FR2829961A1

FR2829961A1 - Procede et machine de soudage de deux films par ultrasons

Info

Publication number: FR2829961A1
Application number: FR0112328A
Authority: FR
Inventors: Michel Barikosky
Original assignee: CLIP OFF
Current assignee: CLIP OFF
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2003-03-28
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: DE10244672A1; FR2829961B1

Abstract

Selon le procédé, on entraîne en déplacement les deux films et une enclume devant une sonotrode, l'enclume supportant au moins une empreinte de soudage (10) s'étendant suivant une succession de directions sensiblement transversales et sensiblement longitudinales au sens de défilement des films. On uniformise sensiblement la densité d'énergie reçue par les films le long desdites directions, au moyen de pièges à énergie (22). L'invention s'applique bien à la réalisation de sachets d'emballage de pansement.

Description

La présente invention concerne le soudage par ultrasons d'au moins 1 deux films, dont un au moins contient une matière thermoplastique.

Dans la suite de ce texte, les expressions"sensiblement longitudinal"et"sensiblement transversal"seront systématiquement remplacées par"longitudinal"et"transversal", respectivement. Tous les segments, portions,... décrits comme rectilignes pourront en fait être considérés comme rectilignes ou légèrement incurvés.

L'art antérieur fait largement référence à ce type de procédé de soudage, dans lequel une enclume, généralement de forme cylindrique, portant en relief une pluralité de motifs (ou empreintes de soudage), défile devant un émetteur ultrasonore (ci-après appelé sonotrode) s'étendant le long d'une génératrice de l'enclume, si celle-ci est de forme cylindrique. La sonotrode est légèrement écartée de l'enclume afin de permettre le passage d'au moins deux films entre l'enclume et la sonotrode. Nous prendrons l'exemple de deux films dans la suite. Ces films, en contact l'un avec l'autre, sont entraînés en appui glissant sur l'enclume, le défilement se faisant perpendiculairement à l'axe de l'émetteur, qui est légèrement écarté des films. Lors du défilement, les films entrent en contact avec les crêtes du motif de soudage. Lorsqu'ils passent sous la sonotrode, le rayonnement ultrasonore induit sur le ou les matériaux thermoplastiques des vibrations au niveau moléculaire induisant un échauffement local important à l'interface des pièces à assembler, ce, sur les zones des films en contact avec les crêtes de l'empreinte de soudage. Il en résulte que les films sont soudés l'un à l'autre, le long des zones de soudage de l'empreinte de soudage de l'enclume.

Toutefois, lors de l'utilisation de l'un de ces procédés, il s'avère, dans le cas d'une empreinte de soudage de forme globalement rectangulaire par exemple, qu'une puissance relativement faible (par rapport à une puissance moyenne utilisée dans le cas de tels soudages) permet de souder les segments longitudinaux du rectangle mais pas les côtés transversaux, étant entendu que la puissance correspond à la puissance délivrée par la sonotrode. On entend par longitudinaux les côtés parallèles au sens de défilement et, par transversaux, les côtés perpendiculaires au sens de défilement. Par ailleurs, l'utilisation d'une puissance relativement forte permet de souder les côtés

transversaux, mais coupe les côtés longitudinaux.

Une idée évidente pour pallier cet inconvénient serait de faire varier la puissance de la sonotrode lors du défilement de l'empreinte de soudage devant elle. Cette solution est toutefois irréaliste en raison de difficultés de repérage ; de surcroît, les variations de puissance de la sonotrode devraient être extrêmement rapides, ce qui est impossible au vu de l'inertie énergétique d'une telle machine (les films défilent à 200 mètres par minute).

La présente invention vise à proposer une autre solution de modulation de l'énergie le long de l'empreinte de soudage.

Le brevet américain 3 939 033 enseigne que, pour éviter d'user rapidement les crêtes d'une empreinte servant ici à couper les deux films, et étant en contact avec la sonotrode, on peut ajouter sur l'enclume deux surfaces de maintien de même hauteur que les arêtes considérées, qui amortissent donc l'impact de la sonotrode tapant sur l'enclume. Il fait en outre référence à l'art antérieur qui allie deux hauteurs de crêtes placées concomitamment sur le plan transverse à l'axe du défilement, la plus haute servant à couper les films, la plus basse à les souder.

