Brevet FR2777221A1 — publié le 19991015

La présente invention concerne une installation de fabrication de pièces de structure en matière thermoplasti- que renforcée de fibres notamment pour véhicule automobile. On connait déjà du document FR-A-2 734 199, une ins- tallation de ce type qui comporte: - des moyens de production en continu d'une pâte d'un mélange de matière thermoplastique renforcée de fibres, recevant en entrée, d'une part, la matière thermoplastique, et d'autre part, les fibres de renfort, - des moyens d'accumulation et de stockage tempo- raire de pâte produite, et - des moyens de prélèvement de pâte dans les moyens d'accumulation et de stockage temporaire et d'introduction de cette pâte prélevée dans un moule de formation de la pièce. Dans cette installation, les moyens de prélèvement et d'introduction de pâte comprennent des moyens thermorégu- lés en forme de seringue comportant au moins un orifice de chargement/déchargement de pâte, portés par des moyens de manutention et déplaçables entre une première position de chargement de pâte dans laquelle l'orifice de charge- ment/déchargement de pâte des moyens en forme de seringue est en regard de la sortie des moyens d'accumulation et de stockage temporaire de pâte, pour permettre un transfert de pâte de ces moyens d'accumulation et de stockage temporaire dans les moyens en forme de seringue et une seconde position d'introduction de la pâte chargée dans ces moyens, dans le moule de formation de la pièce. On conçoit alors que dans cette installation, les moyens en forme de seringue sont adaptés d'une part, pour prélever de la pâte dans les moyens d'accumulation et de stockage et d'autre part, pour introduire de la pâte dans le moule. D'une façon générale, les fibres de renfort se pré- sentent sous la forme de fibres prédécoupées à une longueur déterminée et disposées dans des moyens de stockage corres- pondants associés à la machine et dont une sortie est reliée à des moyens d'introduction d'une quantité déterminée de fi- bres dans cette machine. On conçoit cependant que cette structure présente un certain nombre d'inconvénients. En effet, de tels moyens de stockage présentent un encombrement relativement important et les fibres prédécou- pées sont difficiles à manipuler. De plus, le contrôle de la quantité de fibres intro- duites dans la machine est extrêmement délicat. Enfin, les caractéristiques des fibres pouvant va- rier en fonction des approvisionnements, il est alors néces- saire de modifier les conditions d'alimentation de la ma- chine en fibres, de même que les conditions de fonctionne- ment de celle-ci, ce qui s'avère également relativement dif- ficile à mettre en oeuvre. Le but de l'invention est donc de résoudre ces pro- blèmes. A cet effet, l'invention a pour objet une installa- tion de fabrication de pièces de structure en matière ther- moplastique renforcée de fibres notamment pour véhicule au- tomobile, comportant: - des moyens de production en continu d'une pâte d'un mélange de matière thermoplastique renforcée de fibres, recevant en entrée, d'une part, la matière thermoplastique, et d'autre part, les fibres de renfort, - des moyens d'accumulation et de stockage tempo- raire de pâte produite, et - des moyens de prélèvement de pâte dans les moyens d'accumulation et de stockage temporaire et d'introduction de cette pâte prélevée dans un moule de formation de la pièce, ces moyens comprenant des moyens thermorégulés en forme de seringue, comportant au moins un orifice de charge- ment/déchargement de pâte, portés par des moyens de manuten- tion et déplaçables entre une première position de charge- ment de pâte dans laquelle l'orifice de charge- ment/déchargement de pâte des moyens en forme de seringue est en regard de la sortie des moyens d'accumulation et de stockage temporaire de pâte, pour permettre un transfert de pâte de ces moyens d'accumulation et de stockage temporaire dans les moyens en forme de seringue et une seconde position d'introduction de la pâte chargée dans ces moyens, dans le moule de formation de la pièce, caractérisée en ce que l'en- trée des fibres de renfort des moyens de production en con- tinu est associée à un dispositif d'alimentation en fibres comportant des moyens de stockage des fibres sous une forme continue et des moyens d'introduction de celles-ci dans la machine, dont le fonctionnement est contrôlé pour réguler le débit des fibres introduites dans la machine. