Brevet FR2586660A1 — publié le 19870306

MANIPULATEUR ELECTROSTATIQUE POUR MATERIAUX EN FEUILLES La présente invention a pour objet un manipulateur électrostatique pour la manipulation de matériaux se présentant sous forme de feuilles minces et utilisable plus particuLièrement dans le cas de feuilles minces en matériaux composites. Il est connu de manipuler des feuilles minces à l'aide de manipulateurs électrostatiques comportant deux électrodes fixées sur un support isolant, ces elec- trodes étant branchees aux bornes d'un générateur haute tension. La disposition des électrodes peut varier (en forme de peigne ou de spirale notamment) afin d'obtenir des caractéristiques électrostatiques différentes. A la mise sous tension du générateur, un champ électrostat;- que s'établit entre les électrodes. Tout matériau placé dans un environnement proche de ce champ se trouve polarisé et des forces d'attraction électrostatiques apparaissent entre ce matériau et le manipulateur. Lorsque le matériau se présente sous la forme d'une feuille mince, celle-ci est appliquée sur le support par les forces électrostatiques.On peut ainsi manipuler des feuilles de formes et de dimensions quelconques car les forces engendrées sont proportionnelles à la surface de matériau soumise au champ. De plus, l'électrostatisme offre l'avantage de n'altérer en rien les propriétés physiques et chimiques du matériau. Cependant, les manipulateurs électrostatiques actuellement utilisés présentent certains inconvénients. La plupart d'entre eux sont alimentés en courant continu, ce qui entraîne des phénomènes de polarisation lente dont l'effet dure plusieurs secondes. C'est pourquoi, après la coupure de la tension, la feuille reste plaquée quelques instants sur le plateau électrostatique, ce qui allonge la durée des opérations. D'autre part, les dispositifs utilisés à l'heure actuelle ne permettent que de manipuler des feuilles prises sur un support plan et de les déposer sur un autre support plan. Si le support sur lequel on doit les déposer présente des variations de forme locales, les feuilles ne seront pas plaquées parfaitement sur le nouveau support. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un manipulateur électrostatique perfectionné qui permet de séparer rapidement la feuille à manipuler du support électrostatique et de plaquer les feuilles sur un support présentant des variations de forme locales. Le manipulateur électrostatique objet de l'invention comporte, de manière connue, un support isolant, deux électrodes supportées par ce support isolant et une source d'alimentation électrique pour alimenter les électrodes. Selon l'invention, Le support isolant fait partie d'un bottier étanche équipé d'une arrivée de gaz, ce boîtier comportant une membrane déformable dont au moins une partie est située en regard desdites électrodes et intercalee entre ces électrodes et la feuille à manipuler. Il se peut que, dans certains cas, seule une partie de la surface de la membrane soit placée en regard des électrodes et entre ces dernières et la feuille à maniputer. D'autre part, comme on le verra plus Loin, dans une variante de réalisation de l'inven- tion, les électrodes sont noyées dans la masse de la membrane déformable : dans ce cas, on comprend qu'une partie de.la membrane se trouve entre les électrodes et la feuille à manipuler et en regard des électrodes tandis qu'une autre partie de la membrane se trouve derrière les électrodes par rapport à la feuille à manipuler. Bien entendu, il se peut encore, dans cette variante, que seule une partie de la surface de la membrane soit concernée par cette disposition. C'est dans ce sens qu'il faut entendre l'expression "dont au moins une partie est située en regard desdites électrodes et interca lée entre ces électrodes et la feuille à manipuler". Si la feuille à manipuler est essentiellement constituée de fibres conductrices, la source d'alimentation électrique est un générateur de courant alternatif. Au contraire, si la feuille à manipuler est essentiellement constituée de fibres non conductrices, la source d'alimentation électrique est un générateur de courant continu. Dans une variante de réalisation, le support isolant est réalisé en un matériau souple et constitue lui-même la membrane déformable. Dans