Le brevet français 1 591 159 enseigne, afin de réduire l'énergie nécessaire au soudage, qu'on peut orienter les empreintes de soudage (ici en forme de rectangle) par rapport à la tête de la sonotrode et à la génératrice de l'enclume, afin qu'aucun segment du motif ne soit parallèle à la tête de la sonotrode.

Ainsi l'invention de la présente demande concerne tout d'abord un procédé de soudage par ultrasons d'au moins deux films, dans lequel on entraîne en déplacement les deux films et une enclume devant une sonotrode, l'enclume supportant au moins une empreinte de soudage s'étendant suivant une succession de directions sensiblement transversales et sensiblement longitudinales au sens de défilement des films, caractérisé par le fait qu'on uniformise sensiblement la densité d'énergie reçue par les films le long desdites directions.

La présente invention fournit diverses méthodes pour uniformiser,

ou pour quasi-uniformiser, l'énergie le long de l'empreinte de soudage, dans les directions transversales et longitudinales au sens de défilement. Ces moyens utiliseront le fait que la densité d'énergie reçue par les films dépend de la puissance délivrée par la sonotrode, de la surface exposée à la sonotrode, c'est-à-dire de la surface des films en contact avec l'empreinte de soudage, du temps d'exposition à la sonotrode, c'est-à-dire de la vitesse de défilement des films, et de la distance entre les crêtes et la tête de la sonotrode. Ces moyens ne sont en aucun cas des interprétations directes des applications des deux brevets précédemment cités. Effectivement, le brevet 3 939 033 enseigne une façon d'atténuer les intéractions mécaniques entre l'enclume et la sonotrode via des surfaces de maintien et d'utiliser la hauteur des crêtes dans le plan transversal au défilement pour soit couper soit souder les deux films. Le brevet français 1 591 159, quant à lui, propose une orientation des empreintes par rapport à la sonotrode et à l'enclume pour minimiser l'énergie nécessaire à la sonotrode pour souder.

La présente invention comporte quatre solutions envisagées pour uniformiser l'énergie reçue le long de l'empreinte.

La première mise en oeuvre du procédé utilise des pièges à énergie.

En effet, le problème rencontré provient du fait que l'énergie délivrée par la sonotrode étant constante, la densité d'énergie reçue par les films en contact des crêtes est égale à l'énergie totale E délivrée par la sonotrode divisée par la surface de crêtes exposée, ces crêtes étant toutes de même hauteur. Ainsi, dans le cas d'une empreinte en forme de rectangle de largeur transversale l, et dont les côtés ont une largeur e, la densité d'énergie reçue par le côté transverse est 1/2e fois plus faible que celle reçue par les segments longitudinaux, ce qui explique les observations faites précédemment. La solution envisage donc de piéger de l'énergie en dehors ou juste à côté de l'empreinte pour obtenir sur les segments transversaux et longitudinaux de l'empreinte une densité d'énergie constante. Ceci est réalisé par l'adjonction sur l'enclume de nouvelles crêtes, en dehors ou près de l'empreinte de soudage, de même hauteur que les crêtes de l'empreinte, qui attirent ainsi à elles une partie de l'énergie pour finalement atténuer celle qui est appliquée sur les segments longitudinaux de l'empreinte. Ces pièges à énergie, dans ce sens, peuvent être aussi qualifiés d'atténuateurs. Typiquement, on rajoutera des crêtes sous forme de bandes parallèles aux segments longitudinaux de chaque côté de

l'empreinte, de sorte que la surface de crêtes exposée à la tête de la sonotrode soit toujours constante au cours du défilement, que ce soit lors du passage des portions transversales ou longitudinales de l'empreinte de soudage.

On pourra ne placer ces nouvelles crêtes que d'un côté de l'empreinte, en doublant bien sûr leur largeur pour obtenir le même résultat.

