronçons de la longueur désirée, correspondant à la dimension des produits finis à obtenir tels que couvre-lits, composants de matelas, coussins, édredons, doublures de vêtements... Le dispositif de la figure 4 est complémentaire du précédent, et il assure la coupe et l'élimination des lisières du tissu 1 ; ce dernier dispositif peut aussi assurer, en cas de besoin, la division longitudinale de la nappe de tissu matelassé en deux ou plusieurs bandes. En se référant plus particulièrement aux figures 2 et 3, le dispositif de coupe et de soudure comprend un outil à ultrasons 4 déplaçable transversalement, et un contre-outil 5 avec surface de coupe plane 7 située en regard de l'outil 4, le contre-outil 5 étant déplaçable en direction de l'outil 4. De part et d'autre de l'outil 4 et du contre-outil 5 sont disposées deux barres de maintien transversales, respectivement 6A et 6B. Sous chaque barre de maintien 6A,6B est prévu un tube-support 12A,12B, associé à des moyens non représentés de pressage sous la barre de maintien 6A,6B associée. Chaque barre de maintien 6A,6B est encore prolongée, en direction de la ligne de coupe, par une lèvre de maintien 13A,13B chevauchant partiellement la surface de coupe 7. Le tissu matelassé 1, avançant dans le sens de la flèche F, passe successivement : entre le tube-support 12A et la barre de maintien "amont" 6A, sous la lèvre de maintien 13A, entre l'outil 4 et le contre-outil 5, sous la lèvre de maintien 13B, et entre le tube-support 12B et la barre de maintien "aval" 6B. Lors de l'avance du tissu 1, le contre-outil 5 est écarté de l'outil 4 et des lèvres de maintien 13A,13B, tandis que les tubes-supports 12A, 12B sont éloignés des barres de maintien 6A,6B. Pour réaliser une coupe et une soudure transversales, l'avance du tissu matelassé 1 est momentanément arrêtée, et ce tissu 1 est d'abord pincé, sans être tendu, en pressant chaque tube-support 12A,12B sous la barre de maintien 6A,6B associée, comme le montre la figure 2. Ensuite, le tissu matelassé 1 restant pincé, le contre-outil 5 est déplacé vers le haut de manière à étirer ce tissu 1 en le comprimant sous les lèvres de maintien 13A,13B, le tissu 1 étant ainsi pincé et tendu, tout en se trouvant écrasé au niveau de la ligne de coupe - voir figure 3. L'outil de coupe et de soudure 4 est alors actionné, de manière à diviser le tissu matelassé 1 en deux tronçons, tout en réalisant, le long des bords coupés de ces deux tronçons, des soudures transversales qui réunissent entre elles les trois couches constitutives 9,10 et 11 de ce tissu 1. La figure 4 montre que le dispositif de coupe et de soudure longitudinales du tissu matelassé 1 possède une structure équivalente, ce dispositif comportant toutefois un outil de coupe et de soudure 4 à ultrasons qui agit en restant fixe, tandis que le tissu 1 avance selon la flèche F au cours de l'opération de coupe et de soudure. Ce tissu 1 passe ainsi, successivement : sur un premier rouleau de détour 12C, sur une barre de maintien et d'embarrage "amont" 6C, entre l'outil de coupe et de soudure 4 et le contre-outil 5 avec surface plane 7, sur une barre de maintien et d'embarrage "aval" 6D et sur un second rouleau de détour 12D. Le passage du tissu 1 sur les deux rouleaux 12C, 12D et sur les deux barres 6C,6D assure sa tension. L'outil de coupe et de soudure 4 porte ici un organe presseur 14 qui s'applique sur le tissu matelassé 1, à proximité immédiate du point de coupe et de soudure, et qui écrase le tissu en ce point, de manière à permettre une coupe longitudinale nette et une soudure longitudinale réunissant les trois couches 9,10 et 11 du tissu. On comprend que deux dispositifs, identiques à celui qui vient d'être décrit, permettent d'éliminer les deux lisières du tissu 1 et d'assurer la netteté de ses bords longitudinaux. