Brevet FR2729977A1 — publié le 19960802

"Procédé d'adaptation du pas d'une aiguilleteuse, et aiguilleteuse mettant en oeuvre ce procédé" DESCRIPTION La présente invention concerne un procédé pour adapter le pas d'avance d'une aiguilleteuse. Elle vise également une aiguilleteuse mettant en oeuvre ce procédé. Une aiguilleteuse a pour fonction de consolider mécaniquement une nappe de fibres issues d'un étaleurnappeur ou de tout autre système et passant entre deux plaques d'acier perforées appelées respectivement table et débourreur. Cette nappe de fibres est traversée par des aiguilles disposées sur un support généralement désigné par le terme de planche à aiguilles. La table se trouve en vis à vis de la planche à aiguilles qui est animée d'un mouvement alternatif. Les aiguilles pénètrent successivement dans le débourreur, dans la nappe de fibres et dans la table, puis effectuent un trajet inverse sur une période d'aiguilletage au cours de laquelle la nappe de fibres se déplace d'une distance appelée pas d'avance. On constate en pratique que la qualité du matériau aiguilleté dépend de plusieurs facteurs: - le pas d'avance de la nappe de fibres, - la fréquence d'aiguilletage, de frappe ou d'impact, et - l'implantation des aiguilles au sein de la planche. Or, la souplesse d'utilisation d'une aiguilleteuse est liée à la possibilité de fonctionner à des régimes différents sans produire de marquage régulier ou irrégulier des aiguilles sur le produit fini en sortie d'aiguilletage. Un client utilisateur d'une aiguilleteuse souhaite ainsi pouvoir disposer d'une gamme de pas d'avance suffisamment large pour pouvoir utiliser son aiguilleteuse pour des matériaux différents, des épaisseurs de nappes différentes et des produits finis différents, sans devoir entreprendre à chaque fois une opération de changement d'implantation d'aiguilles, cette opération étant relativement longue et coûteuse car elle implique un changement de table et de débourreur. Dans les aiguilleteuses actuelles, pour chaque régime de fonctionnement, un opérateur entre une consigne de pas d'avance déterminée en fonction de considérations généralement empiriques et ne prenant pas en compte les configurations particulières d'implantation des aiguilles sur les planches. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé d'adaptation du pas d'avance qui permette de tirer au mieux parti d'une configuration d'implantation d'aiguilles, pour des conditions de fonctionnement variables. Suivant l'invention, il est proposé un procédé pour adapter le pas d'avance d'une aiguilleteuse comprenant des moyens pour supporter un ensemble d'aiguilles, des moyens pour déplacer ces moyens de support de sorte que les aiguilles pénètrent alternativement selon une fréquence d'impact variable dans une nappe de fibres déplacée avec une vitesse d'avance variable dans un plan sensiblement perpendiculaire au déplacement des moyens de support, deux points d'impact successifs d'une meme aiguille étant distants de ce pas d'avance, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:: - acquisition préalable de données caractéristiques de l'implantation des aiguilles sur les moyens de support et de paramètres de fonctionnement de 1 aiguilleteuse, - saisie d'une consigne de pas d'avance choisie pour le fonctionnement de cette aiguilleteuse, - détermination d'un pas d'avance optimal correspondant à une optimisation relative d'un critère local d'uniformité et le plus proche de la consigne de pas d'avance, et - réglage du pas d'avance de l'aiguilleteuse sur le pas d'avance optimal. Ainsi, avec le procédé selon l'invention, il devient possible de réaliser une auto-adaptation du pas d'avance de façon à tirer au mieux parti de l'implantation des aiguilles. Cette auto-adaptation est rendue possible par la connaissance de la variation d'un critère local d'uniformité en fonction du pas d'avance. On peut ainsi prévoir de fournir avec les logiciels principaux de contrôle-commande de l'aiguilleteuse un logiciel supplémentaire ayant pour fonction de commander l'adaptation automatique du pas d'avance. Dans une version préférée du procédé selon l'invention, celui-ci comprend en outre une étape de visualisation de la courbe d'évolution du critère local d'uniformité en fonction du pas d'avance, la consigne de pas d'avance étant positionnée sur cette courbe. Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé une aiguilleteuse comprenant des moyens pour supporter un ensemble d'aiguilles, des moyens pour déplacer ces moyens de support de sorte que les aiguilles pénètrent alternativement selon une fréquence d'impact variable dans une nappe de fibres déplacée avec une vitesse d'avance variable dans un plan sensiblement orthogonal à la direction de déplacement des moyens de support, deux points d'impact successifs d'une meme aiguille étant distants d'un pas d'avance, cette aiguilleteuse étant caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens pour adapter le pas d'avance par rapport à une valeur de consigne de pas d'avance de sorte que le critère local d'uniformité présente un optimum relatif. Dans une aiguilleteuse selon l'invention, l'implantation des aiguilles sur les moyens de support est de préférence préalablement déterminée de façon que les points d'impact sur une nappe soient répartis le plus uniformément possible pour une gamme donnée de pas d'avance prévue pour cette aiguilleteuse. La présente invention conduit ainsi à une aiguilleteuse conçue pour pouvoir fonctionner dans les meilleures conditions d'uniformité du produit dans une gamme de pas d'avance imposée par le client, sans nécessiter d'interventions mécaniques lourdes. Ainsi, le mérite de cette invention est également de résoudre le problème d'une utilisation à différents pas d'avance en proposant une implantation optimale des aiguilles sur les planches pour une gamme donnée de pas d'avance. En proposant de porter l'effort sur la conception de la planche à aiguilles qui est faite une bonne fois pour toute, on évite ainsi de devoir mettre en oeuvre des procédés complexes d'asservissement qui induiraient des problèmes de réglage et de maintenance. L'implantation optimale des aiguilles est avantageusement obtenue par optimisation d'un critère global d'uniformité portant sur un ensemble de pas d'avance effectifs. Ce critère global d'uniformité est alors un outil d'aide à la conception faisant appel à des critères géométriques, textiles et statistiques. On peut également avantageusement prévoir que l'aiguilleteuse comprenne en outre des moyens pour visualiser l'évolution du critère local d'uniformité en fonction du pas d'avance compris à l'intérieur d'une gamme donnée de pas d'avance et des caractéristiques effectives d'implantation des aiguilles sur les moyens de support de cette aiguilleteuse. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaitront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 représente de façon très schématique une aiguilleteuse; - la figure 2 est une vue en perspective d'une planche à aiguilles dont l'implantation des aiguilles est à optimiser; - les figures 3A et 3B représentent des courbes donnant l'évolution d'un critère local d'uniformité en fonction du pas d'avance, respectivement sans et avec optimisation de l'implantation des aiguilles; - la figure 4 illustre la fonction d'auto-adaptation mise en oeuvre dans le procédé selon l'invention; - la figure 5 représente les étapes principales du procédé selon l'invention, au stade de la réalisation d'une planche à aiguilles; et - la figure 6 représente les étapes principales du procédé selon l'invention , au stade de la conduite de l'aiguilleteuse. On va maintenant décrire une aiguilleteuse selon l'invention en même temps que le procédé d'autoadaptation mis en oeuvre pour cette aiguilleteuse. Une aiguilleteuse 1 comprend, en référence à la figure 1, un ensemble d'aiguilles 100 fixées sur une planche de support 11. Cette planche de support 11, appelée dans la suite planche à aiguilles, est fixée à une poutre 10 reliée mécaniquement à un dispositif bielle-manivelle 2 qui procure à la planche à aiguilles Il un mouvement alternatif perpendiculaire à un dispositif constitué de deux plaques d'acier perforées appelées respectivement table 3 pour la plaque inférieure, et débourreur 4 pour la plaque supérieure. Une nappe de fibres 5, issue par exemple d'un étaleurnappeur ou de tout autre système, est mise en mouvement entre la table 4 et le débourreur 3 par des dispositifs complémentaires 6 permettant de réguler les flux entrant et sortant avec ou sans étirage. Les aiguilles 100 pénètrent alternativement dans l'ensemble constitué par le débourreur 3, la nappe de fibres S et la table 4 à une fréquence d'impact réglable, tandis que la nappe de fibres 5 est entrainée à une vitesse d'avance réglable V. On définit le pas d'avance P par la distance séparant deux points d'impact successifs d'une même aiguille sur la nappe de fibres. La planche à aiguilles 11, représentée en figure 2, est généralement de forme rectangulaire et comporte un ensemble de trous 23 dans lesquels sont insérées des aiguilles présentant généralement des têtes ou talons venant s'appuyer sur la face supérieure de cette planche. La planche 11 peut être également munie de deux rebords latéraux 20, 21 sur lesquels vient s'appliquer une poutre mobile (non représentée). Les trous sont percés dans la planche à aiguilles 11 en respectant un motif d'implantation 24 de largeur ou pas de perçage Q de dimension pouvant être quelconque. La planche 11 peut être caractérisée par les paramètres suivants - sa largeur L, - sa profondeur PR, - le pas d'avance P de la nappe de fibres (en mm), - la largeur Q du motif de perçage, - le nombre n d'aiguilles par mètre de largeur de planche, - la densité D d'aiguilletage (en coups/cm2) avec D=n/ (l0.P) On optimise l'implantation des aiguilles de planches d'une aiguilleteuse en prenant