On pourra rajouter ces bandes sous forme de crêtes plus hautes que celles de l'empreinte, en diminuant leur largeur en conséquence, la densité d'énergie dépendant aussi de la distance des crêtes à la tête de la sonotrode.

On pourra par ces nouvelles crêtes utiliser le même matériau ou un matériau différent de celui des crêtes de l'empreinte de soudage.

Ces nouvelles crêtes peuvent se situer très proches de l'empreinte de soudage. Le problème est que, alors, les films seront aussi soudés à cet endroit. Cet inconvénient pourra être pallié par un découpage approprié des films après le soudage. On peut aussi écarter les nouvelles crêtes de l'empreinte de soudage, afin de ne pas gêner la soudure au niveau de l'empreinte de soudage, la largeur de la sonotrode devant être suffisamment importante et le découpage après le soudage restant nécessaire pour l'obtention du produit fini.

La description de cette solution est applicable à toute forme d'empreinte présentant une alternance de sections transversales et longitudinales par rapport au sens du défilement des films, ces formes pouvant être aussi constituées de formes concentriques ou non fermées.

La deuxième mise en oeuvre envisagée utilise la distance relative des crêtes à la tête de la sonotrode, la densité d'énergie reçue par les films au contact des crêtes dépendant de la distance évoquée. Ainsi cette solution propose de surélever les crêtes des segments transversaux par rapport aux segments longitudinaux, ou d'abaisser ces derniers par rapport aux premiers, selon l'énergie que l'on veut appliquer, et en tenant compte du fait que les films ne seront pas en contact parfait avec les crêtes les plus basses. L'énergie reçue étant plus importante pour des crêtes placées plus près de la sonotrode, les densités d'énergie reçues par les segments transversaux et longitudinaux

pourront être égales en ajustant les hauteurs de crêtes correspondantes comme précédemment évoqué, en fonction de la largeur des différentes crêtes.

La distance des crêtes à la tête de la sonotrode étant relative, on peut envisager une autre réalisation de cette dernière solution. Celle-ci serait de faire varier la hauteur de la sonotrode. Grâce à un servomoteur et à des capteurs situés sur l'enclume, on peut commander à la sonotrode de changer d'altitude selon que la zone de l'enclume située sous elle porte des empreintes transversales ou longitudinales. Ainsi au moment de passer d'une zone transversale à une zone longitudinale la sonotrode s'élève d'une certaine hauteur, pour revenir à sa position d'origine lorsqu'elle repasse à la zone transversale, et ainsi de suite. Cette différence de hauteur ne sera pas forcément la même que celle envisagée lors de la première réalisation de cette solution, du fait du problème de contact avec les films évoqué précédemment.

Cette réalisation est peut-être préférable du fait que les films restent toujours en contact parfait avec les crêtes.

Dans la troisième mise en oeuvre du procédé, on désaxe l'axe de la sonotrode et de l'enclume par rapport à l'axe de défilement des films. Dans cette mise en oeuvre, l'axe de la sonotrode et de l'enclume fait un angle a avec la perpendiculaire à l'axe de défilement. Il est important de noter que l'axe de défilement tangentiel de l'enclume (une perpendiculaire à l'axe du cylindre dans le cas d'une enclume cylindrique) reste donc perpendiculaire à l'axe de la sonotrode. Les empreintes sur l'enclume sont modifiées de façon à obtenir sur les films le même motif de soudure qu'avant le désaxage. Il n'y a plus alors du point de vue de la sonotrode de portions transversales ou longitudinales, et la surface de crêtes dans la zone d'influence vibratoire de la sonotrode reste constante, de part la géométrie employée. La densité d'énergie reste donc constante sur toutes les portions de l'empreinte et permet un soudage homogène.

Dans la quatrième mise en oeuvre du procédé, on fait varier la vitesse de défilement des films selon les portions de l'enclume soumises à la zone d'influence de la sonotrode. En effet, si les films passent plus vite sous l'axe de la sonotrode, ils recevront moins d'énergie. Ainsi, partant d'une vitesse donnée de défilement des films au moment du passage de la zone transversale de l'empreinte de soudage, on va accélérer le défilement pour

rapidement le stabiliser à une vitesse supérieure pendant le passage de la zone longitudinale de l'empreinte, qui recevra donc une énergie moins importante.

