Brevet FR2919517A1 — publié le 20090206

Tête de nappage à trois axes de rotation L'invention concerne une tête de nappage à plusieurs axes de rotation destinée à être portée par un support de tête mobile en translation selon trois 5 axes. 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 nappage, 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 10 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 15 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. Compte tenu des formes des pièces réalisées, et notamment de leurs 20 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 25 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, la Demanderesse a 30 mis au point un procédé biphase, selon lequel la découpe se fait en amont du procédé de dépose proprement dit, avec une première machine spécialisée dans laquelle les tronçons successifs prédécoupés restent disposés sur le ruban de support de préimprégné, les chutes étant évacuées, ou placés entre deux protecteurs et enroulés sur une cassette installée sur la tête de nappage. 35 Pour porter la tête de nappage, qu'elle soit destinée au procédé monophase ou au procédé biphase, il est prévu une machine cartésienne portant les trois axes linéaires au bout de laquelle est montée la tête de nappage, laquelle a généralement deux axes rotatifs. On a représenté en figure 6 un exemple d'une tête de nappage typique du Demandeur dans lequel on voit que la tête 1 comporte un support 2 monté rotatif autour d'un axe vertical au bout d'une pièce de liaison 3 liée au coulant vertical de la machine. Le support 2 comporte deux ailes 4 pourvues de guidages pour un rail courbe 5 supportant le reste de la tête 1 (dispositif de dépose 6, cassettes porte-ruban et de rembobinage 7) et permettant le basculement de la tête selon un axe horizontal et selon un angle de débattement relativement limité (environ 30 de spart et d'autre de la verticale). Une telle tête, bien que d'une masse importante (au- delà de deux tonnes) et d'un encombrement certain, donne satisfaction pour la fabrication de nombreuses pièces aéronautiques. Il apparaît toutefois que son utilisation n'est pas idéale pour le nappage de certaines pièces, par exemple des pièces à forte cintrage (pièces cylindriques avec angle au centre supérieur à 40 ). Le but de l'invention est de proposer une nouvelle conception de tête de nappage qui permette une meilleure polyvalence de la machine de nappage. L'invention atteint son but grâce une tête de nappage pour machine de nappage comportant un support de tête mobile en translation selon trois axes, la tête de nappage disposant de deux liaisons pivotantes selon deux axes et étant destinée à supporter des moyens de stockage de ruban et des moyens de dépose de ruban, caractérisée en ce que la tête de nappage dispose d'une troisième liaison pivotante selon un troisième axe, et en ce que la tête comporte en aval des trois liaisons pivotantes des moyens de montage amovible d'un effecteur interchangeable comportant lesdits moyens de stockage de ruban et lesdits moyens de dépose. Ainsi la machine de nappage munie de sa tête de nappage forme une machine 6 axes permettant une dépose normale à la surface identique en tout point de la pièce à napper. Ce sixième axe est réalisé au niveau de la tête et non par un mouvement de la pièce à napper. L'effecteur est conçu pour permettre son changement automatique et avoir un encombrement réduit qui autorise de napper en concave des pièces de rayon de courbure réduit sans risque d'interférences. De plus ce changement automatique permet d'effectuer le nettoyage de la tête, la maintenance et l'échange des bobines de nappage en temps masqué. Selon une caractéristique très avantageuse de l'invention, les moyens de montage de la tête de nappage sont agencés pour s'associer à deux types d'effecteurs différents pour le procédé monophase ou le procédé biphase, l'effecteur monophase étant capable de déposer de la nappe avec des découpes simples et l'effecteur biphase étant capable de déposer de la nappe prédécoupée et conditionnée. Selon un premier mode de réalisation