Brevet FR2769258A1 — publié le 19990409

i PROCEDE D'ASSEMBLAGE ROTATIF D'UNE PIECE PLASTIQUE RIGIDE SUR UNE STRUCTURE SOUPLE La présente invention se rapporte au domaine de l'assemblage d'au moins deux pièces par des procédés de type soudage ou collage. Plus particulièrement, la présente invention traite de l'assemblage d'une pièce rigide ou semi-rigide sur un matériau souple. On connaît de tels assemblages utilisant un procédé discontinu et linéaire o les pièces rigides sont amenées par un robot ou manuellement au contact de la structure souple, généralement de façon coplanaire, assemblées selon le moyen approprié puis évacuées. Ce procédé peut être un procédé continu avec plusieurs postes de travail. Cependant, compte tenu des opérations à effectuer, les cadences rencontrées dans de tels procédés linéaires restent limitées. Un des objets de la présente invention consiste à utiliser un procédé d'assemblage par rotation d'un tambour supportant les pièces à assembler, l'une des pièces étant une pièce rigide ou semi-rigide, l'autre étant constituée par au moins une structure souple, le procédé par rotation étant connu pour présenter des cadences supérieures aux cadences d'un procédé linéaire. Un autre objet de la présente invention est de réaliser une ou plusieurs découpes de la ou des structures souples sur le même tambour d'assemblage des pièces, et en particulier lors de l'assemblage des pièces. Un autre objet de la présente invention est de réaliser les étapes essentielles de la fabrication d'un sac comportant une pièce rigide sur un seul tambour. Des problèmes de synchronisation peuvent en effet apparaître lorsque plusieurs tambours sont utilisés, lorsque leurs diamètres respectifs ne sont pas rigoureusement égaux. Par ailleurs, les risques de pliage ou d'extension de la structure souple pendant le transfert entre les deux tambours, conduisant au rebut du sac fabriqué sont, par la présente invention, fortement diminués. Un autre objet de la présente invention vise à réaliser un filtre et un sac d'aspirateur comportant une pièce rigide de connexion ou de renfort mécanique, de façon reproductible et économique, à l'aide d'une structure simple, à une cadence élevée. La présente invention est atteinte à l'aide d'un procédé d'assemblage d'une pièce rigide ou semi- rigide sur au moins une structure souple, caractérisé en ce que les éléments a assembler sont entraînés sur la surface courbe d'une pièce de type tambour o ils sont assemblés. Avantageusement, les éléments destinés à être assemblés sont entraînés et assemblés lors d'une rotation continue du tambour. Une des caractéristiques du présent procédé porte sur la forme de la pièce rigide ou semi-rigide dont la face d'assemblage présente une courbure correspondant à la projection selon une direction perpendiculaire à l'axe principal du tambour, d'une surface plane sur la surface cylindrique du tambour. Dans une variante de la présente invention, le procédé d'assemblage comporte d'autres opérations que l'opération d'assemblage, réalisées sur le tambour o a lieu l'assemblage. Avantageusement, le tambour d'assemblage comporte aussi des moyens de découpe de la structure souple ou des structures souples. Selon un mode particulier de la présente invention, le procédé d'assemblage est un procédé de soudage par ultra-sons. Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la pièce rigide comportant une ouverture, lors de l'opération d'assemblage, une découpe de la structure souple ou des structures souples est réalisée à travers l'ouverture de la pièce rigide ou semi-rigide. Selon une variante de réalisation, le procédé d'assemblage comporte plusieurs étapes de fabrication, parmi lesquelles les séquences suivantes: - assemblage d'au moins une feuille souple à une pièce rigide ou semi-rigide, comportant une ouverture, - découpe d'au moins une structure souple à travers l'ouverture de la pièce rigide ou semi-rigide, assemblage d'au moins une autre structure souple sur la ou les précédente(s) avec découpage de ces structures selon une forme choisie, de manière à réaliser un sac souple comportant