Brevet FR2720325A1 — publié le 19951201

La présente invention se rapporte au domaine technique général des matériels de soudage et assemblage en continu de produits et matériaux se présentant généralement sous la forme de feuilles, de nappes, de films, ces différents termes incluant aussi tous les substrats à base de fibres tissées ou non. L'invention concerne plus spécifiquement les machines destinées à l'assemblage de matériaux incluant au moins pour partie des matières thermoplastiques qui sont assemblées, pour ce qui concerne les feuilles ou nappes superposées, par tout moyen approprié, générant une fusion partielle. En ce sens, les machines peuvent comporter, à cette fin, une tête et une contre-tête d'assemblage par flux thermique propre ou apporté ou encore généré par ultrasons, ainsi que cela est connu. Les machines du type ci-dessus sont de plus en plus utilisées pour assurer la liaison de feuilles ou nappes superposées, d'une manière analogue à ce qui était obtenu initialement par des machines dites à coudre, intervenant pour la liaison au moyen d'une aiguille traversant les matériaux et portant un fil lié avec celui d'une canette. Les machines actuelles, plus particulièrement réservées à la liaison de nappes ou feuilles incluant une proportion de matières thermoplastiques, permettent de réaliser des assemblages continus, du type soudure, à grande vitesse, autorisant des productions en grande série d'articles de faible valeur intrinsèque qui peuvent même être réservés à un usage unique. Tel est le cas, notamment, pour la fabrication d'articles de protection d'objets ou de personnes en relation avec le domaine médical ou alimentaire. De plus en plus, de tels articles sont fabriqués à partir de feuilles ou nappes de matériaux non tissés et le besoin s'est fait sentir, en raison de la technique de soudage, notamment par ultrasons, et la grande vitesse d'intervention de telles machines, de pouvoir réaliser, simultanément et sans reprise, la coupe parallèlement à la ligne d'assemblage réalisée, de manière à détacher en une seule opération l'article fini d'un article voisin ou d'une chute de matière première. Si ce besoin apparaît compréhensible, il convient de l'assortir d'une exigence incontournable lorsque les articles finis sont destinés à un usage dans le domaine médical, voire alimentaire, pour lequel une condition d'étanchéité de tels articles doit impérativement être respectée. Pour répondre à un tel besoin en respectant une telle exigence, il a été préconisé d'adapter, parallèlement à la contre-tête d'une machine d'assemblage, un disque susceptible d'être amené en pression relative contre la tête, de manière à exécuter la coupe recherchée simultanément à la ligne d'assemblage. Les propositions qui ont été formulées consistaient à adapter le disque parallèlement à l'une des faces de la contre-molette de la contre-tête, de manière à les lier angulairement. Les expérimentations et essais effectués ont permis de constater qu'une telle proposition ne permet pas d'atteindre pratiquement l'objectif recherché, en raison du fait que l'arête périphérique du coupe du disque, coopérant avec la molette de la tête d'assemblage, subit une usure rapide, incompatible avec les vitesses de travail des machines actuelles. L'objet de l'invention est de répondre au besoin exprimé en comblant la lacune et l'inefficacité de la proposition connue et, à cette fin, vise des perfectionnements apportés au montage du disque de coupe d'une contre-tête de soudage-coupe, de telle manière qu'un tel disque puisse présenter une efficacité de coupe qui soit en rapport avec les capacités de défilement et d'assemblage linéaire en continu autorisées par les machines d'assemblage par thermo-fusion des fibres constitutives des matériaux en feuille ou nappe à assembler ou encore de la matière de telles feuilles ou nappes. Un autre objet de l'invention est de rendre le montage du disque de coupe particulièrement simple, de façon à autoriser périodiquement un démontage partiel de la contre-tête, de manière à permettre le remplacement partiel ou total de cette dernière et/ou du disque par lui-même, en cas de défectuosité. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, la contre-tête de soudage-coupe selon l'invention est caractérisée en ce que le disque de coupe est monté flottant radialement et se trouve assujetti à l'action d'un organe de rappel le sollicitant en déplacement radial dans un sens de référence qui est celui de déplacement de la coulisse portant la contre-tête en direction de la tête de soudage avec laquelle elle est apte à coopérer. L'invention a encore pour objet une machine d'assemblage-coupe comportant une contre-tête conforme à l'invention. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite cidessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 est une vue schématique d'une machine d'assemblage-coupe de matériaux en feuille ou nappe. La figure 2 est une coupe-élévation partielle montrant, à plus grande échelle, la contre-tête de soudage-coupe conforme à l'invention. La figure 3 est une vue transversale prise sensiblement selon la ligne 111-111 de la figure 2. La figure 4 est une coupe-élévation, à plus grande échelle, illustrant un détail de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 montre une machine d'assemblage-coupe 1 de matériaux en feuille ou nappe superposés, tels que les nappes N1 et N2. Une telle machine comprend généralement une table 2 sous laquelle est disposée une tête d'assemblage ou de soudage 3, comprenant une molette 4 qui est représentée, à titre illustratif et uniquement indicatif, sous la forme d'une sonotrode. De manière connue, un amplificateur mécanique de vibrations 5 est interposé entre la sonotrode 4 et un ensemble 6 de génération de vibrations et d'entraînement en rotation de la sonotrode 4 sur son axe x-x'. L'unité, constituée par l'amplificateur mécanique 5 et l'ensemble 6, est fixée sur la face inférieure de la table 2, de manière que la sonotrode 4 puisse traverser une fenêtre 7 de la table 2 pour affleurer, par son bord périphérique 8, la surface supérieure de la table 2 constituant un plan P d'appui et de glissement pour les nappes superposées N. et N2. La machine 1 supporte, à partir de la face supérieure de la table 2, une structure 9, du type en portique, comportant en porte-à-faux une contretête de soudage-coupe 10 disposée en vis-à-vis de la sonotrode 4. La contre-tête 10 comporte une contre-molette 11 associée à un disque de coupe 12 et montée sur une coulisse 13 susceptible d'être déplacée, à partir de la position de retrait selon la figure 1, dans un sens de référence selon la flèche f1, par tout moyen approprié pour être amenée à coopérer avec la surface périphérique 8 de la sonotrode 4 et pincer contre cette dernière les nappes N1 et N2 qui sont à souder. L'organe de commande du déplacement de la coulisse 13 doit être considéré comme relevant de la connaissance de l'homme de l'art et pour des raisons de simplification, n'est pas représenté à la figure 1. De même, d'une manière connue, la structure 9 incorpore ou porte un organe moteur 14 qui est chargé d'entraîner en rotation la contre- molette 11 selon un défilement angulaire qui, de façon connue, est synchrone et de sens inverse de celui de la molette 4. Il doit être considéré que les moyens selon l'invention, tels que décrits ci-après, peuvent s'appliquer à tous les types de machines mettant en oeuvre des moyens équivalents à la sonotrode 4, par exemple constitués par une molette associée à une génération de chaleur par apport ou par fourniture directe, de manière à provoquer en relation avec la contre-molette 11 et par pression relative entre-elles, la fusion au moins partielle de fibres thermoplastiques ou de la matière proprement dite constitutive des nappes N1 et N2. Selon l'invention, la contre-tête, plus particulièrement représentée par les figures 2 et 3, porte par la coulisse 13 une joue latérale 20 qui est fixée de façon démontable par des organes 21, tels que des vis accessibles à partir de la face extérieure de la joue 20, ainsi que par l'intermédiaire de goupilles 21a. La coulisse 13 et la joue 20 délimitent ensemble un logement ouvert 22 et présentent de façon coaxiale deux paliers 23 et 24 réservés au support d'un arbre 25 libre en rotation, immobilisé axialement et traversant le logement 22. L'arbre 25 porte la contre- molette 11 qui est liée angulairement avec l'arbre et qui est disposée dans le logement 22, de manière que son bord périphérique 26 s'étende, extérieurement à la contre-tête 10, en vis-à-vis de la périphérie extérieure 8 de la molette 4. L'arbre 25 est entraîné en rotation par le moteur 14, par