en compte les demandes spécifiques de l'utilisateur de cette aiguilleteuse, et en fonction essentiellement de la profondeur PR, du nombre d'aiguilles n et de la gamme de pas d'avance effectivement utilisés par cet utilisateur. En pratique, un logiciel d'optimisation d'implantation recherche la meilleure configuration à partir de plusieurs critères - un critère local d'uniformité de répartition des impacts pour un pas d'avance donné, - un critère global d'uniformité de répartition des impacts pour l'ensemble des pas choisis. En référence à la figure 3, à partir de paramètres d'aiguilletage PA dépendant essentiellement des demandes de l'utilisateur et des caractéristiques géométriques de la planche, on met en oeuvre un algorithme d'optimisation OI utilisant des critères CR tels que des critères locaux d'uniformité et le critère global d'uniformité C. On calcule une première implantation qui est ensuite améliorée en vue d'obtenir une optimisation du critère global d'uniformité C, par exemple une minimisation de ce critère global.Ceci conduit à la détermination d'une implantation optimale 10. Il est alors très utile de prévoir d'une part, une étape CQ pour fournir une courbe de qualité 50 représentant la variation du critère local d'uniformité CL en fonction du pas d'avance P, et d'autre part, une étape RI pour fournir une image 51 du résultat prévisible des impacts pour chaque pas d'avance. On peut en pratique fournir au futur utilisateur de l'aiguilleteuse, en même temps que les planches à aiguilles, ces courbes de qualité et ces images du résultat prévisible des impacts pour chaque pas d'avance, aussi bien sous la forme de documents imprimés que sous la forme d'informations numériques stockées sur des supports magnétiques ou sur tout autre support équivalent. Avec l'implantation des aiguilles dans les planches selon les motifs d'implantation optimale ainsi obtenus, et la mise en oeuvre de ces planches dans une aiguilleteuse selon l'invention, le mode opératoire de cette aiguilleteuse permet une auto-adaptation du pas d'avance de façon à tirer au mieux parti de l'implantation optimale des aiguilles. Cette autoadaptation est rendue possible par la connaissance de la variation d'un critère local d'uniformité en fonction du pas d'avance. On peut ainsi prévoir de fournir avec les logiciels principaux de contrôle-commande de l'aiguilleteuse un logiciel supplémentaire ayant pour fonction de commander l'adaptation automatique du pas d'avance.Ce logiciel peut intégrer les étape suivantes - saisie et stockage DI de données représentatives de l'implantation effective sur les planches concernées, - visualisation VC sur un écran de contrôle de l'aiguilleteuse d'une courbe 60 d'évolution du critère local d'uniformité CL en fonction du pas d'avance P, et optionnellement, une signalisation des pas non optimaux, - entrée et saisie PA d'une consigne de pas d'avance choisie par l'opérateur de l'aiguilleteuse selon des considérations de contraintes de production (nature du matériau, type de produit final recherché,...), - recherche AA, à partir de la courbe du critère local d'uniformité, de l'optimum relatif le plus proche de la consigne de pas d'avance, ce qui conduit à déterminer un nouveau pas d'avance qui va conduire à une correction par rapport à la consigne.Cette correction peut être effectuée par exemple en modifiant (FI) la fréquence d'impact des aiguilles. Mais elle pourrait également être réalisée en modifiant la vitesse d'avance de la nappe de fibres. Si l'on compare, en référence aux figures 3A et 3B, les courbes de critères locaux d'uniformité CL en fonction du pas d'avance P, qui correspondent respectivement à une implantation classique non optimisée et une implantation optimisée, on observe dans le premier cas la présence, pour certaines valeurs de pas d'avance, de pics de critères d'uniformité indiquant ici une dégradation très sensible de la qualité de surface du produit final et conduisant à prohiber l'utilisation de ces pas d'avance. Dans une aiguilleteuse selon l'invention, l'optimisation de l'implantation des aiguilles conduit à une courbe du critère local d'uniformité beaucoup moins chaotique que dans le premier cas, même s'il subsiste encore une variation du critère local d'uniformité en fonction du pas d'avance. La fonction d'auto-adaptation est alors mise en oeuvre pour corriger une consigne de pas d'avance MP qui correspondrait à un critère local d'uniformité non minima et proposer un pas d'avance effectif BP correspondant à un minimum relatif de ce critère local et le plus proche possible de la consigne de pas d'avance MP. Cette correction du pas d'avance peut être réalisée en pratique en modifiant légèrement la fréquence d'impact ou d'aiguilletage. On pourrait également modifier la vitesse d'avance de la nappe de fibres et maintenir constante la fréquence d'impact. Bien str, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, la présente invention peut