Brevet FR2794395A1 — publié le 20001208

DISPOSITIF POUR LA REALISATION D'APPAREILS UTILISANT COMME SOURCE D'ENERGIE UN GENERATEUR D'ULTRASONS L'invention se rattache au secteur technique des appareils à ultrasons pour des applications diverses. Il est connu d'utiliser, dans de nombreux secteurs industriels et pour des applications diverses, des appareils utilisant des ultrasons comme source d'énergie. Quelles que soient les applications envisagées, ces types d'appareil comprennent pour l'essentiel un générateur d'ultrasons dont les fréquences de vibration sont transmises à un outil connu sous le nom de "sonotrode". L'appareil comprend généralement un contre-outil qui est adapté en fonction du type de travail à effectuer. Ces appareils constituent dans tous les cas des ensembles unitaires conformés et adaptés à l'application spécifique envisagée. Seule la sonotrode et le contre-outil peuvent éventuellement être démontables. Par contre, l'ensemble de l'appareil est figé au type d'application envisagée. Autrement dit, il n'est pas possible d'utiliser les principaux composants ultrasoniques pour réaliser d'autres appareils en vue d'autres applications. Il est donc nécessaire, pour chaque application envisagée et, dans chacune de ces applications, en fonction du type de travail à effectuer et du but recherché, de réaliser des appareils spécifiques, ce qui; bien évidemment, génère à chaque fois des coûts importants. L'invention s'est fixée pour but de remédier à ces inconvénients, de manière simple, sûre, efficace et rationnelle. Le problème que se propose de résoudre l'invention est de pouvoir réaliser, d'une manière modulable, différents types d'appareils utilisant l'énergie ultrasonique, afin de pouvoir réaliser à volonté, à partir d'éléments standards, différents types d'appareils adaptés aux fonctions spécifiques recherchées. Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et réalisé un dispositif comprenant, en combinaison, plusieurs éléments modulables, à savoir: - au moins une tête ultrasons indépendante présentant des agencements de connexion avec le générateur et des agencements d'accouplement avec une sonotrode - au moins un organe support apte à recevoir, avec capacité de démontage, la tête ultrasons, l'organe support présentant des agencements de fixation avec une partie du corps de l'appareil considéré - au moins un contre-outil ou enclume ; - au moins un organe support apte à recevoir avec capacité de démontage le contre-outil, ledit organe présentant des agencements de fixation avec une partie du corps de l'appareil, en regard de la sonotrode. Pour résoudre le problème posé de pouvoir adapter notamment la sonotrode et le contre-outil à différents corps dappareil correspondant aux différentes applications, le ou les organes support sont constitués par des pinces. Pour résoudre le problème posé de pouvoir détacher et par conséquent rendre indépendante la tête ultrasons, cette dernière se présente sous forme d'un corps cylindrique constituant une enveloppe externe de protection et recevant intérieurement la tête vibrante, ledit corps coopérant directement avec l'organe support. Avantageusement, la tête intègre un élément de refroidissement, dans l'axe de la zone de travail. Les agencements de connexion avec le générateur d'ultrasons sont constitués par un connecteur monté en bout du corps cylindrique. Compte tenu des caractéristiques du dispositif permettant de réaliser à volonté différents types d'appareils correspondant chacun à une fonction spécifique à partir de plusieurs modules de base, plusieurs applications peuvent être envisagées. Par exemple, le dispositif trouve une application pour la réalisation d'un appareil de laminage et de coupe d'un matériau textile, le contre-outil étant constitué par une molette rotative portée par la pince correspondante fixée à la base du corps de l'appareil en regard et en alignement avec la sonotrode solidaire de la tête ultrasons portée par la pince correspondante en alignement linéaire avec les molettes, la base du corps est agencée pour le montage d'un organe de coupe. Dans un autre exemple d'application, le dispositif peut être utilisé pour la réalisation d'un appareil du dispositif de presse adapté aux travaux de coupe, marquage et soudage par impulsion, le contre-outil, adapté à l'opération à effectuer, étant monté dans la pince qui fait office de table de travail. Un autre exemple d'application du dispositif est la réalisation d'un appareil de coupe dans lequel le contre-outil est constitué par un organe rotatif de coupe porté par la pince correspondante fixée à la base du corps d l'appareil en regard et en alignement avec la sonotrode, l'axe de rotation de l'organe étant disposé perpendiculairement à l'axe de la sonotrode. