Brevet FR2913413A1 — publié le 20080912

Domaine technique La présente invention concerne l'application de bandes de fibres synthétiques, au moyen de machines d'enrubannage, sur des surfaces ou des outils avec la géométrie de pièces à fabriquer, et notamment l'application de bandes de fibres individuelles, au moyen d'une tête d'application d'une multiplicité de bandes en même temps, à partir de bobines d'alimentation respectives, en proposant une jointeuse pour réaliser automatiquement la jonction entre la bande provenant d'une bobine qui se termine et la bande provenant d'une nouvelle bobine d'alimentation. État de la technique L'industrie de fabrication de pièces formées de fibres synthétiques, comme de la fibre de carbone ou de la fibre de verre, s'applique à produire des pièces de plus en plus grandes et dans des quantités de plus en plus importantes, ce qui exige d'adapter la productivité des machines d'enrubannage avec lesquelles est appliqué le matériau en fibre. C'est pour cela qu'ont été développées des machines équipées de têtes d'application qui réalisent l'application simultanée de multiples bandes de fibres, en formant des bandes d'application qui réduisent le nombre de passes nécessaire et, par conséquent, le temps de fabrication des pièces, solutionnant ainsi les limites conditionnées par une faible vitesse d'application. L'amélioration des performances des têtes d'application des bandes de fibres a fait que certains aspects, comme le système d'alimentation des bandes de fibres, joue un rôle important dans le comportement global des machines d'enrubannage, et ce principalement pour les motifs suivants - En supprimant le goulot d'étranglement principal des machines d'enrubannage, qui permettait de distribuer le matériau à appliquer, d'autres facteurs limitant la productivité apparaissent alors, comme les temps d'arrêt nécessaires pour recharger les bobines de ruban au fur et à mesure qu'elles se terminent. -1- -2 - La haute productivité de la tête requiert des vitesses élevées, des accélérations et une dynamique, en général, dans l'approvisionnement en bandes de fibres, de manière à ce que l'alimentation soit capable de fournir le matériau dans les conditions et au rythme que demande la tête d'application, en maintenant le contrôle de la tension requise dans l'application. - En recherchant une productivité optimale pour chaque application, la largeur de la bande d'application est souvent grande, ce qui exige des précautions et critères de conception plus stricts que ceux habituellement utilisés pour la manipulation de bandes plus étroites. Jusqu'à présent, le remplacement des bobines d'alimentation sur les têtes des machines d'application des bandes de fibres s'effectuait en arrêtant la machine et en réalisant la jonction des bandes de la bobine terminée et de la nouvelle bobine d'alimentation, manuellement, puisqu'il n'existait pas de jointeuses automatiques dans ce domaine des fibres synthétiques. Or, sur une machine à hautes performances, il peut s'avérer nécessaire de changer les bobines toutes les cinq ou dix minutes, chaque changement de bobine exigeant, par un procédé manuel, un temps d'arrêt de la machine du même ordre, ce qui suppose des temps d'inactivité qui limitent considérablement la productivité des machines. Objet de l'invention Selon la présente invention, il est proposé une jointeuse automatique pour la jonction des bandes de fibres, laquelle permet de supprimer pratiquement le temps d'arrêt pour le remplacement des bobines d'alimentation des bandes de fibres dans les machines d'application desdites bandes. La jointeuse préconisée détermine un passage de circulation des bandes de fibres, défini par des poulies qui déterminent deux parcours d'arrivée au passage de circulation dans des positions en face à face, avec sur -3 les côtés du parcours de passage par la jointeuse deux modules susceptibles d'effectuer un mouvement d'approche et d'écartement par rapport à la zone centrale par laquelle passent les bandes de fibres, chacun de ces modules étant muni de dispositifs chauffants, de dispositifs de coupe et de dispositifs de prise de l'extrémité des bandes de fibre. Ladite disposition permet à la