La vitesse choisie sera telle que la densité d'énergie au niveau des crêtes longitudinales sera la même que pour les crêtes transversales, ce qui est possible car si la partie longitudinale reçoit une énergie totale inférieure à celle de la partie transversale, sa surface est inférieure et on peut par conséquent régler les vitesses de façon à obtenir des densités d'énergie identiques. La vitesse de défilement des films sera ensuite ralentie et stabilisée à la vitesse initiale lors du passage d'une nouvelle zone transversale (identique à la première), et ainsi de suite. Ces variations de vitesse pourront avantageusement être réglées par un servomoteur utilisant des capteurs placés sur l'enclume comme dans la seconde réalisation de la deuxième mise en oeuvre. Il faudra concevoir les empreintes sur l'enclume en tenant compte du fait que les variations de vitesse provoquent un motif de soudage sur les films différent de celui de l'empreinte.

Il convient de noter que l'on peut aussi envisager de faire varier la vitesse de l'enclume en même temps que la vitesse des films, ce qui évite de changer les empreintes.

La compréhension des solutions de l'invention précédemment exposées sera facilitée par la description suivante, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique d'une réalisation du dispositif de soudage de deux films par ultrasons ;

- la figure 2 représente une vue de dessus d'une empreinte de soudage de l'enclume de la figure 1 ; - la figure 3 représente une vue de dessus de l'enclume de la figure 1, avec des pièges à énergie ; - la figure 4 représente une vue de dessus qui illustre le découpage des films pour éliminer le soudage par les pièges à énergie ; - la figure 5 représente une vue en perspective d'une variation altimétrique du profil d'une empreinte de soudage de l'enclume de la figure 1 ; - les figures 6a et 6b représentent les variations de hauteurs de la sonotrode entre les zones transversales et longitudinales d'une empreinte de soudage de la figure 1, en vue de profil ;

- les figures 6c et 6d montrent le profil d'altitude de la sonotrode des figures 6a et 6b en fonction des zones de l'enclume de la figure 1 qui sont audessous d'elle ; - la figure 7a représente une vue de dessus du dispositif où la sonotrode et l'enclume sont inclinées par rapport à l'axe de défilement des films ; - la figure 7b illustre un exemple pratique de la réalisation de la figure 7a ; - les figures 8a et 8b illustrent les variations de vitesse du défilement des films en fonction des zones de l'enclume de la figure 1 qui passent sous la sonotrode.

On peut noter que les dessins annexés se réfèrent à des empreintes de soudage en forme de sachets globalement rectangulaires. Les solutions envisagées s'appliquent bien sûr à tous types d'empreintes présentant une succession de segments transversaux et longitudinaux au sens de déplacement.

Le dispositif de soudage représenté sur la figure 1 permet de souder deux films comme explicité ci-dessous, pour la fabrication ici de sachets d'emballage destinés à contenir un pansement.

Le dispositif de soudage comprend deux rouleaux 1,2 d'alimentation en film 3,4, une sonotrode 5, une enclume de soudage 6, une paire de rouleaux déviateurs 8,8'et une paire de rouleaux 9,9' d'entraînement des films 3,4.

L'enclume de soudage 6 consiste en un cylindre, d'axe 11, monté rotatif et supportant une pluralité d'empreintes de soudage 10 en relief sur sa paroi cylindrique extérieure.

Dans la description suivante, les empreintes de soudage 10 sont

développées sur un plan. Elles sont disposées côte à côte, perpendiculaires à l'axe 11, séparées les unes des autres par un pas de soudage ps. Chaque empreinte 10 comprend ici quatre côtés 12-15 comportant une pluralité de crêtes de soudage 16, ici au nombre de 3, globalement rectilignes, et formant globalement un rectangle à l'intérieur duquel se trouve une cavité centrale 18 rectangulaire permettant au produit à emballer d'être disposé entre les deux

films 3,4 au cours du soudage.

