Brevet FR2553708A1 — publié le 19850426

La présente invention concerne un appareil d'enroulement de filaments destiné à être utilisé dans la fabrication d'articles de matière plastique armée de fibres et plus précisément mais non exclusivement 5 la fabrication d'articles de configuration relativement complexe. Dans un appareil connu d'enroulement de filaments, un dispositif de mise en place de filaments se déplace par rapport à un mandrin sur lequel les filaments 10 sont enroulés par ce dispositif Le mandrin est supporté dans l'appareil afin qu'il puisse tourner autour de son propre axe longitudinal Dans certains appareils connus d'enroulement de filaments dits à "tonnelage", le support du mandrin peut en outre tourner autour d'un axe perpendi15 culaire à l'axe longitudinal du mandrin Le dispositif de mise en place de filaments a en général un axe de déplacement en translation, car il est mobile parallèlement à l'axe longitudinal du mandrin, et il peut aussi tourner autour du mandrin De telles machines d'enroulement de 20 filaments peuvent être facilement utilisées pour la fabrication d'articles de configuration sensiblement sphérique ou cylindrique, mais non pour la réalisation d'articles de forme plus complexe, par exemple d'un raccord en T de tuyauterie Selon l'invention, le support de mandrin d'un appareil d'enroulement de filaments qui comporte un support du mandrin et un dispositif de mise en place de filaments, est mobile au moins autour de deux axes de rotation et le long d'au moins un axe de translation Le dispositif 30 de mise en place de filaments est avantageusement mobile suivant au moins deux axes de déplacement en translation, et les deux axes de déplacement en rotation du support du mandrin sont perpendiculaires l'un à l'autre, de même que les deux axes du déplacement en translation du dispo35 sitif de mise en place de filaments sont perpendiculaires l'un à l'autre Le support de mandrin est de préférence un bras de robot qui donne au support du mandrin deux axes de rotation et deux axes de translation, et le dispositif de mise en place de filaments est supporté par un autre bras de robot, les bras de robot étant commandés par un dispositif commun, par exemple un ordinateur. 5 Un appareil d'enroulement de filaments selon l'invention peut être commandé afin qu'il enroule des fibres sur un mandrin de configuration complexe, par exemple un raccord de tuyauterie en T. Les bras de robot sont disponibles dans le 10 commerce sous des formes très diverses et avec diverses combinaisons d'axes de rotation et de déplacement en translation, et la sélection d'un bras de robot est effectuée en fonction de la tâche particulière à remplir. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven15 tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une perspective schématique d'un bras de robot; et les figures 2 a et 2 b représentent, en plan, 20 une machine d'enroulement de filaments comprenant deux bras de robot du type représenté sur la figure 1. Le bras 10 de robot représenté sur la figure 1 comporte une base 12 qui porte un organe formant un bras télescopique orienté verticalement 14 dont l'extrémité 25 inférieure est mobile dans le plan horizontal le long d'une fente 16 de guidage formée dans la base 12 L'extrémité supérieure de l'organe ou bras 14 porte un avant-bras 20 orienté horizontalement et qui peut tourner autour de l'axe longitudinal 22 du bras 14 et qui peut aussi 30 tourner autour de son propre axe longitudinal 24 Un organe 28 constituant un poignet est articulé à l'extrémité de l'avantbras 20 distante du bras 14 et peut pivoter par rapport à l'axe 24 de l'avant-bras 20 Le poignet 28 porte un raccord 30 d'extrémité auquel peuvent être fixés 35 des outils ou des mâchoires (non représentés). Le raccord 30 d'extrémité a ainsi deux axes de déplacement en translation, c'est-à-dire une translation horizontale X due au déplacement du bras 14 le long de la fente 16 de guidage, et la translation verticale Z due au déplacement télescopique du bras 14 Le raccord 30 d'extrémité a aussi trois axes de déplacement en rotation, 5 c'est-à-dire une rotation P de l'avant-bras 20 autour de l'axe vertical 22, une rotation Q de l'avantbras 20 autour de son propre axe longitudinal 24, et le pivotement R du poignet 28 par rapport à l'avant-bras 20. On se réfère maintenant à la figure 2 a qui 10 représente une machine 40 d'enroulement de filaments qui comporte deux bras identiques de robot 10 et 10 a dont les axes de translation horizontale X sont perpendiculaires, les différents éléments du bras 10 a étant différenciés de ceux du bras 10 par le suffixe a Un mandrin 42 15 est monté sur le raccord 30 d'extrémité du bras 10 et un dispositif 44 de mise en place de filaments est monté sur le raccord 30 a d'extrémité du bras 10 a, avec un oeillet 52 par lequel une fibre 50 est transmise Le mandrin 42 a une forme en T, comprenant une traverse 46 du T 20 et une barre 48 du T, de section semi- circulaire, et il est constitué d'une mousse de polystyrène moulée autour d'une armature d'acier en T en deux parties (non représentée) analogue par exemple à celle qui est décrite dans la demande de brevet britannique n 2 125 001 A. 25 Le mandrin 42 est monté sur le raccord 30 d'extrémité à une première extrémité de la barre transversale 46 du T, celle-ci étant coaxiale au poignet 28. Lors de l'utilisation de la machine 40 d'enroulement au cours de la fabrication d'un raccord en T de 30 tuyauterie de matière plastique armée de fibres, les deux bras 10 et 10 a