Brevet FR2900363A1 — publié le 20071102

Sous-ensemble d'une tête de drapage de pré-imprégné à système déviateur L'invention concerne une tête de nappage ou de drapage d'une nappe de fibres sur un moule, et plus particulièrement le sous-ensemble aval de celle-ci. Il est connu, par exemple par le document US 4842684, de déposer automatiquement sur un moule ou outillage de dépose, grâce à un robot muni d'une tête de drapage, un ruban ou une nappe de fibres pour la fabrication de pièces diverses telles que des ailes d'avion, à partir d'un ruban composite constitué d'éléments de fibres (carbone, verre, Kevlar , etc.) encollées, par imprégnation d'une résine thermodurcissable ou thermo-plastique, et supportées sur un ruban de support en papier ou en film plastique. Le ruban composite est dévidé d'une bobine pour passer sur la tête de drapage où le ruban de fibres préimprégnées est séparé du ruban de support, ce dernier étant renvoyé sur un mandrin d'enroulement, tandis que le préimprégné est appliqué sur le moule ou les couches précédentes déjà déposées, par un organe de compactage constitué généralement d'un rouleau ou un sabot applicateur lié à la tête de drapage. Pour assurer au mieux le guidage du préimprégné, la séparation du préimprégné et de son support doit se faire le plus près possible du rouleau de dépose de la tête de drapage, disposé transversalement au ruban. De plus, la tête de drapage doit être mobile selon plusieurs axes (généralement cinq axes) de manière à s'adapter aux formes de plus en plus complexes des pièces à réaliser selon cette technique. Compte tenu des formes des pièces réalisées, et notamment de leurs bords, il convient non seulement de déposer des tronçons de ruban pleine largeur , à quatre cotés, mais également des tronçons de formes diverses, obtenus par découpe complexe du ruban. Pour les découpes traversantes de formes simples, on utilise un processus de dépose monophase qui comprend la découpe in situ des bandes à déposer et leur dépose immédiate par la même machine. Un couteau mécanique ou à ultrasons coupe le ruban préimprégné directement sur son papier support sans couper ce dernier qui sera réenroulé sur le mandrin après pelage. Pour les bandes à découper de forme complexe, on utilise un procédé biphase, selon lequel la découpe se fait en amont dans le procédé, avec une première machine spécialisée et où les tronçons successifs prédécoupés sont disposés sur un ruban de support ou entre deux protecteurs et enroulés sur une cassette installée sur la tête de drapage. La Demanderesse a déjà mis au point une machine de nappage à tête double, comme montré dans le document FR 05 07 159, dont chacun des deux ensembles de dépose peut être utilisé alternativement lors d'un cycle de dépose. Ces deux ensembles peuvent par exemple correspondre à des processus de dépose différents ou à des largeurs de bandes différentes (usuellement de 50 à 300 mm). On peut ainsi avoir sur la double tête, en autres combinaisons possibles : - monophase 300 mm et biphase 150 mm biphase 150 mm et biphase 50 mm biphase 150 mm et monophase 150 mm. Monophase 150mm et monophase 300mm Une machine à tête double réduit les temps de 30 fabrication. Dans une autre invention de la Demanderesse, montrée dans le document FR 05 12 556, il a été proposé de doter la double tête de la machine de drapage d'un ensemble de compactage commun aux deux ensembles de 35 dépose et situé entre eux deux. Cet ensemble de compactage unique et commun est capable de compacter toutes les largeurs de bandes utilisées sur ces têtes, sans démontage. La dépose des rubans préimprégnés par la tête, qu'elle soit simple ou double et de type monophase, biphase, se fait sur un outillage de forme plus ou moins complexe. Dans le cas habituel où la tête est mobile sur 5 axes (X, Y, Z, C, A), l'angle d'arrivée du préimprégné par rapport à l'horizontale est fixe. Il en résulte que l'angle entre l'outillage et l'arrivée du pré-imprégné peut être plus ou mois important suivant la complexité de la surface de l'outillage. Plus cet angle est important, plus la découpe est contrainte par le rouleau de dépose, ce qui peut induire des défauts de positionnement des rubans, en particulier lorsque ceux-ci présentent un profil avant en pointe. La présente invention a pour but d'améliorer encore la qualité de la dépose d'une machine de drapage, notamment dans le cas des formes d'outillages complexes. L'invention atteint son but grâce à un sous-ensemble d'une tête de drapage pour la dépose sur un outillage de dépose d'un pré-imprégné amené au sous-ensemble sur un support en bande, le sous-ensemble comportant en aval un organe de dépose et de compactage de pré-imprégné, et à proximité en amont de cet organe, un séparateur pour séparer le pré-imprégné de son support en bande, caractérisé par un dispositif déviateur escamotable placé entre le séparateur et l'organe de compactage, moyennant quoi on peut modifier l'angle d'amenée du pré-imprégné par rapport à l'outillage de dépose. On peut ainsi modifier et en particulier réduire en cas de nécessité l'angle de dépose. Grâce à cette disposition, on maîtrise l'angle d'arrivée du pré-imprégné autrement qu'en