Les deux côtés 12,14 s'étendent globalement transversalement au sens de défilement 7 des films 3,4, les deux côtés 13,15 s'étendent globalement longitudinalement au sens de défilement 7. Les empreintes de soudage 10 de l'enclume 6 ont ici toutes la même forme.

La sonotrode 5 s'étend le long d'une génératrice 19 de l'enclume 6, à une distance déterminée de l'enclume 6, permettant le passage des films 3,4 entre la sonotrode 5 et l'enclume 6.

Les films 3,4, enroulés autour des rouleaux d'alimentation 1,2, sont constitués en matière soudable par ultrasons, l'une au moins contenant une matière thermoplastique. Ils sont déroulés par les rouleaux d'alimentation 1,2, rapprochés l'un de l'autre par les rouleaux déviateurs 8,8'et pincés entre les deux rouleaux d'entraînement 9,9', étant donc mis en contact et s'étendant le long d'un plan P tangent à l'enclume et contenant la génératrice 19. Sous l'action des rouleaux d'entraînement 9,9', les films 3,4 sont entraînés concomitamment en défilement dans le plan P, en contact l'un contre l'autre, devant la sonotrode 5, dans le sens 7.

Concomitamment à l'entraînement des films 3,4, on entraîne en rotation l'enclume 6, dans le sens 7', avec une vitesse d'entraînement qui n'est pas forcément égale à la vitesse de défilement des films 3,4.

Au cours du défilement relatif, les deux films 3,4 viennent passagèrement en contact contre les crêtes 16 de l'enclume 6, étant entendu qu'il y a contact direct pour le film 3 et contact indirect pour le film 4.

Lorsqu'ils passent sous la sonotrode 5, ils sont soumis à une vibration ultrasonore sensiblement le long de la génératrice 19, laquelle vibration provoque une vibration moléculaire de la matière dans les seules zones des deux films 3,4 entrant en contact avec les crêtes de soudage 16. Cette vibration moléculaire a pour effet d'échauffer et de souder les films 3,4 le long des zones exposées ci-dessus. Il en résulte que les deux films se retrouvent soudés selon un motif correspondant à l'empreinte de soudage de la figure 2.

Durant le soudage, on introduit entre les deux films 3,4 le produit à emballer.

Toutefois le soudage ainsi exposé n'est pas parfait comme exposé dans le préambule.

Ceci s'explique en observant des zones d'influence vibratoire 20,21 de la sonotrode 5 sur l'empreinte 10 de la figure 2. Ces deux zones 20,21 sont représentées sur la même figure 2, mais il faut comprendre que l'empreinte 10 est soumise à la zone 20 à un certain instant, puis la rotation de l'enclume 6 continuant, l'empreinte 10 est soumise à la zone 21 lorsque sa portion correspondante a atteint la position qu'occupait la portion précédemment exposée à la zone 20, les zones 20 et 21 du point de vue de la sonotrode 5 étant les mêmes, et représentant globalement la surface de la tête 17 de la sonotrode 5.

On voit donc bien que dans la zone 20, l'énergie délivrée par la sonotrode 5 doit se répartir sur les crêtes 16 ici transversales au défilement 7.

Dans la zone 21, l'énergie délivrée par la sonotrode 5 doit se répartir sur les portions de crêtes 16 coupées par la zone 21 et ici longitudinales au défilement 7. L'énergie doit donc se répartir sur une surface beaucoup plus faible lorsque la zone d'influence de la sonotrode 5 est en position 21, par rapport à la zone en position 20.

L'invention vise à pallier ce problème de répartition de l'énergie, et à uniformiser la densité d'énergie sur toutes les crêtes 16 de l'empreinte 10, qu'elles soient dirigées transversalement ou longitudinalement au sens de défilement 7.

La première solution exposée précédemment est illustrée sur la figure 3.