une pièce rigide ainsi qu'un orifice de liaison entre l'intérieur du sac et l'extérieur, lesdites séquences étant caractérisées par le fait qu'elles sont réalisées sur la face courbe d'un unique tambour mis en rotation, la face d'assemblage de la pièce rigide ou semi-rigide comportant une forme appropriée pour un assemblage sur une surface courbe. Ce dernier mode de réalisation de la présente invention permet l'élaboration d'un sac d'aspirateur comportant un dispositif de connexion rigide ou semi- rigide doté d'une ouverture et d'une perforation dans la structure souple sous- jacente à l'ouverture de la pièce de connexion. Cette disposition permet de relier l'intérieur du sac à l'extérieur dans un environnement rigide, pour le passage, par exemple, d'un conduit d'aspirateur, la pièce rigide permettant le maintien du sac à l'intérieur du bâti de l'aspirateur. La présente invention sera mieux comprise à l'aide des dessins suivants, donnés à titre purement indicatif et illustrant un mode particulier de réalisation de l'invention o: - la figure 1 représente la forme générale de la face d'assemblage de la pièce rigide, en géométrie descriptive, - la figure 2 représente une configuration de la pièce rigide, dans une vue en perspective, - la figure 3 représente une vue de la pièce rigide ou semi-rigide montée sur le tambour d'assemblage, - la figure 4 représente une vue du tambour et d'un outil d'assemblage, - la figure 5 représente schématiquement un des modes de réalisation du procédé d'élaboration, - la figure 6 représente une variante possible du procédé de fabrication, - la figure 7 présente un sac d'aspirateur élaboré selon l'une des variantes du procédé d'assemblage. La figure 1 décrit la forme de la face d'assemblage de la pièce rigide ou semi- rigide. Cette forme est assez complexe, en raison de la rigidité de la pièce. Par rigidité, on entend ici une pièce qui ne peut se déformer sous de faibles efforts. Les pièces sont suffisamment souples pour épouser, sous contrainte, la forme courbe d'un cylindre mais suffisamment rigides pour reprendre leur forme initiale après l'opération d'assemblage. Il est nécessaire, en effet, que cette pièce présente une rigidité conséquente car elle doit assurer des fonctions mécaniques. Par suite, la déformation de ces pièces pour l'opération d'assemblage n'est pas souhaitable car le retour a leur état initial risquerait d'être préjudiciable à la qualité de cet assemblage et complique ladite opération d'assemblage. En particulier, si le procédé d'assemblage est de type collage, il nécessiterait alors de maintenir déformée la pièce pendant un temps dépendant du temps de prise de la colle, ce qui ne rend pas le procédé compatible avec des cadences élevées. Un des moyens de description de cette face d'assemblage, selon l'exemple présenté, consiste à imaginer l'intersection d'un cylindre (1) avec un deuxième cylindre (2) dont les axes (4, 5) sont perpendiculaires. Ce deuxième cylindre pénètre donc totalement dans le premier. La trace laissée par la face plane aboutit à un contour (3) de contact entre la face plane du cylindre (2) et le cylindre (1) ayant la forme d'un cercle non plan. Toute autre forme de cette face de contact peut être obtenue par ce même procédé, c'est à dire l'empreinte d'une face plane dans le cylindre (1), I'axe (4) du cylindre (1) étant parallèle à ladite face, sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, des formes polyédriques peuvent être obtenues, par exemple, par l'inscription d'une face d'un prisme dans le cylindre (1). Cette configuration est la seule qui permette de reproduire en volume l'image d'une surface plane. La forme de la face d'assemblage correspond donc à la projection selon une direction (5) perpendiculaire à l'axe (4) du cylindre (1), d'une surface plane sur la surface cylindrique du cylindre (1). La figure 2 permet de mieux apprécier la forme du contour (3) sur une pièce rigide (7) dans une vue en perspective. La pièce (7) peut être de forme quelconque, selon l'utilisation souhaitée, mais elle possède obligatoirement une face ayant un contour tel que le