ce cas, tes électrodes sont noyées à l'intérieur de la masse de support isolant et peuvent être réalisées en un silicone conducteur, le support étant lui-même réalisé en un silicone isolant. L'invention apparaitra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple purement illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de dessous et en perspective d'un premier mode de réalisation du manipulateur électrostatique objet de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique illustrant une disposition possible pour les électrodes, - la figure 3 est une vue semblable à la figure 2, illustrant une autre disposition possible pour les électrodes, - la figure 4 est une vue schématique en coupe et en perspective d'un autre mode de réalisation du manipulateur objet de l'invention, dans lequel le support isolant constitue lui-même la membrane déformable, et - la figure 5 est une vue schématique de dessous en coupe et en perspective montrant comment dans le cas de la figure 4, les électrodes sont noyées à l'ínté- rieur de la masse de support isolant. Si l'on se reporte à la figure 1, on voit que le manipulateur électrostatique objet de L'invention, portant la référence générale 2, se compose d'un boitier 4 équipé d'une arrivée de gaz 6, par exemple une arrivée d'air comprimé. La face inférieure du boitier 4 est constituée par un support isolant 8 sur lequel se trouvent deux électrodes 10 et 12 qui, dans l'exemple particulier représenté ici, sont en forme de peigne. L'électrode 10 est reliée à la borne positive d'une source d'alimentation électrique 14 par un fil 16 tandis que la deuxième électrode 12 est reliée à la borne negative du générateur 14 par un fil 18. Selon l'invention, le dispositif est complété par une membrane 20 montée de manière étanche sur la face inférieure du bottier 4 au moyen d'un cadre 22. On définit ainsi un espace entre le support isolant 8 et la membrane 20, cette dernière étant intercalée entre le support 8 et la feuille à manipuler (non reprEsentée). Un certain nombre d'ouvertures 24, percées dans le support isolant 8, permettent au gaz arrivant par le tuyau 16 de pénétrer dans l'espace compris entre le support 8 et la membrane 20 et ainsi de gonfler cette der niera. Le fonctionnement du dispositif est le suivant : lors de la mise sous tension des électrodes 10 et 12, l'arrivée d'air comprimé est coupée et la membrane est pratiquement en contact avec le support isolant 8. On peut ainsi manipuler facilement une feuille quelconque, la membrane 20 étant interposée entre la feuille et Le support 8. Si la feuille à manipuler est en un matériau non conducteur, le générateur 14 est un générateur de courant continu. C'est le cas par exemple des feuilles constituées de fibres de verre ou de kevlar noyées dans une matrice organique, cet ensemble pouvant être entouré d'un ou deux séparateurs en papier ou en polyéthylène. Comme on l'a vu plus haut, ceci entraine des phénomènes de polarisation et, après coupure de la tension, la feuille reste plaquée contre le support iso- lant. A ce moment, on envoie un gaz comprimé, par exemple de l'air, à travers le tuyau 6 à l'intérieur du boîtier 4. Grâce à la présence des ouvertures 24, l'air pénètre dans l'espace compris entre Le support 8 et la membrane 20.Ceci a pour effet de gonfler cette dernière et d'éloigner la feuille des électrodes 10 et 12. On annule ainsi les forces d'attraction, ce qui permet de séparer plus rapidement la feuille du manipulateur. Un autre avantage de la membrane est que, lorsqu'elle est gonflée, elle permet une application parfaite de la feuille sur le support sur lequel celle-ci doit être déposée, même si ce support présente des irrégularités ou de légères variations de forme Locales. D'autre part, ceci permet de chasser les éventuelles poches d'afin qui auraient pu se former à l'interface de deux couches. Si la feuille à manipuler est en un matériau conducteur (par exemple en fibres de carbone noyées dans une matrice organique), la source 14 est un générateur de courant alternatif. On crée ainsi un champ électrostatique qui change de sens périodiquement : cette inversion supprime toute forme de polarisation rémanente dans la feuille à manipuler. Ceci permet de déposer instantanément la feuille à la coupure de