A côté des empreintes 10 de l'enclume 6 on rajoute des pièges à énergie 22 qui sont en fait de nouvelles crêtes de même hauteur que les crêtes 16. Ces crêtes sont ici sous forme de bandes, dont la géométrie précise et la largeur sont étudiées de façon à ce que l'intersection entre les zones 23,24 d'influence vibratoire de la sonotrode 5 avec à la fois les crêtes 16 de

l'empreinte 10 et les crêtes des pièges 22 forme une surface constante, ici hachurée sur le schéma. Il va de soi que les zones 23,24 sont ici deux exemples de positions où l'égalité des surfaces précédemment citées doit être vérifiée ; la géométrie des pièges 22 devra être étudiée de façon à ce que toute zone d'influence vibratoire de la sonotrode 5 à n'importe quel endroit de l'empreinte 10 donne une surface d'intersection précédemment définie constante.

Grâce à ce type de piège 22 convenablement ajusté, on obtient sur les crêtes 16 de l'empreinte 10 une densité d'énergie provenant de la sonotrode 5 constante au cours du défilement.

Il résultera du défilement des films 3,4 devant la sonotrode 5 et avec un contact avec l'empreinte 10 et les pièges 22 de la figure 3 un motif de soudure sur les films 3,4 correspondant à la fois à l'empreinte 10 et aux bandes 22. Or le but du dispositif est d'obtenir ici des sachets soudés de façon homogène selon un motif correspondant à l'empreinte 10. Sur l'empreinte 10, l'homogénéité du soudage est assurée par la densité énergétique constante obtenue grâce à la géométrie des pièges à énergie 22. Afin de faire disparaître la soudure provenant des pièges à énergie, on peut envisager un dispositif comme décrit sur la figure 4.

La figure 4 est une vue de dessus des films 3,4 au sortir du soudage, entre la génératrice 19 et les rouleaux 9,9'de la figure 1. On voit dessinés sur les films les motifs 10', 22'selon lesquels les films sont soudés en utilisant une enclume 6 comportant des empreintes 10 et des pièges à énergie 22.

Le dispositif comporte sur le parcours des films 3,4, entre la génératrice 19 et les rouleaux 9,9', deux lames 23 qui découpent les films 3,4 entre le motif 10'et le motif 22'provenant respectivement du contact des films 3,4 avec l'empreinte 10 et les pièges 22. Le découpage se fera de façon "propre"car les films 3,4 sont très tendus entre les rouleaux 8,8'et 9,9'.

L'invention propose une deuxième solution pour uniformiser la densité d'énergie sur les crêtes 16. L'empreinte 10 comporte ici des crêtes 16 transversales au défilement 7 qui sont plus hautes que les crêtes 16 longitudinales au défilement. La figure 5a montre une représentation

schématique en perspective d'une telle réalisation. On notera que, pour des simplicités de dessin, les crêtes 25 et 26,26'sont dessinées comme faisant un angle droit entre elles sur le plan générateur 27 de l'enclume 6, le lecteur pouvant généraliser le principe à des dispositions comme celle de la figure 2 par exemple. On voit donc sur la figure 5a que la crête 25 transversale au défilement 7 est plus haute d'une hauteur h, que les crêtes 26 et 26' longitudinales au défilement 7. La crête 25 reçoit donc plus d'énergie de la part de la sonotrode 5. Mais sa surface dans la zone d'influence vibratoire de la sonotrode 5 est plus grande que la surface correspondant aux crêtes 26 et 26'. On peut donc ajuster la différence de hauteur h entre les crêtes 25 et 26, 26'afin d'obtenir sur chacune d'entre elles une densité d'énergie égale.

Notons que le plan générateur 27 de l'enclume 6 ainsi que les crêtes ont ici été développées sur un plan. En outre, n'ont été représentés que trois des côtés d'un rectangle de soudage.

Tout comme dans la réalisation précédente, la géométrie des différences de hauteurs sera effectuée en tenant compte de la géométrie de l'ensemble de l'empreinte de soudage 10, de façon continue, et pour obtenir une densité d'énergie constante sur l'ensemble des crêtes 16, et en utilisant le principe qui vient d'être exposé.