bande de fibres alimentant le processus d'application de passer librement à travers la jointeuse et de préparer, sans interrompre ladite alimentation, la bande de fibres d'une nouvelle bobine d'alimentation en position d'attente, de manière à ce que, quand se termine la bobine de la bande de fibres en cours d'alimentation, la jointeuse réalise automatiquement la jonction de la bande de fibres de la bobine en attente avec la bande de fibres de la bobine qui se termine, ladite jonction s'effectuant dans un temps très court (2 secondes environ), ce qui fait que l'arrêt de la machine pour faire ceci n'a pratiquement aucune répercussion sur la productivité. Le processus de jonction des bandes de fibres dans ladite opération de jonction indiquée s'effectue par un positionnement en contact mutuel des bandes de fibres à joindre, en exerçant une pression sur la jonction et par un apport en chaleur, ce qui s'effectue par le rapprochement des deux modules mobiles de la jointeuse, entre lesquels s'établit la prise des bandes de fibres avec une pression contrôlée, tandis qu'en même temps, les dispositifs chauffants de ces mêmes modules fournissent la chaleur nécessaire pour activer la résine des bandes de fibres afin que celles-ci se collent entre elles. Dans cette opération de jonction, les dispositifs de coupe du module situé sur le côté de la bande de fibres provenant de la bobine terminée réalisent en plus la coupe de ladite bande de fibres pour la séparer de la partie en excès de ladite bande, de telle sorte que, quand les modules s'écartent à nouveau, l'alimentation de la bande de fibres continue avec l'alimentation de la nouvelle bobine, avec pratiquement aucune incidence de la jonction sur l'applicatiorn. - 4 - Sur les parties frontales des modules, entre lesquels s'effectue la prise des bandes de fibres à assembler, il a été prévu des configurations à emboîtement mutuel, grâce à un logement sur un des modules et à une partie saillante sur l'autre module, de telle sorte que, lorsqu'est exercée la pression de jonction des bandes de fibres, l'ensemble de celles-ci se trouve dans l'emboîtement, évitant ainsi d'altérer la largeur sous l'effet de la pression afin de maintenir les conditions idéales pour l'application, puisqu'il est, pour cela, essentiel que la largeur de l'ensemble de la bande de fibres fournie soit uniforme. Les parcours d'arrivée des bandes de fibres vers le passage de circulation par la jointeuse sont déterminés par des poulies basculantes, lesquelles guident les bandes de fibres en absorbant les oscillations pour le dévidage desdites bandes sur les bobines correspondantes. 15 Avec la jointeuse préconisée, la jonction des bandes de fibres s'effectue en plus avec un chevauchement des bandes de fibres de l'ordre de 50 millimètres, ce qui s'inscrit dans les spécifications requises de 25 millimètres à 125 millimètres de chevauchement, pour que la jonction soit suffisamment 20 résistante et puisse s'adapter à la courbure de passage par les poulies de conduite sans altérer l'alimentation vers l'application. Pour toutes ces raisons, ladite tête objet de l'invention présente des caractéristiques vraiment avantageuses, qui lui confèrent une autonomie et un 25 caractère préférentiel pour la jonction des bandes de fibres dans les processus de fabrication de pièces par enrubannage avec lesdites bandes. Description des figures 30 La figure 1 montre une perspective de l'ensemble structurel de la jointeuse objet de l'invention. La figure 2 est une perspective agrandie d'une des parties de la jointeuse, avec les éléments du module mobile correspondant en vue éclatée 10 2913413 - 5 - La figure 3 est une perspective agrandie de l'autre partie de la jointeuse, avec le module mobile correspondant monté. La figure 4 montre une perspective de la jointeuse en processus d'alimentation d'une bande de fibres à partir d'une bobine d'alimentation et avec la bande de fibres provenant d'une autre bobine en processus de préparation d'attente. La figure 5 est une perspective similaire à la précédente, avec une 10 bobine disposée en situation d'attente et la bobine en cours d'alimentation qui arrive à son terme. La figure 6 montre la disposition de la jointeuse au moment de la jonction entre les bandes de fibres de la bobine terminée et de la nouvelle 15 bobine qui était en attente. La figure 7 montre la disposition de la jointeuse au moment de l'ouverture, après la jonction des bandes de fibres, pour poursuivre l'alimentation à partir de la nouvelle bobine. Les figures 8A, 8B et 8C montrent schématiquement une séquence du processus de jonction des deux bandes de fibres à l'aide des modules mobiles de la jointeuse. 