Brevet FR2669965A1 — publié le 19920605

Machine de drapage mécanisé pour former un revêtement de caoutchouc sur La paroi interne d'une viroLe La présente invention concerne une machine de drapage mécanisé permettant La formation d'un revêtement de caoutchouc sur la paroi interne d'une virole. Le domaine d'application de l'invention est en particulier celui de la formation de protections thermiques sur les parois internes de corps de propulseurs à propergols solides, notamment des propulseurs d'appoint utilisés pour des fusées ou avions spatiaux destinés à satelliser de lourdes charges. Une machine destinée à permettre la formation d'une protection thermique sur la paroi interne d'un corps de propulseur, par bobinage d'une bande de caoutchouc, a été déjà proposée. On pourra se référer au brevet FR 87 06 028. Il est impératif, pour des raisons de sécurité, que la protection thermique interne d'un propulseur soit exempte de défauts. Lorsque cette protection est formée par bobinage d'une bande de caoutchouc, il est donc nécessaire d'assurer une amenée et un guidage de la bande propres à éviter toute formation d'espaces entre spires voisines et tout décollement de la bande après bobinage. Il est en outre souhaitable que ces objectifs soient atteints en évitant autant que possible les interventions manuelles. La présente invention a pour but de fournir une machine de drapage mécanisé satisfaisant ces conditions tout en assurant une rapidité de mise en place du revêtement. Ce but est atteint au moyen d'une machine comportant : - un dispositif d'application d'une bande de caoutchouc sur la paroi interne de la virole, - un dispositif d'alimentation destiné à amener la bande de caoutchouc au dispositif d'application, - des moyens d'entraînement en rotation pour entraîner la virole en rotation autour de son axe relativement au dispositif d'application et au dispositif d'alimentation, et - des moyens de déplacement en translation pour déplacer le dispositif d'application et le dispositif d'alimentation relativement à la virole dans la direction longitudinale de celle-ci, machine dans laquelle, conformément à L'invention, - des moyens de détection de tension de bande sont disposés sur le trajet de la bande en amont du dispositif d'application, le dispositif d'alimentation réagissant aux moyens de détection de tension de bande pour amener au dispositif d'application une bande à L'état non tendu, et - des moyens de détection de position sont agencés pour détecter une position de référence sur la paroi interne de la virole et la position du bord de la bande amenée au dispositif d'application, les moyens de déplacement en translation réagissant aux moyens de détection de position pour guider la bande afin de l'appliquer à l'emplacement voulu sur la paroi interne de la virole. La commande de L'alimentation de La bande réalisée de façon à éviter une tension de bande et la commande du déplacement en translation à partir des moyens de détection concourent à assurer un bobinage sans défaut. En effet, l'application de la bande à l'état non tendu est essentielle pour éviter un décollement ultérieur de la bande se rétractant. En outre, la détection d'une position de référence, par exemple la position d'un bord de spire déjà appliquée, et de la position de la bande amenée au dispositif d'application, permet un positionnement précis de cette dernière sur La paroi interne de la virole. Avantageusement, la machine comprend - un chariot primaire mobile suivant un chemin de guidage sensiblement parallèle à l'axe de la virole, à l'intérieur de celle-ci, et - un chariot secondaire supporté par le chariot primaire, portant le dispositif d'alimentation et mobile en translation par rapport au chariot primaire en direction longitudinale, - les moyens de déplacement en translation comprenant un premier moyen de déplacement agissant sur le chariot primaire pour déplacer celui-ci le long du chemin de guidage, et un deuxième moyen de déplacement agissant sur le chariot secondaire, pour déplacer celui-ci par rapport au chariot primaire en réponse aux moyens de détection de position de bande. Il peut en outre être prévu un chariot intermédiaire portant le chariot secondaire et supporté par le chariot primaire, le chariot intermédiaire pouvant pivoter par rapport au chariot primaire autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à la paroi interne de la virole à l'emplacement où la bande est appliquée. En faisant pivoter le chariot intermédiaire, il est possible de compenser un éventuel défaut de parallélisme entre le chemin de guidage du chariot primaire et l'axe de la virole, ou de réaliser