adaptant un 6e axe pour la machine, ce qui représenterait une solution généralement plus compliquée et coûteuse. Avantageusement, le dispositif déviateur comporte au moins un rouleau déviateur disposé sur la trajectoire du préimprégné entre le séparateur et l'organe de compactage, de manière à pouvoir casser cette trajectoire initialement rectiligne en deux tronçons, dont le second a l'angle d'arrivée désiré par rapport à l'outillage de dépose. Avantageusement, le dispositif déviateur comporte une paire de rouleaux déviateurs associés, entre lesquels passe le préimprégné, ce qui permet de pousser le pré-imprégné vers sa trajectoire déviée et de le ramener vers sa trajectoire normale. Avantageusement, le dispositif déviateur comporte au moins un volet d'accompagnement de trajectoire du pré-imprégné pour le soutenir entre deux points d'appui. De préférence, il s'agit d'un volet disposé en aval du rouleau déviateur, entre celui-ci et l'organe de dépose. Il est aussi recommandé de placer un volet en aval du séparateur. L'un et l'autre volets sont escamotables pour accompagner la trajectoire déviée ou non déviée du pré-imprégné. Avantageusement, le dispositif déviateur est monté de manière articulée. Il est par exemple déplaçable par l'effet d'un système de manoeuvre, par exemple à vérin ou à vis, et fonctionnant en tout ou rien ou en proportionnel. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, en référence aux dessins annexés sur lesquels : -les figures 1, 2 et 3 sont trois vues schématiques montrant le principe du système dans trois configurations différentes par rapport au plan de 35 l'outillage, respectivement horizontal, montant et descendant, le système étant pour ces deux derniers cas en position respectivement relevée et abaissée. - les figures 4 et 5 représentent de manière plus détaillée la partie basse d'un exemple de réalisation d'un sous-ensemble de tête de montage selon l'invention, en position respectivement relevée et abaissée. - les figures 6 et 7 représentent de manière plus détaillée encore les volets escamotables de la tête en position respectivement relevée et escamotée. Pour la description générale d'une tête de nappage, on renvoie aux documents cités. La tête de nappage est montée sur un dispositif de support, mobile selon différents axes, en bas d'une poutre suspendue verticalement à un portique mobile au-dessus de l'outillage de dépose (ceci est l'orientation la plus habituelle, mais il va de soi que l'invention s'applique à une tête placée dans n'importe quelle orientation). La tête comporte au moins un ensemble de dépose de bandes qui comprend une cassette ou une bobine à partir de laquelle est déroulé le ruban composite, qui passe ensuite sur un dévidoir et arrive dans un dispositif prolongé par un plateau ; dans ce dispositif, le film séparateur est séparé et renvoyé sur une bobine. Le ou les films de support sont, eux aussi, renvoyés au niveau de séparateurs vers l'arrière sur un ou deux mandrins d'e:nroulage, de sorte que seule la bande préimprégnée nue s'avance jusqu'au point de dépose défini par un rouleau de dépose d'un dispositif de compactage. Les figures 1 à 3 représentent l'extrémité aval d'un dispositif de dépose conforme à l'invention dans trois configurations. Elles montrent l'outillage de dépose, représenté ici par un plan 10 (la forme de l'outillage est généralement plus complexe, mais peut être représentée en première approximation par un plan à l'échelle locale, au moins pour de grandes parties de l'outillage) ; au-dessus de l'outillage 10, la tête de dépose qui se dirige dans le sens de la flèche 11 vient déposer le pré-imprégné nu 12 délivré dans le sens de la flèche 13 par des moyens non représentés en amont, la pré-imprégné 12 étant appuyé sur l'outillage de dépose 10 par le rouleau de dépose 14. Dans une tête classique, le pré-imprégné 12 suit, entre le poste amont où il a été séparé de son support par le séparateur 17 et le rouleau de dépose 14, une trajectoire sensiblement rectiligne, qui fait un certain angle Al, par exemple 40 , avec l'outillage de dépose 10 représenté horizontalement. Pour que la pose du pré-imprégné soit correcte, il faut que l'angle Al ne dépasse pas une certaine valeur dépendant des conditions de dépose. S'il est facile de choisir et conserver cet angle pour un outillage 10 de forme simple, il n'en est plus de même pour un outillage de forme complexe qui va donc présenter des formes montantes et des formes descendantes (dans le sens de la flèche 11, c'est-à-dire du déplacement de la tête). Dans le premier cas (figure 2), l'angle A2 est plus petit que l'angle Al, ce qui n'entraîne pas de soucis pour la dépose. En revanche, dans le second cas (figure 3), l'angle théorique A3 entre la trajectoire théorique du préimprégné et l'outillage de dépose est plus grand que Al et peut atteindre une valeur qui n'assure plus la meilleure qualité de dépose du préimprégné. Selon l'invention, on place, juste en amont du rouleau de dépose 14, un système 20 mobile de déviation permettant de dévier le ruban afin de réduire l'angle de dépose réel A'3 et le ramener à une valeur acceptable. Ce système 20 peut comprendre des rouleaux