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif pour la coupe de matériaux textiles par ultrasons qui ont été décrites ci-dessus, à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on pourrait modifier les formes de détail des organes constitutifs du dispositif, tout en conservant leurs fonctions et en particulier la fonction de maintien du tissu. I1 est également à noter que le dispositif est utilisable en toute position, soit horizontale, soit verticale, soit inclinée, sans s'éloigner du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la coupe de matériaux textiles en nappe, par utilisation d'ultrasons, avec ou sans réalisation simultanée d'une soudure le long de la ligne de coupe, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer le matériau textile (1) à couper entre un outil de coupe (4), venant le frapper à fréquence ultrasonique, et une surface de coupe (7) sensiblement plane, tout en assurant, au moment de la coupe et de la soudure éventuelle, le maintien du matériau textile (1) contre la surface de coupe (7). 2. Procédé pour la coupe de matériaux textiles par ultrasons selon la revendication 1, caractérisé en ce que le maintien du matériau textile (1), au moment de sa coupe et de sa soudure éventuelle, est réalisé d'un seul côté de la ligne de coupe. 3. Procédé pour la coupe de matériaux textiles par ultrasons selon la revendication 1, caractérisé en ce que le maintien du matériau textile (1), au moment de sa coupe et de sa soudure éventuelle, est réalisé de part et d'autre de la ligne de coupe. 4. Procédé pour la coupe de matériaux textiles par ultrasons selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans le cas d'un tissu matelassé (1), le maintien du tissu matelassé au moment de sa coupe et de sa soudure éventuelle est assuré en comprimant ce tissu de manière à l'écraser le long de la ligne de coupe. 5. Procédé pour la coupe de matériaux textiles par ultrasons selon la revendication 4, caractérisé en ce que la coupe est effectuée avec réalisation simultanée de la soudure, sur une très faible épaisseur, des bords coupés appartenant aux différentes couches constitutives (9,10,11) du tissu matelassé (1), de manière à réunir entre elles toutes ces couches. 6. Dispositif pour la coupe de matériaux textiles en nappe, par utilisation d'ultrasons, avec ou sans réalisation simultanée d'une soudure le long de la ligne de coupe, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison - un outil de coupe (4) relié à une source d'ultrasons (8) et apte à décrire un mouvement relatif par rapport au matériau textile (1) - un contre-outil (5) présentant une surface de coupe (7) sensiblement plane, située en regard de l'outil de coupe (4) - au moins un organe (6 ; 6A,6B ; 6C,6D ; 14), distinct de l'outil de coupe (4), pour le maintien du matériau textile (1) contre la surface de coupe (7) au moment de la coupe et de la soudure éventuelle de ce matériau textile (1). 7. Dispositif pour la coupe de matériaux textiles par ultrasons selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de maintien (6) unique, conformé en barre de maintien prévue pour pincer le matériau textile (1) entre elle-même et la surface de coupe (7), le long de la ligne de coupe. 8. Dispositif pour la coupe de matériaux textiles par ultrasons selon la revendication 7, caractérisé en ce que la barre de maintien (6) est prévue pour constituer, en outre, un guide pour le déplacement de l'outil de coupe (4) relativement au matériau textile (1). 9. Dispositif pour la coupe de matériaux textiles par ultrasons selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte des organes de maintien conformés en barres de maintien (6A,6B), disposées de part et d'autre de l'outil de coupe (4) et du contre-outil (5), qui d'une part coopèrent avec des tubes-supports respectifs ou similaires (12A,12B) pour un pincement du matériau textile (1), et qui d'autre part sont prolongés par des lèvres de maintien respectives (13A,13B) coopérant avec la surface de coupe précitée (7) pour tendre le matériau textile pincé (1), sous l'effet d'un mouvement relatif du contreoutil (5) et desdites lèvres de maintien (13A,13B). 10. Dispositif pour la coupe de matériaux textiles par ultrasons selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend, en tant qu'organe de maintien, un organe presseur (14) porté par l'outil de coupe (4) et prévu pour s'appliquer sur le matériau textile (1) en déplacement relatif par rapport à l'outil de coupe (4).