25 Description détaillée de l'invention L'objet de l'invention concerne une jointeuse destinée à réaliser automatiquement la jonction de bandes de fibres dans des processus de fabrication de pièces par enrubannage au moyen de l'application desdites 30 bandes de fibres, afin d'établir la continuité de l'alimentation des bandes de fibres vers les processus d'application, par la jonction de la bande de fibres provenant d'une bobine d'alimentation qui arrive à sa fin, la bande de fibres d'une nouvelle bobine poursuivant l'alimentation. 20 La jointeuse préconisée comprend, structurellement, un châssis (1) sur lequel sont montées des poulies (2) conduisant les bandes de fibres dans un passage de circulation vers le processus d'application de celles-ci. Le parcours des bandes de fibres vers le passage de circulation à travers la jointeuse est établi à partir de deux directions d'alimentation, pour le parcours de passage de chacune des bandes de fibres (3, 3') provenant des bobines d'alimentation respectives (4, 4') qui peuvent être disposées de manière indépendante sur chacun des axes (5, 5'). i0 A l'entrée du parcours des bandes de fibres (3, 3') dans la jointeuse, à partir des deux directions d'alimentation, sont disposées deux poulies d'entrée (2.1) basculantes, lesquelles permettent d'absorber les oscillations d'orientation des bandes de fibres (3, 3') à leur arrivée pour l'alimentation 15 depuis les bobines (4, 4') correspondantes, du fait du dévidage, de manière à ce que lesdites oscillations de l'orientation d'arrivée n'affecte pas le passage de circulation des bandes de fibres (3, 3') par la jointeuse. Des deux côtés dudit passage de circulation des bandes de fibres (3, 20 3') par la jointeuse, sont disposés deux modules (6, 6'), lesquels sont montés au moyen de patins correspondants (7, 7') sur une glissière (8), dotée d'actionneurs de déplacement (9, 9') qui permettent d'agir de façon indépendante sur le mouvement desdits modules (6, 6'), de rapprochement et d'éloignement par rapport à la zone de passage des bandes de fibres (3, 3'). 25 Les actionneurs (9, 9 ) peuvent être, à cet effet, de type pneumatique, magnétique, mécanique, etc. Chacun des modules (6, 6') est muni de dispositifs chauffants, constitués d'une ou de plusieurs résistances électriques (10) logées à 30 proximité de la partie frontale orientée vers la zone de passage des bandes de fibres (3, 3'), et de dispositifs de coupe, constitués d'une lame (11) susceptible de sortir par ladite partie frontale orientée vers la zone de passage des bandes de fibres (3, 3') et disposant d'un actionneur de déplacement (12) vers l'avant et vers l'arrière. 35 _7_ Au niveau de la partie médiane, sous la zone de passage des bandes de fibres (3, 3'), est disposé un bloc (13), lequel présente sur sa partie supérieure des plans sur lesquels sont susceptibles de reposer les modules (6, 6'), des contre-bouterolles élastiques (14) étant disposées sur ces plans du bloc (13), sur lesquelles tombent les lames (11) des modules (6, 6'), dans la position de ceux-ci contre lesdits plans du bloc (13). Pour ajuster la position du bloc (13), afin que les modules (6, 6') appuient adéquatement sur les plans supérieurs de celui-ci, ledit bloc (13) est susceptible de se déplacer verticalement grâce à un vernier (15) qui permet de le situer à la hauteur adéquate. Ainsi, grâce à la jointeuse, il est possible d'établir le passage d'une bande de fibres (3) provenant d'une bobine d'alimentation (4) et dirigée vers l'application, de telle sorte que, tant que ladite bande de fibres (3) est en phase d'alimentation, il est possible d'incorporer une autre bobine (4') et de préparer la bande de fibres (3') de celle-ci dans une position d'attente, sur