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la des- cription qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.l représente un schéma synoptique illus- trant un premier exemple de réalisation d'un dispositif d'alimentation en fibres entrant dans la constitution d'une installation selon l'invention; - la Fig.2 représente un schéma synoptique illus- trant un second exemple de réalisation d'un dispositif d'alimentation en fibres entrant dans la constitution d'une installation selon l'invention; - la Fig.3 représente un schéma synoptique illus- trant un troisième exemple de réalisation d'un dispositif d'alimentation en fibres entrant dans la constitution d'une installation selon l'invention; et - la Fig.4 représente un schéma synoptique illus- trant un exemple de réalisation d'une installation selon l'invention. On reconnaît en effet sur la figure 1, un dispositif d'alimentation en fibres de renfort d'une machine de produc- tion en continu d'une pâte d'un mélange de matière thermo- plastique renforcée de fibres. Cette machine de production est désignée par la ré- férence générale 1 sur cette figure et comporte par exemple une machine d'extrusion thermorégulée, de type classique. Cette machine comporte alors une entrée adaptée pour recevoir les fibres de renfort, cette entrée étant désignée par la référence générale 2 et étant associée par exemple à une trémie d'alimentation désignée par la référence générale 3. Le système d'alimentation en fibres de cette machine est désigné par la référence générale 4 sur cette figure et comporte par exemple des moyens de stockage de fibres sous une forme continue, ces moyens étant désignés par la réfé- rence générale 5 et des moyens d'introduction 6 de celles-ci dans la machine, dont le fonctionnement est contrôlé pour réguler le débit de fibres introduites dans la machine. En fait, les fibres qui se présentent sous une forme continue, peuvent par exemple être constituées par un ou plusieurs fils de fibres ou une ou plusieurs bandes de fi- bres stockées par exemple sur une bobine, comme la bobine désignée par la référence générale 7 sur cette figure 1. Dans ce cas, l'introduction de ces fibres sous forme continue dans la machine, est assurée par des moyens de gui- dage comprenant par exemple différents rouleaux de guidage tels que les rouleaux désignés par les références générales 8 et 9 sur cette figure, permettant d'introduire les fibres sous forme continue directement dans la machine comme cela est illustré. Ces moyens de guidage tels que les rouleaux 8 et 9 sont alors associés à des moyens de contrôle du défilement des fibres sous forme continue, ces moyens de contrôle com- portant par exemple des moyens d'accélération/freinage de la rotation de ces rouleaux pour réguler le débit des fibres introduites dans la machine. Cette régulation peut par exemple être assurée par une unité de traitement d'informations désignée par la réfé- rence générale 10 sur cette figure, associée par exemple à des moyens 11 de pesée de la bobine 7 de stockage des fibres sous forme continue. On conçoit alors que dans ce cas, la régulation du débit de fibres introduites dans la machine est assurée à partir de la variation de poids de la bobine 7 de stockage des fibres. Dans l'exemple de réalisation représenté sur la fi- gure 2, des numéros de référence identiques ou analogues dé- signent des pièces identiques ou analogues à celles repré- sentées sur la figure 1. C'est ainsi que l'on reconnait sur cette figure 2, la machine de production en continu de pâte 1, l'entrée 2 des fibres de celle-ci, la trémie 3, le système d'alimenta- tion 4, les moyens de stockage 5, les moyens d'introduction 6, la bobine de stockage de fibres sous forme continue 7, l'unité de traitement d'informations 10 et les moyens de pe- sée 11. Dans cet exemple de réalisation, les moyens d'intro- duction 6 comprennent également deux rouleaux qui sont dési- gnés sur cette figure par les références 8a et 9a respecti- vement, ces rouleaux étant en fait des rouleaux de découpe des fibres sous forme continue prélevées sur la bobine 7, en tronçons de fibres de longueurs