s'appliquer à tout type d'aiguilleteuse, par exemple à des aiguilleteuses de type velours. La visualisation des courbes de qualité et des pas non optimaux peut être réalisée par des moyens usuels de visualisation de technologie quelconque. Elle peut en particulier etre réalisée en mettant à contribution les dispositifs existants de contrôle-commande d'une aiguilleteuse. Par ailleurs, le réglage de la fréquence d'impact ou de la vitesse d'avance peut faire appel à des techniques classiques d'automatisme industriel ou à des calculateurs. REVENDICATIONS 1. Procédé pour adapter le pas d'avance (P) d'une aiguilleteuse (1) comprenant des moyens (ll) pour supporter un ensemble d'aiguilles (100), des moyens (2, 10) pour déplacer ces moyens de support (ll) de sorte que les aiguilles (100) pénètrent alternativement selon une fréquence d'impact variable dans une nappe de fibres (5) déplacée avec une vitesse d'avance variable (V) dans un plan sensiblement perpendiculaire au déplacement des moyens de support (11), deux points d'impact successifs d'une meme aiguille étant distants de ce pas d'avance (P), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:: - acquisition préalable (DI) de données caractéristiques de l'implantation des aiguilles (100) sur les moyens de support (11) et de paramètres de fonctionnement de l'aiguilleteuse (1), - saisie (PA) d'une consigne de pas d'avance choisie pour le fonctionnement de cette aiguilleteuse (1), - détermination d'un pas d'avance optimal correspondant à une optimisation relative d'un critère local d'uniformité (CL) et le plus proche de la consigne de pas d'avance, et - réglage de la fréquence d'impact de l'aiguilleteuse (l) correspondant au pas d'avance optimal. 2. Procédé selon la revendication l, caractérisé en ce que qu'il comprend en outre une étape de visualisation de la courbe (60) d'évolution du critère local d'uniformité (CL) en fonction du pas d'avance (P), la consigne de pas d'avance étant positionnée sur cette courbe. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape pour signaliser des pas non optimaux sur la courbe (60) d'évolution du critère local d'uniformité. 4. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape pour visualiser simultanément sur la courbe d'évolution du critère local d'uniformité la consigne de pas d'avance et le pas optimal le plus proche. 5. Aiguilleteuse (1) comprenant des moyens (11) pour supporter un ensemble d'aiguilles (100), des moyens (2, 10) pour déplacer ces moyens de support (11) de sorte que les aiguilles (100) pénètrent alternativement selon une fréquence d'impact variable dans une nappe de fibres (5) déplacée avec une vitesse d'avance variable (V) dans un plan sensiblement perpendiculaire au déplacement des moyens de support (11), deux points d'impact successifs d'une même aiguille étant distants d'un pas d'avance (P), mettant en oeuvre le procédé d'adaptation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens pour adapter le pas d'avance (P) par rapport à une valeur de consigne de pas d'avance de sorte que le critère local d'uniformité (C) présente un optimum relatif. 6. Aiguilleteuse (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens pour visualiser une courbe (60) d'évolution du critère local d'uniformité (CL) en fonction du pas d'avance (P) compris à l'intérieur d'une gamme donnée de pas d'avance et de caractéristiques d'implantation des aiguilles (100) sur les moyens de support (ll) de cette aiguilleteuse (1) 7. Aiguilleteuse (l) selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre des moyens pour calculer et pour visualiser une simulation d'un état de surface (51) de la nappe de fibres tel qu'il serait obtenu en sortie d'aiguilletage pour une implantation et une vitesse d'avance prédéterminées. 8. Aiguilleteuse (1) selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que les moyens de visualisation du critère local d'uniformité (C) en fonction du pas d'avance (P) et les moyens d'adaptation du pas d'avance coopèrent pour fournir une visualisation de la correction du pas d'avance par rapport à une consigne de pas d'avance. 9. Aiguilleteuse (1) selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que l'implantation des aiguilles (100) sur les moyens de support (ll) est préalablement déterminée de façon que les points d'impact sur une nappe soient répartis le plus uniformément possible pour une gamme donnée de pas d'avance prévue pour cette aiguilleteuse (l). 10. Aiguilleteuse (1) selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'une implantation optimale des aiguilles (100) est déterminée en fonction de la gamme donnée de pas d'avance, de caractéristiques géométriques des moyens de support (11) et du nombre d'aiguilles à implanter. 11. Aiguilleteuse (l) selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'implantation optimale est obtenue par optimisation d'un critère global d'uniformité (C) incluant un ensemble de pas d'avance effectifs.