Brevet FR3092511A1 — publié le 20200814

Description Titre de l'invention : Contre-outil pour dispositif de découpe par ultrasons d'un article thermofusible, et dispositif de découpe associe Domaine technique [0001] L'invention concerne le domaine des dispositifs d'usinage à ultrasons pour des ap- plications diverses. L'invention concerne plus spécifiquement un contre-outil pour un dispositif de découpe par ultrasons d'un article thermofusible. [0002] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour réaliser des opérations de découpe, de soudure, de laminage ou de moletage par ultrasons d'un article thermofusible. Art antérieur [0003] Dans le domaine de l'usinage par ultrasons, il est connu d'utiliser une sonotrode po- sitionnée au-dessus d'une lame pour améliorer le découpage d'un article thermofusible par la lame. En effet, les ultrasons générés au-dessus de la lame lors de la découpe de l'article thermofusible permettent de réaliser un [usage localisé de l'article thermofusible ce qui améliore la qualité de la découpe et réalise une soudure sur les bords découpés. Ainsi, une découpe réalisée par ultrasons permet d'obtenir un article thermofusible avec un bord lisse. [0004] Pour réaliser cette découpe par ultrasons, une sonotrode est disposée en regard de la lame réalisant la découpe de l'article thermofusible et l'article thermofusible est déplacé relativement entre la lame et la sonotrode. Cette sonotrode est alimentée en vibrations ultrasonores par un convertisseur transformant un signal électrique issu d'un générateur électrique en vibrations ultrasonores. [0005] Il est également connu de réaliser un laminage ou un moletage d'un article ther- mofusible par ultrasons. Le laminage consiste à presser l'article thermofusible alors que le moletage consiste à imprimer un motif sur l'article thermofusible lors du pressage. [0006] Pour réaliser l'une ou l'autre de ces opérations, une sonotrode est appliquée en regard d'un contre-outil de sorte à exercer une pression sur l'article thermofusible. Les vibrations ultrasonores transmises sur la sonotrode permettent également de réaliser un fusage localisé de l'article thermofusible de sorte à imprégner durablement l'effet du laminage ou du moletage. [0007] Il est également intéressant de réaliser un laminage ou un moletage d'un article ther- mofusible par ultrasons avant de réaliser une découpe de ce même article thermofusible. En effet, le l'usage localisé réalisé sur l'article thermofusible par l'opération de laminage ou de moletage a également pour effet d'éviter la délamination de l'article 2 thermofusible lorsqu'il est découpé. [0008] Ainsi, il existe des dispositifs 100, tels qu'illustrés sur les figures 1 et 2 de l'état de la technique, dans lesquels un article thermofusible 40 est introduit entre une sonotrode 11 et un contre-outil 112 de sorte à réaliser une première opération de laminage ou de moletage. Suite à cette opération de laminage ou de moletage, l'article thermofusible 40 est découpé par une lame 116 découpant le produit au centre du laminage ou du moletage. [0009] Pour ce faire, un sabot 13 réceptionne article thermofusible 40 puis, celui-ci défile entre une molette 114 et la sonotrodc 11. Cette sonotrodc 11 est alimentée par un convertisseur 35, lui-même relié à un générateur électrique. [0010] L'article thermofusible 40 est pressé entre la sonotrodc 11 et la molette 114. Si la molette 114 présente un motif de structuration, l'opération réalisée est un moletage alors que si la molette 114 est lisse, l'opération réalisée est un laminage. Pour contrôler le fusagc localisé de l'article thermofusible 40, il est possible de régler la fréquence de vibration ultrasonore et/ou la force d'appui entre la sonotrodc 11 et la molette 114, par exemple par des moyens 37. En outre, un système de refroidissement est généralement utilisé pour refroidir l'article thermofusible 40 entre la sonotrodc 11 et la molette 114. [0011] Après son passage en regard de la sonotrode 11, l'article thermofusible 40 est guidé en regard d'une lame de découpe 116. [0012] Cette lame 116 permet de réaliser une découpe de l'article thermofusible 40 au centre de la partie de l'article thermofusible 40 ayant préalablement été laminée ou moletée. [0013] Cependant, outre la complexité