le module (6') du même côté, comme le montre la figure 4, pour réaliser, une fois la bobine (4) terminée, la jonction de la bande de fibres (3) avec la bande de fibres (3') en attente, afin de poursuivre l'alimentation vers l'application à partir de la nouvelle bobine (4'). Pour la préparation en attente de la bande de fibres (3, 3') correspondante, les modules (6, 6') sont munis d'un loquet (16), intégré de manière réglable dans un support (17), basculant sur une base (18), de manière à ce que, avec ledit loquet (16), il soit possible de capturer dans le module correspondant (6, 6'), par une action manuelle, l'extrémité de la bande de fibres (3, 3') à mettre en attente. Quand la bande de fibres (3, 3') disposée en attente est prise dans cette disposition par le loquet (16) correspondant, le module (6, 6 correspondant se déplace et va s'appuyer contre le bloc (13), ce qui fait que la bande de fibres (3, 3') disposée en attente est parfaitement fixée dans cette position, comme représenté sur la figure 5. 2913413 -8 Dans ces conditions, quand arrive la fin de la bobine (4) fournissant la bande de fibres (3) qui est envoyée vers le processus d'application, le module (6) qui se trouve sur le côté de cette bande de fibres (3) se déplace vers le module (6') dans lequel est préparée la bande de fibres (3') en attente, les 5 deux bandes de fibres (3 et 3') étant prises entre les deux modules, comme représenté sur la figure 6. Lors du rapprochement des modules (6, 6'), la base (18) du loquet (16) de chacun d'eux agit avec une proéminence frontale-latérale (18.1) sur le io loquet (16) de l'autre en le faisant basculer tout en le soulevant légèrement, ce qui fait que les bandes de fibres (3, 3') se libèrent totalement de l'action desdits loquets (16), ce qui permet ainsi d'obtenir un contact parfait entre lesdites bandes de fibres (3, 3'). 15 La prise des bandes de fibres (3, 3') entre les modules (6, 6 ) s'effectue avec une pression contrôlée (de l'ordre de 2 bars) et, en même temps, les résistances (10) des modules (6, 6') chauffent (à environ 50 C) la zone de prise, activant ainsi la résine des bandes de fibres (3, 3') de manière à ce que lesdites bandes de fibres (3, 3') adhèrent entre elles. 20 Pendant l'action de la prise, il se produit également un déplacement vers l'avant de la lame (11) du module (6) disposé du côté de la bande de fibres (3) de la bobine (4) terminée, provoquant la coupe de l'excédent de ladite bande de fibres (3) contre la contre-bouterolle élastique (14) 25 correspondante au ras de la jonction avec la nouvelle bande de fibres (3'). Pendant ce processus de jonction des bandes de fibres (3, 3'), la machine est arrêtée mais, du fait de la brièveté (environ 2 secondes) de l'opération de jonction, il n'y a aucune répercussion significative sur la 30 productivité. Néanmoins, pour éviter les arrêts d'alimentation vers le processus d'application des bandes de fibres, il est prévu la possibilité d'intégrer après la jointeuse une solution de stockage pour approvisionner, à partir de ce stockage, le processus d'application pendant la jonction des bandes de fibres en remplacement des bobines d'alimentation qui se terminent - 9 - Une fois réalisée la jonction entre les bandes de fibres (3, 3'), les modules (6, 6') s'écartent, libérant ainsi la jonction de manière à ce que l'alimentation vers le processus d'application continue avec la bande de fibres (3') provenant de la nouvelle bobine (4'), comme représenté sur la figure 7. A cet instant, il est possible de retirer l'excédent de la bande de fibres (3) terminée et de procéder à la mise en place d'une nouvelle bobine sur l'axe (5), afin de préparer la bande de fibres de celle-ci en position d'attente sur le module (6), pour un changement postérieur de la bobine d'alimentation quand la bobine (4') se terminera. A la sortie de la jointeuse, est en plus installé un dispositif (19) permettant de régler la tension de la bande de fibres (3, 3') qui sort vers le processus d'application, pour maintenir cette tension constante, en maintenant ainsi les conditions appropriées pour l'application. Ces conditions de conformité pour l'application exigent également que la largeur de la