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective montrant, avant montage, les principaux éléments modulables du dispositif selon l'invention ; - la figure 2 et une vue correspondant à la figure 1, après montage des éléments modulables ; - la figure 3 et une vue partielle et en coupe de la base de l'appareil illustré figure 2 ; - la figure 4 et une vue en coupe considérée selon la ligne4-4 de la figure 3 ; - les figures 5 et 6 sont des vues en coupe considérée selon les lignes 5-5 et 6-6 de la figure 2. - les figures 7, 8 et 9 sont des vues en perspective d'autres exemples d'application nullement limitatifs du dispositif selon l'invention. Le dispositif selon l'invention comprend différents modules indépendants conformés et adaptés pour permettre la réalisation de différents types d'appareils utilisant comme source d'énergie un générateur d'ultrasons. A partir de ces différents modules de base, le but recherché est de réaliser facilement différents types d'appareils adaptés au fonctionnement spécifique recherché. Ainsi, le dispositif comprend au moins une tête ultrasons indépendante (1) présentant des agencements de connexion avec un générateur d'ultrasons (2) et des agencements d'accouplement avec une sonotrode (3). La tête ultrasons se présente sous la forme d'un corps cylindrique (la) constituant une enveloppe externe de protection et recevant intérieurement la tête vibrante (1b). La tête vibrante (1b) présente un arbre coaxial taraudé (1c) destiné à recevoir, par vissage, la sonotrode (3). Le corps cylindrique (la) de la tête ultrasons (1) intègre un agencement de refroidissement dans l'axe de la zone de travail. L'énergie électrique nécessaire à la tête (1b) est fournie par le générateur ultrasons (2). Une énergie pneumatique est utilisée pour le refroidissement. Pour assurer la liaison avec le générateur ultrasons (2), l'une des extrémités du corps (l a) de la tête ultrasons, à l'opposé de son arbre de connexion (1c), présente un connecteur (4). Il apparaît donc que la tête ultrasons (1) constitue un ensemble totalement indépendant, notamment du générateur d'ultrasons (2). Le générateur d'ultrasons en tant que tel (2) constitue également un élément indépendant et est de tout type connu et approprié susceptible de délivrer différentes puissances de sortie, par exemple 75 watts, 150 watts, 300 watts, 600 watts, 1200 watts. Le générateur intègre différents circuits permettant de régler la puissance et la fréquence, permettant ainsi de piloter les ensembles ultrasoniques, en choisissant le mode de temporisation. La tête ultrasonique (1) est destinée à être fixée, d'une manière démontable, dans un support (5) lui-même agencé pour être fixé & une manière démontable sur un élément indépendant (6) de forme et de dimensions adaptées pour constituer le corps de l'appareil dépendant des applications envisagées. Avantageusement, l'organe support (5) constitue une pince apte à enserrer la section du corps cylindrique (la) de la tête ultrasons. Cette pince (5) présente des agencements (5a) pour être fixée, d'une manière démontable, notamment par vis, sur une partie considérée du corps (6) de l'appareil. Compte tenu du caractère modulable recherché, la sonotrode (3) ; 4-A coopère avec un contre-outil indépendant (7), lui-même fixé avec capacité de démontage, dans un organe support indépendant (8) présentant des agencements de fixation amovible sur une partie appropriée du corps (6). Comme précédemment, l'organe support (8) qui reçoit le contre-outil (7), est avantageusement constitué par une pince. Si l'on considère ces différents éléments modulables indépendants et complémentaires, à savoir : la tête ultrasons (1), son support de fixation amovible (5), la sonotrode (3), le contre-outil (7) et son support de fixation amovible (8), ces différents éléments étant eux-mêmes conformés pour être fixés, d'une manière démontable, sur un élément indépendant (6) constituant le corps en tant que tel de l'appareil considéré, il est possible de réaliser, d'une manière particulièrement simple, sûre et efficace, de nombreux types d'appareils adaptés aux fonctions spécifiques recherchées et cela avec des coûts réduits étant donné que les mêmes modules peuvent être utilisés et adaptés pour différents types d'appareils. Les figures 2, 7, 8 et 9 montrent quelques exemples d'application nullement limitatifs, du dispositif modulable selon l'invention pour la réalisation d'appareils utilisant un générateur d'ultrasons. A la figure 2, le dispositif est appliqué pour la réalisation & un appareil de laminage et de coupe, notamment d'un matériau textile. La tête ultrasons (1), équipée de la sonotrode (3), est fixée au moyen de la pince (5) sur un bras (6a) que présente le corps (6) de l'appareil en tant que tel, afin d'occuper une position sensiblement verticale. Le contre-outil (7) est constitué par une molette de soudage montée avec capacité de rotation dans la pince (8) pour être fixée à la base du corps de l'appareil, de manière à être en alignement avec la sonotrode (3). Dans cet exemple, la base de corps (6) est agencée pour le montage d'un organe de coupe (9) en alignement linéaire avec la molette de soudage. Ainsi, l'article à traiter est engagé entre la sonotrode et la molette pour réaliser une opération de laminage et assurer la coupe très sensiblement dans l'axe de laminage par l'organe (9) au fur et à mesure du déplacement linéaire relatif de l'appareil et de l'article. Bien évidement l'appareil tel que décrit est équipé de