de maitrise de la découpe au centre du laminage ou du moletage, ce dispositif 100 ne permet pas de réaliser une découpe par ultrasons de l'article thermofusible sans augmenter considérablement le poids et l'encombrement du dispositif. En effet, pour pouvoir réaliser une découpe par ultrasons avec les avantages précédemment décrits, il conviendrait de disposer la lame de découpe 116 plus loin de la molette 114 de sorte à pouvoir disposer une seconde sonotrode en regard de la lame de découpe 116. [0014] Cette disposition serait complexe à mettre en oeuvre en raison du nombre de so- notrodes qu'il faudrait gérer simultanément. Ainsi, un tel dispositif présenterait un encombrement, un coût, et un poids trop important pour certaines applications. Par ailleurs, le problème de la maîtrise parfaite de la découpe au centre du laminage ou du moletage ne serait pas résolu. Exposé de l'invention [0015] Le problème technique de l'invention et donc de trouver comment réaliser un laminage ou un moletage d'un article thermofusible par ultrasons, et une découpe par ultrasons parfaitement centrée sur le laminage et le moletage, tout en limitant le poids 3 et l'encombrement du dispositif. [0016] Pour répondre ce problème technique, l'invention propose de remplacer la molette du dispositif de l'état de la technique par un organe de contre pressage intégrant à la fois la lame de découpe et deux cylindres disposés de part et d'autre de la lame pour réaliser le laminage ou le moletage. L'invention consiste donc à modifier la structure de la molette existante alors qu'il est d'usage depuis l'invention du laminage et du moletage d'utiliser une molette complète sur toute la zone de laminage ou de moletage. [0017] Cette intégration est assurée par une entretoise montée entre les deux cylindres formant l'organe de contre pressage. Bicn que les deux cylindres soient nécessairement distants d'un espace minimum pour pouvoir entrer en rotation librement autour de l'entretoise et permettre le positionnement de la lame entre les deux cylindres, la dégradation de la qualité du laminage ou du moletage n'est pas préjudiciable au regard de l'amélioration apportée par l'invention. [0018] A cet effet, selon un premier aspect, l'invention concerne un contre-outil pour dispositif de découpe par ultrasons d'un article thermofusible, ledit contre-outil comportant : [0019] - un organe de contre pressage, mobile en rotation autour d'un axe, destiné à réaliser un laminage ou un moletage dudit article thermofusible en coopérant avec une sonotrodc, et ; [0020] - une lame de découpe de l'article thermofusible. [0021] L'invention se caractérise en ce que la lame de découpe est montée dans une en- tretoise positionnée entre deux cylindres coaxiaux formant l'organe de contre pressage. [0022] L'invention permet ainsi de réaliser un laminage ou un moletage et une découpe par- faitement centrée sur le laminage ou le moletage, et avec une seule sonotrode, ce qui divise par deux l'encombrement et le poids du dispositif de l'invention par rapport à un dispositif de l'état de la technique intégrant deux sonotrodes pour réaliser successivement une première opération de laminage ou de moletage suivie d'une seconde opération de découpe. [0023] Bien que le laminage ou le moletage ne soit plus réalisé par un cylindre plein comme c'est communément l'usage, l'espacement entre les deux cylindres de l'invention, de l'ordre du millimètre, n'est pas préjudiciable et l'article thermofusible peut efficacement être laminé ou moleté en même temps qu'il est découpé sans entraîner de risques de délarnination ou d'agression de l'article thermofusible. [0024] Selon un mode de réalisation, chaque cylindre est monté autour d'un roulement dont la partie interne est fixée sur l'axe et la partie externe est fixée sur le cylindre. Ainsi, les roulements assurent la rotation des cylindres autour de l'axe. En outre, le montage des cylindres autour de l'axe par l'intermédiaire des roulements permet un remplacement simple des cylindres afin de changer les motifs de moletage ou pour réaliser un laminage au lieu d'un moletage ou inversement. [0025] Selon un mode de réalisation, l'axe est formé par deux protubérances cylindriques s'étendant coaxialement de part et d'autre d'une partie centrale de