exemple par une transmission 27 qui est avantageusementest du type à courroie crantée, mais tout autre disposition ou équivalent technique peut être envisagé. Dans l'exemple illustré, la liaison entre l'arbre 25 et la transmission 27 est assurée par un couple réducteur 28 comprenant un arbre primaire 29 monté dans un palier lisse 30 porté ou délimité par la coulisse 13. L'arbre primaire 29 possède un pignon d'attaque 31 qui coopère avec la transmission 27 et un pignon menant 32 engrenant en permanence avec un pignon cloche 33 qui est calé angulairement et axialement sur l'arbre 25. Une variante de réalisation consisterait à réaliser l'arbre et le pignon-cloche 33 sous la forme d'une seule pièce unitaire. Selon une disposition de l'invention, le disque de coupe 12 est monté flottant en relation avec la contre-molette 11 et se trouve assujetti à l'action d'un organe de rappel 34 tendant toujours à le solliciter radialement, selon la direction de référence fi. Selon une disposition constructive préférée, le disque 12, dont la périphérie présente un diamètre supérieur à celui de la contre-molette 11, est monté par un épaulement 35 dans un palier lisse 36 présenté par un coulisseau 37 monté coulissant selon la direction de référence fl, dans une glissière 38 qui est ménagée par la coulisse 13 et la joue 20. Le coulisseau est enfilé sur les goupilles 21a et présente des trous 37a réservés au passage des vis 21. Pour des raisons qui apparaissent dans ce qui suit, les trous 37a présentent un diamètre supérieur à celui des vis 21. Le palier 36 est coaxial à l'arbre 25 et dans la construction préconisée, enveloppe le pignon cloche 33. Le coulisseau 37 assure l'immobilisation axiale du disque de coupe 12 par l'intermédiaire d'une rondelle 39 qui est fixée sur l'épaulement 35. Le disque 12 est ainsi disposé entre le coulisseau 37 et la contre-molette 11. Le montage flottant est complété par l'engagement du disque 12, au moyen de trous axiaux 40, sur des pions 41 qui sont portés par la contremolette 11. Comme cela apparaît plus particulièrement à la figure 3, les trous 40 présentent un diamètre supérieur à celui des pions 41 qui peuvent être constitués par des doigts, des ergots ou des broches cylindriques de section constante, s'étendant axialement. Dans l'état stable, hors service, tel qu'illustré par la figure 2, l'organe de rappel 34 pousse le coulisseau 37 dans le sens de la flèche f. jusque dans une position de butée déterminée par l'appui de l'un au moins des trous 40 sur le pion correspondant, de telle sorte que la périphérie du disque de coupe 12 fasse saillie par rapport à la périphérie 26 de la contre-molette 11, dans le secteur angulaire situé en vis-à-vis de la périphérie 8 de la molette 4. En phase active, correspondant à la descente de la coulisse 13 pour amener en coopération les bords périphériques 26 et 8 et assurer l'assemblage des nappes N. et N2, le disque 12 prend appui sur la périphérie 8 de molette 4 et se trouve repoussé de manière flottante sur les pions 41 en étant appliqué contre la périphérie 8 uniquement par la force de rappel de l'organe 34. De cette manière, la pression d'application est limitée au tarage de l'organe 34 et permet d'assurer l'application avec juste la force nécessaire pour réaliser un effet de coupe des nappes N1 et N2 et parallèlement à la ligne d'assemblage exécutée entre ces dernières par la pression des bords périphériques 26 et 8 et par l'apport de chaleur provoquant la fusion au moins partielle des fibres thermoplastiques. De cette manière, l'application du disque flottant 12 est indépendante de la pression exercée par la contre-molette 11 sur la molette 4 et le tarage de l'organe de rappel 34 permet de limiter cette contrainte d'application à la juste et nécessaire exécution de la fonction de coupe, sans contraindre mécaniquement le disque 12 au- delà de cette fonction. Il en résulte un facteur d'usure notablement réduit qui permet de conférer au disque de coupe 12 une durée de fonction qui est largement supérieure à celle qui est obtenue par un montage rigide et qui se trouve plus en rapport avec les capacités fonctionnelles de la contre-molette 11 et de la molette 4. L'organe de rappel 34 peut être constitué par un ou plusieurs ressorts, de type hélicoïidal, interposés entre un appui 42 de la coulisse 13 et un logement 43 présenté