de robot sont commandés par un ordinateur commun 54 Le bras 10 a porte d'abord l'oeillet 52 du dispositif 44 de mise en place de filaments afin qu'il soit fixe près du mandrin 42, et une fibre 50 provenant 35 du dispositif 44 de mise en place est fixée d'un côté de la traverse 46 par un opérateur de la machine 40; l'avant-bras 20 du bras 10 est alors aligné sur le poignet 28 et ainsi sur l'axe longitudinal de la traverse 46 du mandrin 42 en étant maintenu parallèle à la fente 16 de guidage L'avant-bras 20 subit alors la rotation Q autour de son axe longiudinal 24 (voir figure 1) si bien 5 que la fibre O 50 est enroulée autour de la barre transversale 46 et simultanément le bras 14 se déplace en translation (X) dans la fente 16 en formant ainsi une couche de fibres 50 enroulée en double hélice autour d'un côté de la traverse 46 La rotation Q de l'avant-bras 10 20 est alors arrêtée et le bras 10 déplace le mandrin 42 en translation horizontalement (X) jusqu'à ce que l'oeillet 52 soit adjacent à l'autre côté de la barre transversale 46 La rotation Q recommence alors et le mandrin 42 se déplace à nouveau en translation (X) si bien qu'une couche 15 de fibres 50 est enroulée en double hélice autour de l'autre côté de la barre transversale 46 La rotation Q s'arrête alors. On se réfère maintenant à la figure 2 b qui ne représente pas l'ordinateur 54 par raison de clarté, 20 et l'avant-bras 20 tourne alors suivant, la rotation P de 90 autour de l'axe 22 du bras 14 et tourne pendant la rotation Q de l'angle nécessaire pour que la barre centrale 48 du mandrin 42 soit placée dans un plan horizontal et soit dirigée vers le bras 1 Oa; le bras 10 du robot déplace alors horizontalement en translation X le mandrin 42 vers le bras 10 a afin que le mandrin 42 se trouve à la portée de l'oeillet 52 du dispositif 44 de mise en place de filaments L'avant-bras 20 a du bras 10 a subit alors la rotation P autour de l'axe 22 a du. 30 bras 14 a si bien que l'avant-bras 20 a est aligné en direction perpendiculaire à la fente 16 a de guidage, et le bras 14 a subit le déplacement en translation X afin que l'oeillet 52 vienne près de la barre centrale 48 du mandrin 42, comme représenté. Le bras 10 a de robot déplace alors l'oeillet 52 suivant un trajet circulaire autour de la barre centrale 48 du mandrin 42, avec des translations coordonnées simultanées dans les directions X et Z, lorsque le bras de robot 10 déplace le mandrin 42 en l'écartant du bras 10 a et en le rapprochant de celui-ci si bien qu'une couche de fibres 50 s'enroule en double hélice autour de la barre centrale 48 du mandrin 42, l'avant-bras 20 a faisant une rotation Q 5 pour chaque trajet circulaire suivi par l'oeillet 52 si bien que ce dernier est toujours en face de la barre centrale 48. Une région comprise entre les parties d'enroulement de la barre transversale 46 et de la barre centrale 10 48 du mandrin 42 n'est alors pas couverte par une couche de fibres 50, mais il faut noter qu'une couche de fibres 50 peut enrouler la partie non couverte du mandrin 42 au cours d'une séquence analogue d'opérations coordonnées exécutée par les bras de robot 10 et 10 a, bien que cette 15 séquence soit plus complète, par mise en oeuvre du mouvement de pivotement R du poignet 28 le cas échéant. Les couches de fibres sont alors imprégnées de résine (à moins que les fibres n'aient été imprégnées de résine avant l'opération d'enroulement) et la résine 20 est durcie finalement, afin que le raccord en T soit terminé Le mandrin 42 peut alors être retiré du raccord en T par broyage du polystyrène, l'armature d'acier en T étant démontée et retirée, afin qu'il reste le raccord creux en T de matière plastique armée de fibres. Il faut noter que la machine 40 d'enroulement de filaments peut être utilisée pour la fabrication d'articles de matière plastique armée de fibres de formes très différentes, par utilisation de mandrins de configuration convenable Il faut aussi noter que, au cours de 30 la séquence précitée d'opérations, les poignets 28 et 28 a restent colinéaires aux avant-bras respectifs 20 et 20 a et que, en conséquence, dans le cas de configurations moins complexes, un autre bras de robot peut être utilisé, ce bras différant de celui de la figure 1 en ce que le 35 raccord 30 d'extrémité est directement monté à l'extrémité de l'avant-bras 20. REVENDICATIONS 1 Appareil d'enroulement de filaments, du type qui comporte un support d'un mandrin et un dispositif de mise en place de filaments, caractérisé en ce que 5 le support de mandrin ( 30) a au moins deux axes (P, Q, R) de déplacement en rotation et au moins un axe (X, Z) de déplacement en translation. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de mise en place de filaments 10 ( 44) a au moins deux axes (X, Z) de déplacement en translation. 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux axes (P, Q) de déplacement en rotation du support de mandrin ( 30) sont perpendiculaires l'un 15 à l'autre, et les deux axes (X, Z) de déplacement en translation du dispositif de mise en place de filaments ( 44) sont perpendiculaires l'un à l'autre. 4 Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support de 20 mandrin est un premier bras de robot ( 10) qui donne au support de mandrin ( 30) deux axes (P, Q) de rotation et deux axes (X, Z) de translation, le dispositif de mise en place de filaments ( 44) est supporté parun second bras de robot ( 10 a), et l'appareil comporte un dispositif 25 ( 54) de commande des déplacements du premier et du second bras de robot.