un bobinage hélicoidal. Plusieurs couches superposées, chacune formée de spires contiguës, peuvent être réalisées sur la paroi interne de la virole. La première couche est effectivement appliquée contre la paroi, mais les suivantes sont appliquées sur la couche précédemment réalisée. Toutefois, dans tout le texte, par commodité, il est fait mention de l'application de la bande sur la paroi interne de la virole, ce qui couvre donc aussi le cas où la bande est appliquée sur une couche de revêtement déjà réalisée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective montrant une machine de drapage conforme à l'invention à l'intérieur d'une virole, - la figure 2 est un schéma illustrant, en coupe transversale, le trajet de La bande de caoutchouc lors du drapage au moyen de la machine de la figure 1, et - les figures 3A à 3D illustrent le fonctionnement des moyens de repérage de position, dans la machine de La figure 1. La machine illustrée de façon très schématique sur les figures 1 et 2 est destinée à draper un revêtement de protection thermique en caoutchouc sur la paroi interne d'un corps de propulseur, ou d'un élément de corps de propulseur, en forme de virole 10. Dans l'exemple considéré, le drapage est réalisé par bobinage d'une bande de caoutchouc cru calandrée 12 tirée d'un rouleau de stockage 14. La bande 12 stockée est enroulée sur elle-même sur le rouleau 14 avec interposition d'un séparateur 16 constitué par exemple par une bande de matière plastique destinée à empêcher le collage entre les spires de caoutchouc superposées. Le séparateur 16 est retiré au fur et à mesure du dévidage de la bande 12 et est repris sur un rouleau 18. Après retrait du séparateur 16, la bande 12 passe successivement entre un rouleau d'entraînement 20 et un contre-rouleau presseur 22, dans un guide-bande 24, sur un convoyeur amont 26 et sur un convoyeur aval 28. Les convoyeurs 26 et 28 forment un chemin de guidage à profil en V relativement ouvert. Un détecteur de "mou" amont 30 est disposé entre les convoyeurs 26 et 28. Il comprend une barre 30a mobile verticalement en étant soumise à une force de rappel élastique, et un contacteur 30b relié à la barre 30a. Lorsque la bande 12 passe sur les convoyeurs 26 et 28 à l'état tendu, elle exerce par sa tension une force sur la barre 30a qui provoque l'actionnement du contacteur 30b. Par contre, si la bande 12 est non tendue, elle cesse d'exercer une force sur la barre 30a qui est rappelée vers le haut et libère le contacteur 30b. En sortie du convoyeur aval 28, la bande 12 passe entre un rouleau d'entrainement aval 32 et un contre-rouleau presseur 34, puis à travers un guide-bande 36 et sur un rouleau de renvoi 38. Entre le guide-bande 36 et le rouleau 38 est disposé un détecteur de "mou" aval 40. Celui-ci fonctionne sur un principe analogue à celui du détecteur 30, mais avec une barre 40a mobile horizontalement en étant rappelée élastiquement vers le trajet de la bande 12. La barre 40a coopère avec un contacteur 40b qu'elle actionne lorsqu'elle est déplacée à l'encontre de sa force de rappel sous l'effet de la tension de bande. L'absence de tension est donc alors signalée par la libération du contacteur 40b. En aval du rouleau de renvoi 38, la bande 12 passe à travers un guide-bande 42, et sur un rouleau 44 duquel elle est renvoyée vers un rouleau applicateur 50. Le rouleau 50 applique la bande 12 sur la paroi interne de la virole 10. L'application est réalisée en exerçant une pression au moyen de vérins 52 qui agissent sur un étrier 54 portant le rouleau 50. Immédiatement avant son application sur la paroi interne de la virole, la face arrière de la bande 12 est réchauffée au moyen d'un dispositif 56 de soufflage d'air chaud. En aval du rouleau applicateur sont montés un dispositif 60 de découpe longitudinale, un dispositif 64 de découpe circulaire, un rouleau à picots 68 et un rouleau de compactage 72. Le dispositif de découpe 60 permet d'effectuer une découpe de la bande 12, après sa pose, le long d'une ligne transversale par rapport à la bande, c'est-à-dire parallèle à l'axe de la virole. Le dispositif 60 comprend une lame 60a montée dans un porte-lame 60b à l'extrémité de vérins 60c. Les vérins 60c sont portés par un support 62a mobile le long d'une tige de guidage 62b parallèle à L'axe de la virole. Les vérins 60c permettent d'appliquer la lame 60a sur la bande appliquée contre la paroi de la virole tandis que des moyens d'entrainement (non représentés) permettent de déplacer la lame 60a le long du guide 62b en agissant sur le support 62a. Le dispositif de découpe 64 permet d'effectuer une découpe de la bande le long d'un