déterminées, adaptés pour être introduits dans la machine 1. Dans ce cas également, le fonctionnement de ces rou- leaux 8a et 9a est contrôlé par l'unité de traitement d'in- formations 10. Cette structure permet alors également non seule- ment, de contrôler le débit de fibres introduites dans la machine, mais également de déterminer la longueur des tron- çons de fibres découpés en choisissant par exemple des rou- leaux de découpe adaptés. On a représenté sur la figure 3, une variante de réalisation de ce dispositif sur laquelle des numéros de ré- férence identiques ou analogues désignent des pièces identi- ques ou analogues à celles utilisées sur la figure 2. C'est ainsi que l'on reconnait sur cette figure 3, la machine d'extrusion 1, son entrée 2 d'alimentation en fi- bres, la trémie 3, et les différents moyens d'alimentation 4 décrits précédemment comportant par exemple les rouleaux de découpe 8a et 9a. Cependant, dans cet exemple de réalisation, les fi- bres découpées par ces rouleaux 8a et 9a, ne sont pas intro- duites directement dans la machine d'extrusion, mais sont disposées sur des moyens de transport désignés par la réfé- rence générale 12, comportant par exemple un tapis convoyeur s'étendant entre les rouleaux et l'entrée de la machine d'extrusion pour transporter les fibres coupées. Ces moyens de transport peuvent alors être associés a des moyens de traitement physico-chimique des fibres, tels que ceux désignés par la référence générale 13 sur cette fi- gure. Ces moyens peuvent par exemple être disposés au- dessus des moyens de transport et comporter par exemple des moyens de chauffage de ces fibres, des moyens de contrôle de l'hygrométrie de celles-ci ou encore des moyens de dépôt sur ces fibres d'un agent d'imprégnation, etc... On conçoit en effet que différents traitements phy- sico-chimiques peuvent être appliqués sur ces fibres lors- qu'elles circulent entre les moyens de découpe et la machine d'extrusion pour en améliorer les caractéristiques et faci- liter leur mélange à la matière thermoplastique dans la ma- chine d'extrusion. On notera également que dans cet exemple de réalisa- tion, le fonctionnement des moyens de découpe tels que les rouleaux 8a et 9a des fibres, peuvent être régulés par l'unité de traitement d'informations 10 à partir de moyens de pesée 11 de la bobine de stockage des fibres et/ou de moyens de pesée associés aux moyens de transport des fibres, comportant par exemple un capteur 14 associé à ceux-ci. Il va de soi bien entendu que d'autres modes de réa- lisation encore d'un tel dispositif peuvent être envisagés. On a représenté sur la figure 4, un exemple de réa- lisation d'une installation selon l'invention. Comme cela a été indiqué précédemment, cette instal- lation comporte la machine de production en continu de pâte désignée par la référence générale 1, avec son entrée de fi- bres 2, associée à la trémie 3, et au-dessus de laquelle est prévu par exemple un système d'alimentation en fibres de cette machine, tel que le système désigné par la référence générale 4 sur cette figure. La machine de production en continu comporte égale- ment une autre entrée désignée par la référence générale 15 associée également par exemple à une autre trémie désignée par la référence générale 16, permettant l'introduction dans cette machine de la matière thermoplastique. En sortie de cette machine de production 1, la pâte du mélange de matière thermoplastique renforcée de fibres, passe dans une filière, par exemple 17, de sortie de celle- ci et est reçue dans des moyens 18 d'accumulation et de stockage temporaire de pâte produite. La sortie de ces moyens 18 d'accumulation et de stockage temporaire de pâte produite est associée par exem- ple à un obturateur désigné par la référence générale 19, cette sortie étant adaptée pour être accouplée à des moyens de prélèvement de pate dans ces moyens d'accumulation et de stockage temporaire et d'introduction de cette pate prélevée dans un moule de formation de la pièce. Comme cela a été décrit dans le document mentionné précédemment, ces moyens de prélèvement et d'introduction de pate, qui sont désignés par la référence générale 20 sur cette figure 4, comportent par exemple des moyens thermoré- gulés en forme de seringue, désignés par la référence géné- rale 