contour (3), précédemment décrit. Cette pièce (7) peut, avantageusement, être obtenue par moulage. A titre d'exemple de réalisation, elle comporte une face plane (8). Dans un mode particulier de l'invention, la pièce présente une ouverture (9) délimitée par la face (6) d'assemblage. La forme de la face (6) présente une surface (10) destinée au contact avec la structure souple. Cette surface est ajustée selon le type d'assemblage utilisé et la résistance souhaitée. Selon une variante de réalisation de l'invention utilisant un procédé à base d'ultra-sons pour réaliser l'opération d'assemblage, la surface (10) possède un profil strié, les stries (11) constituant des vecteurs d'énergie pour l'opération de soudage par ultrasons. Ces stries (11) sont fréquemment utilisées dans les procédés de soudage par ultra-sons. La figure 3 montre la disposition de la pièce rigide (7) sur le tambour d'assemblage (12) dans une vue en coupe o la pièce (7) est représentée selon la coupe A-A de la figure 2. Sur le tambour (12), qui est un cylindre analogue au cylindre (1), un logement (13) permet de recevoir la pièce rigide (7) de telle manière à ce que la face (6) affleure en périphérie du tambour (12). Celui-ci est susceptible de tourner autour de son axe principal (14) selon la rotation RI indiquée sur cette figure. La figure 4 montre le tambour d'assemblage (12) selon une vue en élévation. Un moyeu (14) permet la rotation du tambour (12) selon R.. On retrouve le logement (13) destiné a recevoir la pièce rigide (7) non représentée ici. Dans une variante de réalisation de la présente invention, le logement (13) comporte des empreintes (16) en forme d'étoile destinées à perforer la structure souple à travers l'ouverture (9) de la pièce rigide (7). Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le tambour dispose de couteaux (18) dont l'utilité sera expliquée dans l'un des paragraphes suivants. Sur cette figure est également représentée une sonotrode (20) destinée à assembler la pièce rigide (7) avec la structure souple par procédé ultra-sonique. Cette sonotrode permet la mise en vibration à haute fréquence de sa partie frontale (22), selon un dispositif classique et connu de la technique ultra-sonique. Une des réalisations possibles du procédé d'assemblage est schématiquement décrite figure 5. Les pièces rigides (7) sont amenées par un poste d'alimentation comprenant notamment un tapis (24) d'amenée des pièces (7). Celui-ci est mis en mouvement par rotation du cylindre (26) autour de son axe (28) selon R3. Une synchronisation entre la venue des pièces (7) et la rotation du tambour (12) est nécessaire et peut être obtenue par des automatismes à base de capteurs, couramment utilisés. Les pièces (7) sont ainsi régulièrement chargées à la volée sur le tambour d'assemblage (12) dans les logements (13). Ces logements sont régulièrement répartis sur la périphérie du cylindre, de manière à réaliser un enchaînement continu d'assemblage des éléments. Selon le mode de réalisation présenté, deux logements sont ainsi disposés, diamétralement opposés. Un cylindre (30) tournant autour d'un axe (32) selon R2 supporté par un bras (34) permet l'alimentation de la structure souple (35), initialement enroulée sur un cylindre (36). L'association de la rotation R1 du tambour d'assemblage (12) ainsi que la rotation R2 du cylindre (30) permet l'entraînement de la structure souple (35) selon la direction F. Lors de ces rotations, la structure souple (35) recouvre la pièce rigide (7) sur la portion (38) du tambour (12). La structure souple (35) est assemblée sur la surface (10) de la pièce rigide (7), par le passage de ces deux pièces, lors de la rotation du tambour d'assemblage (12), devant la sonotrode (20), par un procédé ultra- sonique. Le procédé ultra-sonique n'est qu'un exemple de réalisation de la présente invention. Tout autre dispositif d'assemblage compatible avec le procédé rotatif utilisé peut être employé sans sortir du cadre de la présente invention. Ainsi, un procédé de collage ou de fusion locale peut être envisagé pour assembler les deux pièces (7) et (35). Les