cercle sur la paroi interne de la virole. Le dispositif de découpe 64 comprend une lame 64a montée dans un porte-lame 64b dont la position longitudinale (parallèlement à L'axe de la virole) est réglable le long de guides 66a. L'ensemble peut être appliqué contre la paroi de la virole au moyen de vérins 66b. Le rouleau à picots 68 est un rouleau garni de picots ou aiguilles 68a à sa périphérie. IL a une largeur sensiblement égale à celle de la bande et est libre en rotation autour d'un axe sensiblement parallèle à celui de la virole. Le rouleau 68 peut être appliqué contre la paroi interne de la virole au moyen de vérins 70 agissant sur L'axe support 68b du rouleau 68. Le rouleau à picots 68 a pour fonction de crever d'éventuelles bulles d'air emprisonnées entre la bande 12 et la paroi de la virole. Le rouleau de compactage 72 est monté libre en rotation autour d'un axe sensiblement parallèle à celui de la virole. Il est disposé immédiatement en aval du rouleau à picots 68 et a pour fonction d'écraser les poches éventuelles qui ont été crevées par le rouleau à picots. Le rouleau 72 a une longueur sensiblement égale à la largeur de la bande. Il est appliqué contre la paroi interne de la virole au moyen de vérins 74 qui agissent sur l'axe support 72b du rouleau 72. Des moyens de détection de position comprennent une caméra 80 dirigée vers une zone de la paroi interne de la virole 10 éclairée par une source de lumière 82 afin de détecter une position de référence (relief circulaire de la paroi interne de la virole ou bord d'une spire de bande déjà posée). En outre, un détecteur en "C" 84 est disposé sur le trajet de la bande 12 entre le rouleau de renvoi 38 et le guide-bande 42, afin de détecter la position longitudinale de la bande 12 en amont du rouleau applicateur. Le détecteur 84 est un capteur de position du bord de la bande 12. Il est constitué par un détecteur de bord constitué d'un ensemble émetteur-récepteurs de rayonnement infrarouge. La position du bord est déterminée par la limite entre les récepteurs illuminés par le rayonnement infrarouge réfléchi par la bande et ceux non illuminés. L'ensemble d'alimentation et d'application de bande qui vient d'être décrit est supporté par un chariot primaire 90 mobile parallèlement à l'axe X de la virole 10, à L'intérieur de celle-ci. Le chariot 90 est guidé le long de rails 92 d'une passerelle 94 qui s'étend dans la virole et est entraîné par un moteur (non représenté). Le chariot primaire 90 assure le déplacement dans la direction X de la machine de drapage et son positionnement approximatif dans cette direction. Le rouleau applicateur 50, les dispositifs de découpe 60, 64, le rouleau à picots 68 et le rouleau de compactage 72, ainsi que les vérins et supports associés sont portés directement par le chariot primaire 90, au moyen d'un bâti 90a. Les éléments de l'ensemble d'alimentation de la bande 12 en aval du guide-bande 36 sont également fixés au chariot primaire 90. Le chariot primaire 90 supporte encore un chariot intermédiaire 96 qui peut pivoter par rapport au chariot primaire autour d'un axe A perpendiculaire à la paroi de la virole au point d'application de la bande 12 sur cette paroi. L'entraînement en rotation du chariot intermédiaire 96 est assuré par un dispositif vis-manivelle (non représenté). Le chariot intermédiaire porte un chariot secondaire 98 sur lequel sont montés les éléments de l'ensemble d'alimentation de bande depuis le rouleau de stockage 14 jusqu'au guide-bande 36. Le chariot 98 est mobile en translation longitudinale par rapport au chariot 96 sous l'action d'un moteur (non représenté) afin d'assurer un positionnement précis de la bande 12 dans la direction longitudinale. Le pivotement du chariot intermédiaire permet une rotation autour de l'axe A de la bande 12 amenée au rouleau applicateur pour effectuer un rattrappage d'un manque de parallélisme entre l'axe de la virole et la passerelle à l'endroit où est positionnée la machine (de manière à réaliser un drapage exactement circonférentiel), ou pour effectuer un drapage hélicoîdal. L'entraînement de la virole 10 en rotation autour de son axe X est assuré par une roue 76 (figure 2) agissant sur la paroi externe de la virole par friction ou par engrenage avec une coronne dentée solidaire de la virole. Une dynamo tachymétrique 78 est entraînée par friction avec la paroi interne de la virole 10 afin de fournir un signal représentant la vitesse linéaire de défilement de la surface sur laquelle la machine applique la spire en cours de formation. Le fonctionnement de la machine décrite ci-avant est le suivant. Au début du drapage, la bande de