21, portés par des moyens de manutention désignés par la référence générale 22 et qui sont donc déplaçables par ces moyens entre une première position de chargement de pate, dans laquelle un orifice de chargement/déchargement de pâte, par exemple 23, de ces moyens en forme de seringue 21, est en regard de la sortie des moyens d'accumulation et de stockage temporaire de pate 18, pour permettre un transfert de pâte de ces moyens d'accumulation et de stockage tempo- raire dans les moyens en forme de seringue 21 et une seconde position de déchargement de cette pate dans un moule 25 de formation de la pièce. Différents procédés et moyens d'introduction de cette pate dans le moule peuvent être envisagés. Il va de soi bien entendu que différents modes de réalisation de l'installation peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1. Installation de fabrication de pièces de struc- ture en matière thermoplastique renforcée de fibres notam- ment pour véhicule automobile, comportant: - des moyens (1) de production en continu d'une pâte d'un mélange de matière thermoplastique renforcée de fibres, recevant en entrée, d'une part, la matière thermoplastique, et d'autre part, les fibres de renfort, - des moyens (18) d'accumulation et de stockage tem- poraire de pâte produite, et - des moyens (20) de prélèvement de pate dans les moyens (18) d'accumulation et de stockage temporaire et d'introduction de cette pate prélevée dans un moule (25) de formation de la pièce, ces moyens comprenant des moyens thermorégulés (21) en forme de seringue, comportant au moins un orifice de chargement/déchargement (23) de pate, portés par des moyens de manutention (22) et déplaçables entre une première position de chargement de pate dans laquelle l'ori- fice (23) de chargement/déchargement de pate des moyens en forme de seringue (21) est en regard de la sortie des moyens (18) d'accumulation et de stockage temporaire de pate, pour permettre un transfert de pate de ces moyens d'accumulation et de stockage temporaire dans les moyens en forme de serin- gue et une seconde position d'introduction de la pate char- gée dans ces moyens, dans le moule (25) de formation de la pièce, caractérisée en ce que l'entrée (2) des fibres de renfort des moyens de production en continu (1) est associée à un dispositif (4) d'alimentation en fibres comportant des moyens (5) de stockage des fibres sous une forme continue et des moyens (6) d'introduction de celles-ci dans la machine, dont le fonctionnement est contrôlé pour réguler le débit des fibres introduites dans la machine. 2. Installation selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que les fibres se présentent sous la forme d'un fil. 3. Installation selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que les fibres se présentent sous la forme d'une bande. 4. Installation selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce que les moyens de stockage comprennent au moins une bobine (7). 5. Installation selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce que les moyens d'in- troduction (6) des fibres dans la machine (1) comportent des moyens (8,9) de guidage des fibres sous forme continue di- rectement dans la machine et associés à des moyens (10,11) de contrôle du défilement de celles-ci. 6. Installation selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisée en ce que les moyens d'introduc- tion (6) des fibres dans la machine comportent des moyens (8a,9a) de découpe des fibres sous forme continue, en tron- cons de fibres, avant leur introduction dans la machine (1), associés à des moyens (10,11,14) de contrôle du défilement de celles-ci. 7. Installation selon la revendication 6, caractéri- sée en ce que les moyens de découpe (8a,9a) sont associés à des moyens (12) de transport des fibres, s'étendant entre ceux-ci et la machine. 8. Installation selon la revendication 7, caractéri- sée en ce que les moyens de transport (12) sont associés à des moyens (13) de traitement physico-chimique des fibres. 9. Installation selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce que le fonctionne- ment des moyens d'introduction (6) est régulé par une unité de traitement d'informations (10) associée à des moyens (11,14) de détermination de la quantité de fibres introdui- tes dans la machine.