pièces à assembler doivent cependant être compatibles quant au procédé d'assemblage utilisé. Ainsi, pour I'exemple cité, la structure souple (35) et la pièce rigide (7) sont des matériaux à base plastique présentant des points de fusion proches. L'invention n'est pas limitée à ces matériaux, donnés uniquement à titre d'exemples. Une des caractéristiques de ce procédé rotatif réside dans la possibilité d'une rotation continue du tambour d'assemblage (12). Cette particularité est atteinte par la courbure de la pièce rigide (7) qui permet son assemblage à la structure souple sur le tambour (12) ainsi que par l'assemblage lui-même qui ne nécessite pas un arrêt de la rotation du tambour, que le procédé d'assemblage soit ultra- sonique ou de type collage ou fusion classique. La rotation continue du tambour d'assemblage (12) permet d'atteindre des cadences élevées de fabrication des produits, ce qui permet de diminuer les coûts de fabrication. Les pièces, après leur assemblage par la partie frontale (22) de la sonotrode (20), sont extraites du procédé o elles peuvent notamment être découpées ou subir d'autres traitements. Afin de faciliter les étapes d'élaboration, le tambour (12) possède, avantageusement, des couteaux (18) permettant de couper la pièce selon une forme choisie. Ces couteaux (18) peuvent être de simples outils tranchants qui viendront cisailler le tissu ou des outils chauffants. Avantageusement, dans le procédé ultra-sonique présenté, les couteaux (18) présentent une forme adaptée à la découpe par ultra-sons. Il est en effet connu que le procédé ultra-sonique permet non seulement de souder des pièces entre elles, mais aussi de les découper. Le tambour d'assemblage (12) peut donc être pourvu de couteaux (18) permettant la découpe des formes. Ainsi, une des variantes du procédé permet, sur un même tambour, d'assembler une pièce rigide (7) a une structure souple (35) et de découper celle-ci. La figure 6 présente notamment un tel dispositif à deux sonotrodes (20, 48), la première réalisant l'assemblage proprement dit, tandis que la seconde découpe la structure souple selon une forme établie. Ce procédé peut être notamment appliqué à la réalisation de filtres, la structure souple présentant alors des propriétés de filtration adaptées à cette utilisation, la partie rigide du filtre constituant, par exemple, un moyen d'accrochage et/ou un renfort mécanique. Dans une configuration plus élaborée de la présente invention, le procédé dispose d'une deuxième alimentation de structure souple, la sonotrode (48) permettant alors de souder les structures souples entre elles et de les découper selon une forme établie. Ainsi, la structure souple (45), initialement enroulée sur le cylindre (46), est déroulée à l'aide du cylindre (40) tournant autour de l'axe (42) selon R4. Un bras (44) permet de supporter l'ensemble. Ce dispositif permet la réalisation de sacs selon le schéma suivant. La pièce rigide (7) est fournie à la volée par le tapis (24) par la rotation du cylindre (26) selon R3 dans les logements (13) du tambour (12). Une première structure souple (35) est fournie sur le tambour (12) à l'aide du cylindre (30) entraîné en rotation selon R2. Les deux pièces sont assemblées par l'émission ultra-sonique de la partie frontale (22) de la sonotrode (20). Ensuite, une seconde structure souple (45) de même nature ou de nature différente de (35) est fournie à l'aide du cylindre (40) tournant selon R4. Une sonotrode (48) permet par son extrémité (50) de réaliser, dans le même temps, I'opération de soudage local des deux structures souples l'une sur l'autre ainsi que la découpe finale des deux structures, matérialisant ainsi le contour du sac, à l'aide des couteaux (18) dont la visualisation est plus aisée figure 4. Avantageusement, la pièce rigide (7) possède une ouverture (9). Lors de l'assemblage de la première structure souple (35) sur la pièce rigide (7), une découpe a lieu à l'intérieur de l'ouverture (9) à l'aide des empreintes (16). Cette découpe peut être effectuée à l'aide d'un élément emporte-pièce, mais le procédé ultra-sonique permet de