caoutchouc 12 est tirée du rouleau de stockage 14, le séparateur 16 étant amené sur le rouleau 18. La bande 12 est amenée jusqu'au rouleau applicateur 50. Le détecteur en "C" 84 est amené sur la lisière de la bande 12, la caméra 80 étant inhibée (figure 3A). Le détecteur en "C" 84 et la caméra 80 sont solidarisés en translation le long de L'axe X de la virole, un décalage de l'un par rapport à l'autre suivant l'axe X étant réglable depuis la valeur O jusqu a une limite prédéterminée. Le chariot primaire est alors déplacé de manière à amener la caméra sur un repère tel qu'un relief circulaire 11 à la paroi interne de la virole 10 (figure 3B). Le rouleau applicateur 50 est ensuite appliqué contre la paroi interne de la virole 10 et le drapage peut commencer en entraînant la virole en rotation autour de son axe. Au cours du drapage, la caméra 80 reste positionnée sur son repère 11 (figure 3C). La position longitudinale de celui-ci est déterminée automatiquement par analyse de L'image produite par la caméra (traitement d'image permettant de détecter la ligne que constitue L'image du repère 11). Lorsque la distance du bord de la bande 12 amenée au rouleau applicateur par rapport à la référence 11 varie, cette variation est détectée par le détecteur en "C" 84 afin de commander le déplacement longitudinal du chariot secondaire 98 pour ramener le bord de la bande 12 dans sa position correcte. L'alimentation de la bande 12 est commandée en fonction de la vitesse de rotation de la virole, et de manière que la bande 12 parvienne au rouleau applicateur à l'état non tendu. Le signal produit par la dynamo tachymétrique 78, représentant la vitesse linéaire de défilement de la surface sur laquelle la spire est drapée, est utilisé pour commander le moteur du rouleau d'entraînement amont 20 et celui du rouleau d'entraîne- ment aval 32. La bande de caoutchouc 12 stockée sur le rouleau 14 est en Légère extension en raison du retrait du caoutchouc cru après calandrage. Il est par conséquent préférable de relaxer la bande 12. Cette relaxation est produite entre les rouleaux d'entraînement 20 et 32, au moyen du détecteur de mou 30. A cet effet, la vitesse du rouleau d'entraînement amont 20 est corrigée automatiquement en fonction du signal du détecteur 30, de manière à maintenir la bande non tendue sur son trajet entre les rouleaux 20 et 32. Au niveau du rouleau applicateur 50, la bande 12 est comprimée et, par conséquent, est mise en légère extension. La vitesse de la bande 12 est de ce fait un petit peu inférieure à celle de la virole 10 et convient d'être corrigée. A cet effet, le signal du détecteur de "mou" 40 est utilisé pour modidier automatiquement les vitesses des rouleaux d'entraînement 20 et 32. Le chauffage de la bande 12 immédiatement avant son application permet l'adhérisation de celle-ci sur la paroi de la virole 10. Un agent tackifiant peut être préalablement déposé sur cette paroi. Après application de la bande 12, le rouleau à picots 68 et le rouleau de compactage 72, qui sont appliqués contre la bande 12, provoquent le percement et l'écrasement d'éventuelles bulles d'air entre la bande 12 et la paroi de la virole 10. Au début et à la fin du drapage d'une circonférence, le dispositif de découpe Longitudinale 60 est actionné afin de couper les extrémités de la bande de façon régulière. Après drapage d'une spire circonférentielle, la spire suivante est drapée de façon similaire. Il est possible d'utiliser une des deux lisières de la première spire drapée comme repère pour la caméra 80. On peut choisir la lisière opposée à celle contre laquelle la nouvelle spire est appliquée (figure 3D), ou bien, de préférence, la lisière sur laquelle vient s'appuyer La spire en cours d'application (le décalage entre la caméra 80 et le détecteur en "C" 84 étant alors nul). Lors du drapage des spires suivantes, ce principe est conservé : le repère utilisé est une lisière de la spire précédente sur laquelle vient s'appuyer la bande en cours de drapage. Il est possible d'effectuer un drapage de spires circonférentielles avec un recouvrement de leurs bords adjacents. Le dispositif de découpe circonférentielle 64 est alors utilisé pour réaliser une découpe au niveau du recouvrement. Après élimination de la partie découpée, les bords adjacents des deux spires sont réunis et appliqués contre la virole par pression exercée au moyen du rouleau applicateur et/ou du rouleau de compactage. On a envisagé ci-avant un drapage circonférentiel. La machine décrite permet aussi de réaliser un drapage hélicoîdal. A cet effet, le chariot intermédiaire est déplacé en rotation autour de l'axe A pour amener la