par le coulisseau 37. Il doit être considéré que des équivalents techniques peuvent bien entendu être substitués et que, dans certains cas, il peut aussi être envisagé de faire comporter à l'appui 42 une butée à position réglable, de manière à offrir une possibilité de réglage de la force de rappel du ou des ressorts 34. Il doit être noté également que le montage préconisé permet de démonter rapidement la joue 20 par l'intermédiaire des organes de fixation 21 et d'extraire l'ensemble constitué par cette joue, le coulisseau 37, la contre-molette 11 et le disque 12, en une seule opération, afin de faciliter, le cas échéant, le remplacement du disque 12 en agissant à partir de la rondelle 39. De la sorte, et en cas de besoin, une intervention rapide peut être menée à bien sans interrompre de manière longue et durable le fonctionnement de la machine 1. La figure 4 montre une autre disposition de l'invention selon laquelle il est prévu d'interposer un film 50 ou une couche ou un revêtement de matière choisie pour ses caractéristiques anti-friction et à même d'assurer une fonction de filtre anti- vibration, entre le disque 12 et au moins la contre-molette 11. La figure 4 montre qu'un film 51 est de préférence aussi interposé entre le disque 12 et le coulisseau 37. Ces dispositions sont prévues en raison notamment du montage flottant du disque 12, de manière à permettre un déplacement relatif entre la contremolette 11 et le coulisseau 37, sans risque de grippage et de façon douce et précise, tout en éliminant les risques de vibrations susceptibles de naitre en raison justement du montage flottant du disque 12. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Contre-tête de soudage-coupe pour machine d'assemblage-coupe (1) de matériaux en feuille ou nappe superposés, du type comprenant une coulisse (13) associée à unejoue latérale (20) avec laquelle elle délimite deux paliers (23, 24) pour le support d'un arbre tournant (25) susceptible d'être lié à une transmission (27) d'entraînement en rotation et portant une contre-molette (11) de soudage disposée entre la coulisse et la joue, ladite contre-molette étant associée par l'une de ses faces latérales à une disque de coupe (12) lié en rotation avec elle caractérisée en ce que le disque de coupe (12) est monté flottant radialement et se trouve assujetti à l'action d'un organe de rappel (34) le sollicitant en déplacement radial dans un sens de référence (f) qui est celui de déplacement de la coulisse (13) en direction de la tête de soudage (3) avec laquelle elle est apte à coopérer. 2 - Contre-tête de soudage-coupe selon la revendication 1 caractérisée en ce que le disque (12) est monté parallèlement à l'une des faces de la contre- molette (11). 3 Contre-tête de soudage-coupe selon la revendication 1 ou 2 caractérisée en ce que le disque est porté par un coulisseau (37) qui est guidé dans une glissière (38) délimitée entre la coulisse (13) et la joue (20). 4 - Contre-tête de soudage-coupe selon la revendication 3 caractérisée en ce que le coulisseau est poussé par un organe élastique (34) dans le sens de référence. - Contre-tête de soudage-coupe selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que le disque est monté par un épaulement de centrage (35) libre de tourner, mais immobilisé axialement dans un palier (36) du coulisseau, pour être enfilé avec jeu coaxialement à l'arbre (25) de la contre-molette et disposé entre ledit coulisseau et la face en regard de la contre-molette. 6 - Contre-tête de soudage-coupe selon la revendication 5 caractérisée en ce que le disque est enfilé avec jeu par des perçages axiaux (40) sur des pions (41) portés par la contre-molette. 7 - Contre-tête de soudage-coupe selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisée en ce qu'un film (50) de matière, choisie pour ses caractéristiques antifriction et à même d'assurer une fonction de filtre anti-vibration, est interposé au moins entre le disque et la contre-molette. 8 - Contre-tête de soudage-coupe selon la revendication 7 caractérisée en ce qu'un film (50) de matière antifriction et anti-vibration est interposé entre le disque (12) et le coulisseau (37). 9 - Machine d'assemblage-coupe de matériaux en feuille ou nappe, superposés comportant, en regard d'une tête de soudage (3), une contre-tête (10) selon l'une des revendications 1 à 8.