l'entretoise, ladite partie centrale comportant un évidement intégrant la lame de découpe. [0026] Cc mode de réalisation permet d'obtenir un organe de contre pressage intégrant à la fois l'entretoise et les cylindres. Ainsi, il est possible de remplacer la molette des dispositifs de l'état de la technique par l'organe de contre pressage de l'invention, en retirant la lame de découpe, et sans modifier le reste de la structure du dispositif de découpe. [0027] Selon un mode de réalisation, l'évidement intègre également un ressort, disposé sous ladite lame de découpe dc sorte à permette un déplacement de ladite lame de découpe par compression dudit ressort. La compression dudit ressort est, par exemple, ajustablc par une vis disposée sous ledit ressort. Ce mode de réalisation permet d'adapter la force d'appui dc la lame de découpe sur l'article thermofusible. [0028] Selon un mode de réalisation particulier, les cylindres présentent des diamètres sen- siblement identiques, l'entretoise comporte une lèvre s'étendant radialement depuis la partie centrale jusqu'au niveau d'une extrémité radiale des cylindres sur au moins une partie de l'entretoise distante de l'évidement. La lèvre permet d'adapter l'entretoise à la forme cylindrique des cylindres de sorte à limiter les risques de coincement de l'article thermofusible entre les cylindres dans la partie ne contenant pas la lame. [0029] De préférence, la lame de découpe présente une extrémité supérieure arrondie de sorte à suivre la courbure des cylindres. Ce mode de réalisation limite encore les risques de coincement de l'article thennofusible entre les cylindres. [0030] Selon un mode de réalisation particulier, la lame de découpe est réalisée en céramique. Ce mode de réalisation permet de garantir la durabilité et la qualité de la découpe. [0031] Selon un autre mode de réalisation, le contre-outil comporte également un sabot destiné à recevoir et à guider l'article thermofusible ; l'organe de contre pressage étant monté dans le sabot. [0032] Selon un second aspect, l'invention concerne un dispositif de découpe par ultrasons d'un article thermofusible, ledit dispositif comportant : [0033] - un générateur électrique configuré pour émettre un signal électrique ; [0034] - un convertisseur transformant le signal électrique en vibrations ultrasonores, et ; [0035] - une sonotrode guidant les vibrations ultrasonores sur l'article thermofusible en regard d'un contre-outil selon le premier aspect de l'invention. Description des figures [0036] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront mieux de la des- cription qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, à partir des figures annexées dans lesquelles : [0037] [fig.1] est une représentation schématique en coupe d'un dispositif de découpe par ultrasons selon l'état de la technique ; [0038] [fig.2] est une représentation schématique en perspective du dispositif de découpe de la figure 1 selon l'état de la technique ; [0039] [fig.3] est une représentation schématique en coupe d'un dispositif de découpe par ultrasons selon un mode de réalisation de l'invention ; [0040] [fig.4] est une représentation schématique en perspective du dispositif de découpe par ultrasons de la figure 3 ; et [0041] [fig.5] est une vue éclatée de l'organe de contre pressage du dispositif de découpe par ultrasons de la figure 3. Description des modes de réalisation [0042] Les figures 3 et 4 illustrent un dispositif 10 dans lequel un article thermofusible 40 est introduit entre une sonotrode 11 est un contre-outil 12 contenant un organe de contre pressage 14. Un sabot 13 réceptionne article thcrmofusiblc 40 puis, celui-ci défile entre l'organe de contre pressage 14 et la sonotrodc 11. Cette sonotrode 11 est alimentée par un convertisseur 35, lui-même relié à un générateur électrique. [0043] L'article thermofusible 40 est pressé entre la sonotrode 11 et l'organe de contre pressage 14. Si l'organe de contre pressage 14 présente un motif de structuration, l'opération réalisée est un moletage alors que si l'organe de contre pressage 14 est lisse, l'opération réalisée est un laminage. Pour contrôler le fusagc localisé de l'article thermofusible 40, il est possible de régler la fréquence de vibration ultrasonore et/ou la force d'appui entre la sonotrode 11 et l'organe de contre pressage 14, par exemple par des moyens 37. [0044] De préférence, un système de refroidissement est utilisé pour refroidir l'article ther- mofusible 40 entre la sonotrode 11 et l'organe de contre pressage 14. Contrairement au dispositif 100 des figures 1 et 2, l'organe de contre pressage 14 de l'invention intègre directement une lame de découpe 16. En effet, tel qu'illustré sur la figure 5, l'organe de contre pressage 14 comporte une entretoise 17, intégrant la lame de découpe 16, autour de laquelle deux cylindre 18-19, coaxiaux, sont montés pour former le laminage ou le moletage. 