Une autre réalisation de ce principe est de faire varier la hauteur de la sonotrode 5, puisque ce qui importe est la distance relative des crêtes 16 à la sonotrode 5. Ainsi, lors du passage d'une zone de crêtes 25'transversales au défilement 7 la sonotrode 5 est à une certaine distance de l'enclume comme on le voit sur la figure 6a. Lors du passage à une zone de crêtes 26"longitudinale au défilement 7, la sonotrode 7 est levée d'une hauteur W (figure 6b) déterminée de façon à ce que la densité d'énergie sur les crêtes 26"soit la même que sur les crêtes 25', comme précédemment expliqué.

Le passage d'une zone transversale à une zone longitudinale pourra être connue d'un servomoteur grâce à des capteurs 28 situés sur l'enclume, ledit servomoteur ordonnant alors à la sonotrode 5 ses changements d'altitude.

On voit sur les figures 6c et 6d que lors de la phase, la sonotrode 5 est à une altitude hl pour le soudage d'une zone transversale 25'. Lorsqu'une zone longitudinale 26"passe sous la sonotrode 5, le servomoteur est instruit de ce

changement de configuration par un capteur 28 et ordonne à la sonotrode 5 de s'élever jusqu'à une altitude h2, correspondant à la phase 30, et différente de hl, d'une hauteur supplémentaire. Un nouveau capteur 28, instruira le servomoteur du passage à une nouvelle zone transversale, ordonnant à la sonotrode de redescendre à l'altitude hl et ainsi de suite. On obtient bien alors, en dimensionnant correctement co, une densité d'énergie constante sur les crêtes des zones 25'et 26".

Une autre solution présentée par l'invention pour uniformiser l'énergie le long des crêtes 16 de l'empreinte 10 est d'incliner l'axe de la sonotrode 5 et de l'enclume 6 par rapport à l'axe du défilement 7. La figure 7a est une vue de dessus d'une telle réalisation. La sonotrode 5 n'est pas représentée, mais on voit sur le schéma la zone 5'd'influence vibratoire de la sonotrode 5, projection orthogonale sur le plan générateur de l'enclume 6, au niveau de la génératrice 19, de la tête 17 de la sonotrode 5. On voit donc qu'aussi bien la sonotrode 5 que l'enclume 6 ont été désaxées par rapport au sens du défilement 7 d'un même angle a. Les empreintes 31 sur l'enclume ont été modifiées par rapport aux empreintes 10 précédemment évoquées, afin d'obtenir sur les films 3,4 un motif de soudage 10'identique à celui obtenu en utilisant une disposition"classique"comme celle décrite avec la figure 1, où l'enclume possède les empreintes de soudage 10. On voit alors que les zones des empreintes 31 soumises à la zone d'influence 5'de la sonotrode 5 forment à tout instant une surface constante si ces empreintes 31 ont été dessinées dans ce but. On obtient alors une densité d'énergie constante sur l'ensemble des crêtes 16 des empreintes 31.

La figure 7b donne un exemple de réalisation de cette solution.

Avantageusement, l'angle a précédemment décrit sera de 20 . L'angle entre le bâti 34 supportant l'enclume et la génératrice 19 sera de 70 . L'angle entre les arêtes longitudinales 37 de motif de soudage 10'd'une part, et les arêtes 35 longitudinales de l'empreinte de soudage 31, d'autre part, sera de 20 . L'angle entre les crêtes transversales de l'empreinte de soudage 31, d'une part, et la génératrice 19 d'autre part, sera de 20 . On obtient alors un soudage homogène sur un motif 10', semblable en tous points à celui obtenu avec l'empreinte de soudage 10 de la figure 2.

La dernière solution proposée par l'invention pour homogénéiser la

densité d'énergie le long des crêtes 16 de l'empreinte de soudage 10 est de faire varier la vitesse du défilement relatif des films 3-4.