bande de fibres qui est appliquée soit constante, les modules (6, 6') de la jointeuse possédant à cet effet, sur leurs faces frontales opposées, des configurations à emboîtement mutuel, un module (6) possédant, par exemple, une partie saillante (20) et l'autre module (6') un logement (21) correspondant, en conformité avec la largeur des bandes de fibres (3, 3') et dans la direction de celles-ci. De ce fait, lors de la réalisation des jonctions, les bandes de fibres (3, 3') se compriment entre lesdites configurations (20 et 21), comme indiqué dans la séquence des figures 8A, 8B et 8C, de manière à ce que lors de l'opération de jonction, la zone de jonction des bandes de fibres (3, 3') s'emboîte dans le logement (21) permettant d'éviter, du fait de la pression exercée pour la jonction, que se produise une déformation du matériau vers les côtés, la jonction conservant, par conséquent, la même largeur que les bandes de fibres (3, 3') assemblées au point de jonction. REVENDICATIONS 1.- Jointeuse de bandes de fibres pour machines à enrubannage, du type comprenant deux ensembles mobiles disposés face à face, entre lesquels peut avoir lieu la prise d'une bande de fibres (3) qui alimente le processus d'application et d'une bande de fibres (3') destinée à poursuivre l'alimentation quand la première bande de fibres (3) se termine, caractérisée en ce que les ensembles mobiles de prise des bandes de fibres (3, 3') à joindre possèdent chacun un module (6, 6') pouvant se déplacer le long d'une glissière (8) au io moyen d'actionneurs linéaires (9) respectifs, chacun desdits modules (6, 6') intégrant des dispositifs chauffants (10) à proximité de la partie faisant face à la zone de passage des bandes de fibres (3, 3'), une lame de coupe (11) susceptible d'agir vers l'avant et vers l'arrière dans ladite zone de passage des bandes de fibres (3, 3') et un loquet (16) qui permet de maintenir l'extrémité 15 de la bande de fibres (3') destinée à être jointe à la bande de fibres (3) qui alimente le processus d'application, tandis que dans la zone médiane est disposé un bloc (13) qui présente sur sa partie supérieure des plans sur lesquels sont susceptibles de reposer les modules (6, 6'), étant ajoutées sur lesdits plans des contre-bouterolles élastiques (14) sur lesquelles tombent les 20 lames (11) des modules (6, 6'). 2.- Jointeuse de bandes de fibres pour machines à enrubannage, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bloc (13) est susceptible de se déplacer verticalement grâce à un vernier (15), pour régler sa position afin de 25 permettre l'appui des modules (6, 6') sur les plans supérieurs dudit bloc. 3.- Jointeuse de bandes de fibres pour machines à enrubannage, selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le loquet (16) des modules (6, 6') est intégré de manière réglable sur un support (17) qui est basculant sur 30 une base (18), ladite base (18) possédant une proéminence frontale-latérale (18.1) agissant sur le loquet (16) du module (6, 6') opposé, quand lesdits modules (6, 6') se ferment en se rapprochant l'un de l'autre, pour la mise en place desdits loquets (16) en position haute inactive pendant cette fermeture de rapprochement des modules (6, 6').-11- 4.- Jointeuse de bandes de fibres pour machines à enrubannage, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les modules (6, 6') possèdent des configurations réciproques d'emboîtement, à savoir une partie saillante (20) sur l'un et un logement (21) correspondant sur l'autre, configurations entre lesquelles sont prises les bandes de fibres (3, 3') lors de l'opération de jonction de celles-ci de sorte que l'emboîtement de l'ensemble dans le logement (21) pendant l'opération de jonction empêche le matériau de se déformer vers les côtés. 5.- Jointeuse de bandes de fibres pour machines à enrubannage, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que dans la conduite des bandes de fibres (3, 3') vers le passage par la zone comprise entre les modules (6, 6'), sont disposées des poulies basculantes (2.1), lesquelles absorbent les oscillations desdites bandes de fibres (3, 3') dans l'orientation d'arrivée suite au dévidage des bobines d'alimentation correspondantes.