déviateurs 21 et un volet d'accompagnement 22, les uns et les autres étant escamotables entre une position relevée (figure 2) où ils ne déplacent pas la trajectoire d'arrivée du préimprégne 12 et une position descendue où ils cassent la trajectoire du pré-imprégné 12 pour parvenir à un angle de dépose tolérable. L'activation du système est définie par la pente de d'outillage 10 au point d'accostage de début de dépose. Il peut fonctionner : -en mode tout ou rien , selon que l'angle détecté est supérieur ou inférieur à un angle limite de 10 déclenchement du système, le système pouvant revenir à la normale (état relevé) après le drapage de tout ou partie de la pointe de la découpe. -en mode proportionnel, afin de garder en permanence un angle constant entre l'arrivée du pré-15 imprégné et l'outillage de dépose. Naturellement, il est avantageux de capter à l'avance le profil de l'outillage de dépose de manière à pouvoir relever rapidement le système déviateur à l'approche d'un relief. 20 Les figures 4 à 7 illustrent un mode particulier de réalisation de la partie aval du sous-ensemble de la tête de drapage. Les figures montrent le rouleau de dépose 14 monté sur un support 15 lié à la machine de drapage, le rouleau étant en général mobile selon cinq 25 axes comme il a été dit. Le pré-imprégné supporté arrive par un dispositif incliné 16 en aval duquel se trouve le séparateur 17 du support du pré-imprégné. Le système déviateur 20 comporte d'une part un jeu de rouleaux déviateurs 21 encadrant la trajectoire du 30 préimprégné nu entre le séparateur 17 et le rouleau de dépose 14, et d'autre part deux volets d'accompagnement 22 et 23 du pré-imprégné nu disposés respectivement juste en aval des rouleaux déviateurs 21 et juste en aval du séparateur 17. Les rouleaux 21 et le volet 22 35 sont: montés sur un dispositif articulé 24 susceptible de pivoter sur un axe confondu avec l'axe du rouleau 14 ou voisin de celui-ci. Le dispositif 24 est guidé par un jeu de lumières 26 et de plots de guidage 27 et il est déplacé par l'action d'un vérin articulé 28 dont la tige 29 est articulée à son extrémité sur le dispositif 24. Le volet 23 est articulé sur ou près de l'axe du rouleau séparateur 17 et son extrémité est solidaire d'une bielle coudée 30 dont une autre extrémité est guidée dans une lumière 31 du dispositif articulé 24. L'ensemble de ces moyens permet de définir au moins deux positions respectivement relevée et abaissée : en position relevée (figures 4 et 6), le pré-imprégné nu voyage sensiblement en ligne droite entre le rouleau séparateur 17, le long du volet 23, entre les rouleaux déviateurs 21, et le long du volet déviateur terminal 22 pour arriver au plus près du rouleau de dépose 14. Lorsqu'on actionne le vérin 28 pour passer en position descendue, le dispositif 24 bascule et entraîne, via la bielle 30, le premier volet 23 dans une position abaissée, et abaisse aussi les deux rouleaux déviateurs 22 suivis du volet 22 qui accompagne le pré-imprégné jusqu'à proximité immédiate du rouleau de dépose. Dans cette position, la trajectoire du pré-imprégnée est cassée en deux parties rectilignes, d'une part entre le rouleau séparateur 17 et les rouleaux déviateurs 21 et d'autre part entre les rouleaux déviateurs et le rouleau de dépose 14. Sur chacune de ces deux parties, le pré-imprégné est accompagné par un volet 23 ou 22 le long de son trajet. L'invention s'applique aussi bien à une tête monophase qu'à une tête biphase avec prédécoupe du pré-imprégné. REVENDICATIONS 1) Sous-ensemble d'une tête de drapage pour la dépose sur un outillage de dépose (10) d'un pré-imprégné (12) amené au sous-ensemble sur un support en bande, le sous-ensemble comportant en aval un organe (14) de dépose et de compactage de pré- imprégné, et à proximité en amont de cet organe, un séparateur (17) pour séparer le pré-imprégné (12) de son support en bande, caractérisé par un dispositif déviateur escamotable (20) placé entre le séparateur (17) et l'organe de compactage (14), moyennant quoi on peut modifier l'angle d'amenée du pré-imprégné (12) par rapport à l'outillage de dépose (10). 2) Sous-ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif déviateur (20) comporte au moins un rouleau déviateur (21) disposé sur la trajectoire du préimprégné (12) entre le séparateur (17) et l'organe de compactage (14). 3) Sous-ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif déviateur (20) comporte une paire de rouleaux déviateurs associés (21). 4) Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif déviateur (20) comporte au moins un volet (22, 23) d'accompagnement de trajectoire du pré-imprégné. 5) Sous-ensemble selon la revendication 4, caractériséen ce que le dispositif déviateur (20) comporte un volet (22) disposé en aval du rouleau déviateur (21). 6) Sous-ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif déviateur (20) comporte un volet (23) disposé en aval du séparateur (17). 7) Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le dispositif déviateur (2) est montée de manière articulée. 8) Sous-ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif déviateur (20) est déplaçable par l'effet d'un système de manoeuvre (28).