avantageux de l'invention, la tête de nappage comporte un corps principal doté d'une première liaison pivotante selon un premier axe avec le support de la machine de nappage, le corps principal portant un bras articulé à une extrémité pour former une deuxième liaison pivotante selon un deuxième axe, perpendiculaire audit premier axe ; le bras comporte à son autre extrémité lesdits moyens de montage de l'effecteur reliés au bras par l'intermédiaire d'une troisième liaison pivotante, selon un troisième axe, coaxial avec le bras articulé. Avantageusement, la deuxième liaison pivotante permet un débattement angulaire important, d'environ 90 de part et d'autre de la direction du premier axe rotatif (la verticale dans le cas d'une machine à coulant vertical), ce qui permet de napper des pièces quasi-développables avec une forte courbure, comme par exemple un secteur angulaire d'un cylindre. Selon un second mode de réalisation de l'invention, la tête de nappage comporte un corps principal doté de deux liaisons pivotantes selon des axes perpendiculaires et formant cardan et d'une troisième liaison pivotante, selon un troisième axe orthogonal aux deux premiers destiné à entraîner l'effecteur. Il est avantageusement associé à la machine, à l'intérieur d'un périmètre accessible à la tête, un magasin d'effecteurs permettant la pose et 30 la prise automatique d'effecteurs par la tête de la machine. Il est à noter que dans ce qui précède, on emploie liaison pivotante ou liaison rotative dans un sens large, sans préjuger de l'angle de rotation effectif permis par la liaison, même si dans un sens plus spécialisé, la liaison rotative indique un angle de rotation d'au moins un demi-tour 35 voire d'un tour, et la liaison pivotante un angle de rotation inférieur à un demi-tour. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, en référence aux dessins annexés sur lesquels : -la figure 1. est une vue schématique de face d'une machine de nappage portant une tête de nappage conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 montre en perspective la tête de nappage conforme à l'invention de la figure 1 ; -les figures 3 et 4 montrent en perspective deux types d'effecteurs qui peuvent être utilisés sur la tête de nappage des figures 1 et 2 ; - la figure 5 montre en perspective partiellement éclatée un second mode de réalisation de tête de nappage conforme à l'invention ; - la figure 6 montre en perspective une tête de nappage de l'art antérieur. La figure 1 montre une machine de nappage conforme à l'invention. Elle comporte un portique 10 constitué d'un bâti haut fixe 11 sur lequel une traverse haute 12 peut se déplacer selon un axe X longitudinal (perpendiculaire au plan du dessin). Sur la traverse 12, un chariot 13 coulisse transversalement selon l'axe Y et il supporte en coulissement un coulant 14 qui peut coulisser verticalement selon l'axe Z. Ces dispositions sont classiques et n'ont pas besoin d'être plus amplement décrites. Selon un premier mode de réalisation des trois axes supplémentaires, l'extrémité inférieure du coulant 14 comporte des moyens pour monter de manière rotative autour de l'axe Cl (confondu avec l'axe Z), le corps 21 de la tête de nappage 20. Dans le corps 21 est articulé un bras 22 en pivotement selon l'axe A orthogonal à l'axe C, ce pivotement se faisant de chaque côté sur un angle sensiblement égal à 90 . L'extrémité du bras 22 opposée à son articulation dans le corps 21 comprend des moyens de montage rotatif 23 d'un effecteur de dépose 30, selon un axe de rotation C2 confondu avec l'axe du bras 22. L'effecteur 30 est monté de manière amovible sur les moyens de montage 23 situés à l'extrémité distale du bras 22. Les moyens de montage de l'effecteur permettent un montage et un démontage automatiques de l'effecteur 30, à partir d'un magasin d'effecteurs représenté sur la figure 1 par la référence 40 où l'on voit deux effecteurs 30 disposés en attente sur des supports appropriés du poste de montage. Dans la pratique, le magasin d'effecteurs comporte au moins un poste vide pour pouvoir déposer la tête en cours d'utilisation. Comme