Partant d'une phase 38 où une zone transversale 25'est sous la sonotrode 5, le défilement se faisant à une vitesse vl, le passage à une zone

longitudinale 26"s'accompagnera d'une phase d'accélération rapide 39 du défilement des films 3, 4 jusqu'à une vitesse V2 stabilisée durant la phase 40 ; s'en suivra une décélération rapide lors d'une phase 41 juste avant le passage à une autre zone transversale 25'et où la vitesse se stabilisera de nouveau à la vitesse vl. Les zones longitudinales 26"reçoivent ainsi moins d'énergie que les zones 25', mais leur surface d'interaction avec la zone d'influence de la sonotrode 5 étant plus faible, on pourra régler les vitesses v ; et V2 de manière à obtenir une densité d'énergie constante sur les crêtes des zones transversales 25'et longitudinales 26".

Le repérage des zones 25', 26"et la commande des changements de vitesse pourront se faire grâce à des capteurs et un servomoteur comme précédemment exposé dans la seconde réalisation de la dernière solution.

Notons que les empreintes sous l'enclume devront être changées en fonction des changements de vitesse qui rétrécieront la longueur des zones longitudinales.

Claims

REVENDICATIONS

1-Procédé de soudage par ultrasons d'au moins deux films (3,4), dans lequel on entraîne en déplacement les deux films (3,4) et une enclume (6) devant une sonotrode (5), l'enclume supportant au moins une empreinte de soudage (10) s'étendant suivant une succession de directions sensiblement transversales et sensiblement longitudinales au sens de défilement (7) des films (3,4), caractérisé par le fait qu'on uniformise sensiblement la densité d'énergie reçue par les films (3, 4)) le long desdites directions.

2-Procédé selon la revendication 1, dans lequel on module l'énergie appliquée par la sonotrode (5) le long de l'empreinte de soudage (10).

3-Procédé selon la revendication 2, dans lequel on piège l'énergie (22) situés de part et d'autre de l'empreinte de soudage (10) dans une zone inutile à la conception du motif de soudage (10').

4-Procédé selon la revendication 2, dans lequel la modulation de l'énergie le long de l'empreinte de soudage (10) se fait grâce à des différences relatives de distance entre la sonotrode (5) et les crêtes sensiblement transversales et longitudinales au sens de défilement (7).

5-Procédé selon la revendication 4, dans lequel, au cours du défilement de l'enclume (6), un servomoteur impose des changements d'altitude à la sonotrode (5).

6-Procédé selon la revendication 1, dans lequel on fait varier la vitesse de défilement relatif des films (3,4).

7-Procédé selon la revendication 1, dans lequel on incline l'axe de la sonotrode (5) et de l'enclume (6) par rapport au sens de défilement (7).

8-Machine de soudage par ultrasons d'au moins deux films (3,4), dans lequel on entraîne en déplacement les deux films (3,4) et une enclume (6) devant une sonotrode (5), l'enclume supportant au moins une empreinte de soudage (10) s'étendant suivant une succession de directions sensiblement

transversales et sensiblement longitudinales au sens de défilement (7) des films (3,4), caractérisé par le fait qu'elle comporte des moyens (22) pour uniformiser la densité d'énergie reçue par les films (3,4) le long desdites directions.

9-Machine selon la revendication 8, dans laquelle l'enclume (6) comporte des pièges à énergie (22) situés dans une zone inutile à la conception du motif de soudage (10').

10-Machine selon l'une des revendications 8 et 9, dans laquelle il est prévu, après l'endroit où le soudage s'effectue, un moyen pour couper les films (3,4) afin de faire disparaître les bandes de soudage provoquées par les pièges à énergie (22).

11-Machine selon l'une des revendications 8 à 10, dans laquelle les crêtes de l'empreinte de soudage (10) sensiblement transversales au sens de défilement (7) sont plus hautes que les crêtes de l'empreinte de soudage (10) longitudinales au sens de défilement (7).

12-Machine selon l'une des revendications 8 à 10, dans laquelle les axes de la sonotrode (5) et de l'enclume (6) sont inclinés par rapport au sens de défilement (7), les empreintes de soudage (31) étant modifiées afin d'obtenir le bon motif de soudage (10').