bande 12 de façon inclinée par rapport à la direction circonférentielle. Le repérage de position de la bande en direction X est effectué en utilisant la référence constituée par la lisière de la spire précédente. Il pourra encore être prévu une possibilité de faire pivoter le rouleau applicateur autour d'un axe perpendiculaire aux axes X et A. De la sorte, L'axe du rouleau 50 peut être amené dans une position inclinée par rapport à l'axe X, de manière à pouvoir appliquer la bande sur une surface tronconique. Revendications 1. Machine de drapage mécanisé pour former un revêtement de caoutchouc sur la paroi interne d'une virole par bobinage d'une bande de caoutchouc, comportant - un dispositif (50) d'application d'une bande de caoutchouc (12) sur la paroi interne de la virole (10), - un dispositif d'alimentation destiné à amener la bande de caoutchouc au dispositif d'application, - des moyens d'entraînement en rotation (76) pour entraîner la virole en rotation autour de son axe relativement au dispositif d'application et au dispositif d'alimentation, et - des moyens de déplacement en translation pour déplacer le dispositif d'application et le dispositif d'alimentation relativement à la virole dans la direction longitudinale de celle-ci, caractérisée en ce que - des moyens (30, 40) de détection de tension de bande sont disposés sur le trajet de la bande (12) en amont du dispositif d'application (50), le dispositif d'alimentation réagissant aux moyens de détection de tension de bande pour amener au dispositif d'application une bande à l'état non tendu, et - des moyens de détection de position (80, 84) sont agencés pour détecter une position de référence sur la paroi interne de la virole et la position du bord de la bande amenée au dispositif d'application, les moyens de déplacement en translation réagissant aux moyens de détection de position pour guider la bande afin de l'appliquer à l'emplacement voulu sur la paroi interne de la virole. 2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend : - un chariot primaire (90) mobile suivant un chemin de guidage (94) sensiblement parallèle à L'axe de la virole, à l'intérieur de celle-ci, et - un chariot secondaire (98) supporté par le chariot primaire, portant le dispositif d'alimentation et mobile en translation par rapport au chariot primaire en direction longitudinale, - les moyens de déplacement en translation comprenant un premier moyen de déplacement agissant sur le chariot primaire pour déplacer celui-ci le long du chemin de guidage, et un deuxième moyen de déplacement agissant sur le chariot secondaire, pour déplacer celui-ci par rapport au chariot primaire en réponse aux moyens de détection de position de bande. 3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un chariot intermédiaire (96) portant le chariot secondaire (98) et supporté par le chariot primaire (90), le chariot intermédiaire pouvant pivoter par rapport au chariot primaire autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à la paroi interne de la virole à l'emplacement où la bande est appliquée. 4. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens de détection de position comportent une caméra (80) destinée à former une image d'une position de référence sur la paroi interne de la virole. 5. Machine selon L'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la position de référence est formée par le bord d'une spire précédemment appliquée. 6. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les moyens de détection de tension de bande sont constitués par au moins un détecteur (30, 40) de relâchement de la bande. 7. Machine selon L'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un support de rouleau de stockage (14) d'une bande de caoutchouc calandré (12) bobinée sur elle-même. 8. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend un rouleau à picots perforants (68) disposé en aval du dispositif d'application (50) et destiné àperforer des bulles d'air éventuellement emprisonnées sous une partie de bande de caoutchouc qui vient d'être appliquée contre la paroi de la virole. 9. Machine selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend un rouleau compacteur (72) disposé en aval du rouleau à picots (68), à proximité de celui-ci. 10. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif (60) de découpe transversale de bande destiné à permettre la découpe de la bande (12) après application de celle-ci. 11. Machine selon L'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (56) de chauffage destinés à permettre le chauffage de la bande (12) immédiatement avant son application sur la face interne de la virole.