différents agencements permettant différents réglages notamment du positionnement de la tête, ultrasons et de la sonotrode. De même le corps (6) peut présenter des agencements (6b) pour le montage de l'ensemble de l'appareil sur un arbre de machine par exemple. Ce type d'appareils permet d'effectuer des soudures par points des différentes fibres par l'opération de laminage. La piste de laminage ainsi créée est fendue dans son milieu par l'organe de coupe; et évitant l'effilochage. A la figure 7, la tête ultrasons (1), avec la sonotrode (3), est adaptée par la pince (5) au corps (6) agencé pour constituer un accessoire de presse particulièrement adapté aux travaux de coupe, de marquage ou de soudage par impulsion. La base du corps (6) peut recevoir directement ou par l'intermédiaire de la pince (8), le contre-outil (7) de manière à faire office de table de travail. Cet accessoire de presse peut constituer un ensemble indépendant ou intégré sur un poste de travail. A la figure 8, la tête ultrason (1) avec la sonotrode (3) est montée à l'une des extrémités du corps (6) sous forme essentiellement d'un bras vertical dont l'autre extrémité, à l'opposée à celle recevant la pince de fixation (5) de la sonotrode (3), reçoit la pince (8) recevant le contre-outil (7) sous forme d'une lame de coupe circulaire montée avec capacité de rotation. L'axe de rotation de lame de coupe (7) est disposé perpendiculairement à l'axe de la sonotrode. Cet appareil de coupe peut être monté sur un rail ou sur un métier. A la figure 9, le corps (6) de l'appareil constitue un pistolet avec une poignée de manoeuvre (6c). La tête ultrasons (1) est fixée au moyen de la pince (5) sur une partie du corps (6) dans un plan sensiblement horizontal. La sonotrode (3) est disposée en regard d'un contre-outil de coupe (7) porté directement, par l'intermédiaire de la pince, à l'une des extrémités du corps (6)_ Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle le caractère entièrement modulable du dispositif permettant de réaliser, à volonté, différents types d'appareils utilisant comme source d'énergie un générateur d'ultrasons permettant ainsi de diminuer, d'une manière significative, les coûts et de toujours utiliser les mêmes éléments modulaires considérés comme nobles (tête ultrasons, sonotrode, contre-outil), seul le module de base constituant le corps de l'appareil étant adapté à chaque cas. REVENDICATIONS -1- Dispositif pour la réalisation d'appareils utilisant comme source d'énergie un générateur d'ultrasons (2), caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison plusieurs éléments modulables, à savoir : - au moins une tête ultrasons indépendante (1) présentant des agencements de connexion avec le générateur (2) et des agencements d'accouplement avec une sonotrode (3) ; - au moins un organe sup sport (5) apte a ' recevoir, avec capacité de démontage, la tête ultrasons (1), l'organe support (5) présentant des agencements de fixation avec une partie d'un élément (6) constituant le corps de l'appareil considéré ; - au moins un contre-outil ou enclume (7) - au moins un organe support (8) apte à recevoir avec capacité de démontage le contre-outil (7), ledit organe (8) présentant des agencements de fixation avec une partie du corps de l'appareil, en regard de la sonotrode. -2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les organes support (5 et 8) sont constitués par des pinces. -3- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tête ultrasons (1) se présente sous forme d'un corps cylindrique (la) constituant une enveloppe exterinz de protection et recevant intérieurement la tête vibrante (1b), ledit corps coopérant directement avec l'organe support (5). -4- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la tête (1) intègre un élément de refroidissement, dans l'axe de la zone de travail. -5- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les agencements de connexion avec le générateur d'ultrasons sont constitués par un connecteur (4) monté en bout du corps cylindrique (l a). -6- Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 à un appareil de laminage et de coupe d'un matériau textile, le contre-outil (7) étant constitué par une molette rotative portée par la pince correspondante fixée à la base du corps (6) de l'appareil en regard et en alignement avec la sonotrode (3) solidaire de la tête ultrasons (1) portée par la pince correspondante (5), en alignement linéaire avec la molette, la base du corps reçoit un organe de coupe. -7- Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 à un appareil de presse adapté aux travaux de coupe, marquage et soudage par impulsion, le contre-outil (7), adapté à l'opération à effectuer, étant monté dans la pince qui fait office de table de travail. -8- Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 à un appareil de coupe, le contre-outil étant constitué par un organe rotatif de coupe (7) porté par la pince correspondante (8) fixée à la base du corps (6) de l'appareil en regard et en alignement avec la sonotrode, l'axe de rotation de l'organe (7) étant disposés perpendiculairement à l'axe de la sonotrode (3).