réaliser, avec le même outil l'opération de soudage et de découpe. Ainsi, la sonotrode (20) permet de souder la structure souple (35) sur la pièce rigide (7) tout en réalisant une découpe de cette structure à travers l'ouverture (9) de la pièce rigide (7). Le procédé ainsi décrit permet de réaliser des sacs, composés de deux structures souples (35, 45) soudées l'une à l'autre sur les bords et comprenant une pièce rigide pouvant être pourvue d'un orifice dont la structure souple sous-jacente est perforée. Cette configuration est particulièrement adaptée aux sacs d'aspirateur qui nécessitent une zone de stockage ainsi qu'une liaison entre l'intérieur du sac et l'extérieur, les structures souples présentant alors les caractéristiques de filtration propres aux sacs d'aspirateurs. La figure 7 présente un tel sac (37), partiellement et virtuellement gonflé dans une vue de profil, pour une meilleure visualisation. La zone d'assemblage (39) i15 entre les deux structures souples (35, 45) permet de limiter un volume intérieur dont l'accès est rendu possible par l'ouverture (9) ménagée dans la pièce rigide (7) assemblée à la structure (35), ainsi que par la perforation de la partie sous- jacente à cette ouverture de la structure souple (35) selon le motif des empreintes (16). La structure souple utilisée (35, 45) peut elle-même être composée de plusieurs structures souples afin de présenter des caractéristiques physiques particulières. REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage d'une pièce rigide ou semi-rigide (7) sur au moins une structure souple (35), caractérisé en ce que les éléments à assembler (7, 35) sont entraînés sur la surface courbe d'une pièce de type tambour (12) o ils sont assemblés. 2. Procédé d'assemblage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments à assembler (7, 35) sont entraînés et assemblés lors d'une rotation continue du tambour (12). 3. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la face d'assemblage (6) de la pièce rigide ou semi-rigide (7) présente une courbure correspondant à la projection selon une direction (5) perpendiculaire à l'axe (4) d'un cylindre (1), d'une surface plane sur la surface cylindrique du cylindre (1). 4. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que d'autres opérations que l'opération d'assemblage sont réalisées sur le tambour (12). 5. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tambour (12) comporte aussi des moyens de découpe (16, 18) de la structure souple ou des structures souples (35). 6. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé d'assemblage est un procédé de soudage par ultra-sons. 7. Procédé d'assemblage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce rigide ou semi-rigide (7) comportant une ouverture (9), lors de l'opération d'assemblage, une découpe de la structure souple ou des structures souples (35) est réalisée à travers l'ouverture (9) de la pièce rigide ou semi-rigide (7). 8. Filtre d'aspirateur dont le procédé de fabrication est conforme à l'une des revendications 1 à 7. 9. Procédé d'assemblage comportant plusieurs étapes de fabrication, parmi lesquelles les séquences suivantes: - assemblage d'au moins une structure souple (35) à une pièce rigide ou semi-rigide (7), comportant une ouverture (9), - découpe d'au moins une structure souple (35) à travers l'ouverture (9) de la pièce rigide ou semi-rigide (7), - assemblage d'au moins une autre structure souple (45) sur la ou les structure(s) précédente(s) (35) avec découpage de ces structures (35, ) selon une forme choisie, de manière à réaliser un sac souple comportant une pièce rigide ainsi qu'un orifice de liaison (7) entre l'intérieur du sac et l'extérieur, lesdites séquences étant caractérisées par le fait qu'elles sont réalisées sur la surface courbe d'un unique tambour (12) mis en rotation, la face d'assemblage (6) de la pièce rigide ou semi- rigide (7) comportant une forme conforme à la revendication 3, appropriée pour un assemblage sur une surface courbe. 10. Sac d'aspirateur (37) dont le procédé de fabrication est conforme à l'une des revendications 1 à 7 ou 9.