la haute tension. Bien entendu, même dans ce cas, la présence de la membrane, si elle ne sert pas à séparer la feuille du support électrostatique, permet une application parfaite de la feuille sur le support où celle-ci doit être déposée. La disposition en forme de peigne des électrodes 10 et 12 sur le manipulateur illustré à la figure 1 apparaît de maniere plus claire sur la vue schématique de la figure 2, chaque élément 11 de l'électrode 10 étant placé entre deux éléments 13 de l'électrode 12. Bien entendu, d'autres dispositions sont possibles, comme par exemple la disposition en spirale illustrée à la figure 3. L'homme de L'art choisira la disposition des électrodes afin d'adapter le champ électrostatique à chaque cas particulier. La figure 4 illustre une variante dans laquelle on a encore le boîtier 4 équipé de l'arrivée de gaz 6, mais le support isolant 8 est réalisé en un matériau souple et constitue lui-même la membrane déformable 20. Les électrodes 10, 12 sont noyées à l'intérieur de la masse du support 20 comme cela sera décrit plus en détail ci-aprés en référence à la figure 5. On voit que, dans ce cas, c'est le support isolant lui-même qui se déforme afin d'appliquer la feuille à manipuler 26 (représentée schématiquement en traits mixtes sur la figure) sur le support 28. Cette disposition permet une application parfaite de la feuille 26 sur le support 28 quelles que soient les irrégularités de forme de ce dernier. La figure 5 montre comment, dans la variante de la figure 4, les électrodes 10 et 12 sont noyées à l'intérieur de la masse du support isolant 8. Dans un mode préféré de réalisation, on utilise un silicone conducteur pour réaliser les électrodes 10 et 12 et un silicone isolant pour réaliser le support 8. Le silicone peut être rendu conducteur en le chargeant d'une poudre conductrice telle qu'une poudre de carbone. Bien entendu, d'autres materiaux sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, le manipulateur électrostatique objet de l'invention présente de nombreux avantages dont le principal est qu'il permet de prendre et déposer rapidement la feuille et de l'appliquer sur une surface pouvant présenter des variations de forme locales. De plus, on peut manipuler des feuilles de différentes dimensions sans en altérer les propriétés physiques, chimiques et dimensionnelles. De plus, on peut manipuler toutes sortes de matériaux conducteurs ou non, et notamment des matériaux composites, des feuilles de préimprégnés cons tituées de différentes natures de fibres, par exemple résines et séparateurs, ou des composites prépolymérisés. REVENDICATIONS 1. Manipulateur électrostatique pour la manipulation d'une feuille comportant : - un support isolant (8), - deux électrodes (10, 12) supportées par ce support isolant (8), et - une source d'alimentation électrique (14) alimentant les électrodes (10, 12), caractérisé en ce que le support isolant (8) fait partie d'un boîtier étanche (4) équipé d'une arrivée de gaz (6), ce boîtier (4) comportant une membrane déformable (20) dont au moins une partie est située en regard desdites électrodes (10, 12) et intercalée entre ces électrodes (10, 12) et la feuille à manipuler. 2. Manipulateur électrostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que, la feuille à manipuler étant constituée de fibres conductrices, la source d'alimentation électrique (14) est un générateur de courant alternatif. 3. Manipulateur électrostatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille à manipuler étant constituée de fibres non conductrices, la source d'alimentation électrique (14) est un générateur de courant continu. 4. Manipulateur électrostatique selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le support isolant (8) est réalisé en un matériau souple et constitue lu;-même la membrane déformable. 5. Manipulateur électrostatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les électrodes (10, 12) sont noyées à l'intérieur de la masse du support isolant (8). 6. Manipulateur électrostatique selon La revendication 5, caractérisé en ce que le support isolant (8) est réalisé en silicone isolant. 7. Manipulateur électrostatique selon L'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les électrodes (10, 12) sont réalises en silicone conducteur.