6 [0045] L'entretoise 17 comportent une partie centrale 22, sensiblement cylindrique, à l'intérieur de laquelle est formé un évidement 28 destiné à recevoir la lame de découpe 16. À l'intérieur de cet évidement 28, la lame de découpe 16 et contrainte dans sa partie arrière par un ressort 29 lui-même contraint entre la partie arrière de la lame de découpe 16 et un plot 30. La position du plot 30 à l'intérieur de l'évidement 28 peut être réglée par unc vis 31 de sorte à modifier la force d'appui de la lame de découpe 16 sur l'article thermofusihle 40. [0046] Autour de cette partie centrale 22, deux protubérances cylindriques 23, 24 s'étendent coaxialement de part et d'autre de cette partie centrale 22. Une protubérance 23 disposée à gauche de la partie centrale 22 présente un diamètre inférieur à la partie centrale 22 de sorte à recevoir un roulement 20 portant un premier cylindre 18. De la même manière, sur la partie droite de la partie centrale 22, une protubérance cylindrique 24 présente un diamètre inférieur à la partie centrale 22 de sorte à supporter un roulement 21 portant un cylindre 19. Plus précisément, chaque roulement 20, 21 présente une partie interne 25 montée en force sur une protubérance cylindrique 23, 24 de l'entretoise 17. Une partie externe 26 de chaque roulement 20, 21 est destinée à permettre le montage en force des cylindres 18, 19. En variante, au lieu d'être montés autour des protubérances 23, 24 de l'entretoise 17, formant un axe 15 de rotation, les cylindres 18, 19 peuvent être montés autour d'un axe fixé sur le contre outil 12. [0047] L'entretoise 17 comporte également une lèvre 27 s'étendant radicalement depuis la partie centrale 22 entre les deux cylindres 18, 19 en dehors de la partie supérieure de l'entretoise 17 destinée au passage de la lame de découpe 16. Cette lèvre 27 permet de limiter l'espace entre les deux cylindres 18, 19. [0048] L'organe de contre pressage 14 ainsi formé est monté dans le contre-outil 12 au moyen de deux pions 39 illustrés sur la figure 4. Plus précisément, ces pions 39 viennent coopérer avec une lumière du sabot 13 destinée à réceptionner l'article thermofusible 40. En variante, le contre-outil 12 peut comporter uniquement des moyens de maintien de l'axe 15 sans présenter de sabot 13, l'article thermofusible 40 étant alors directement réceptionné par l'organe de contre pressage 14. [0049] Pour transformer un dispositif de découpe de l'état de la technique en un dispositif de découpe de l'invention, il suffit de retirer la lame de découpe classiquement disposée derrière la molette et d'extraire la molette pour la remplacer par l'organe de contre pressage 14 de l'invention. En outre, les pions 39 peuvent être dévissés du sabot 13 pour pouvoir extraire l'organe de contre pressage 14 de l'invention et changer les cylindres 18, 19 pour modifier le motif de moletage ou passer d'un moletage à un laminage, et vice versa. [0050] En outre, l'extraction de l'organe de contre pressage 14 de l'invention permet également de remplacer la lame de découpe 16 lorsque celle-ci est abîmée. De 7 préférence, pour limiter l'usure de la lame de découpe 16, une lame de découpe en céramique est utilisée. [0051] L'invention permet ainsi d'obtenir un dispositif 10 réalisant une opération de découpe et de soudure par ultrasons d'un article thermofusible tout en réalisant un laminage ou un moletage simultanément à l'étape de découpe de l'article thermofusible. En outre, le dispositif 10 est compact et léger comparativement aux fonctions qu'il met en oeuvre, et permet une découpe parfaitement centrée sur le laminage ou le moletage. 8 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8]