on le comprend, l'effecteur 30 monté bénéficie de 6 axes de déplacements, les trois axes cartésiens X, Y, Z et les trois axes de rotation Cl, A, C2. Les rotations sur les axes Cl et C2 sont avantageusement possibles sur des angles très grands, avantageusement de 360 au moins. La rotation selon l'axe A est elle-même possible selon un angle d'au moins 180 (c'est-à-dire au moins 90 de part et d'autre de la position verticale) comme représenté par les positions extrêmes 30' sur la figure 1, ce qui permet de napper des parois proches de la verticale. Selon l'invention, les moyens de montage 23 permettent de monter au moins deux types d'effecteurs 30, les effecteurs 30A et 30B, représentés aux figures 3 et 4, destinés respectivement au procédé monophase et au procédé biphase. Les effecteurs 30A, 30B comportent un bâti supporté par des moyens de montage 31 complémentaires des moyens de montage 23 de la tête 20, grâce auxquels ils sont attachés de manière automatique et amovible à la tête 20. Sur le bâti sont montés les différents organes nécessaires à la dépose de ruban imprégné selon l'un ou l'autre des deux procédés, notamment les moyens de stockage 32 de ruban, les moyens 33 et 34 d'enroulement du ou des supports de ruban, et des moyens 35 de dépose de ruban. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, représenté en figure 6, la tête de nappage 20' comporte un corps principal 21' définissant les trois axes de mouvement de la tête, et un effecteur 30' susceptible d'être attaché au corps 21' par des moyens 31' coopérant avec des moyens de montage rotatif 23' prévus sur le corps 21'. Le corps 21' comporte une chape 24' destinée à être montée à l'extrémité inférieure du coulant 14 et dont les deux bras portent un premier axe A de rotation pour deux côtés opposés d'un cadre 25' dont les deux autres côtés portent un second axe B (orthogonal à A) de rotation pour un bloc 26' de support d'effecteur, qui comporte un troisième axe C (orthogonal à A et B) de rotation pour les moyens de montage rotatif 23' qui coopèrent avec les moyens de montage 31' de l'effecteur 30 `. La chape 24' et le cadre 25' forme donc un montage à la Cardan. Comme dans le précédent mode de réalisation, l'effecteur 30' porte les moyens de stockage de ruban 32', les moyens de rembobinage de support 33' et les moyens de dépose proprement dits 35'. Bien que l'invention ait été illustrée pour une machine à coulant vertical, il va de soi qu'elle s'applique également sur une machine à coulant 5 horizontal. REVENDICATIONS 1) Tête de nappage (20, 20') pour machine de nappage comportant un support (14) de tête mobile en translation selon trois axes (X, Y, Z), la tête de nappage (20, 20') disposant de deux liaisons pivotantes selon deux axes (Cl, A) et étant destinée à supporter des moyens de stockage de ruban et des moyens de dépose de ruban, caractérisée en ce que la tête de nappage (20, 20') dispose d'une troisième liaison pivotante selon un troisième axe (C2 ; C), et en ce que la tête comporte en aval des trois liaisons pivotantes (Cl, A, C2 ; A, B, C) des moyens de montage amovible d'un effecteur interchangeable (30, 30') comportant lesdits moyens de stockage (32, 32') de ruban et lesdits moyens de dépose (35, 35'). 2) Tête de nappage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de montage de la tête de nappage sont agencés pour s'associer à deux types d'effecteurs différents (30A, 30B) pour le procédé monophase ou le procédé biphase. 3) Tête de nappage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un corps principal (21) doté d'une première liaison pivotante selon un premier axe (C 1) avec le support (14) de la machine de nappage, le corps principal (14) portant un bras articulé (22) à une extrémité pour former une deuxième liaison pivotante selon un deuxième axe (A), perpendiculaire audit premier axe (Cl) et en ce que le bras (22) comporte à son autre extrémité lesdits moyens de montage de l'effecteur reliés au bras (22) par l'intermédiaire d'une troisième liaison pivotante, selon un troisième axe (C2), coaxial avec le bras articulé (22). 4) Tête de nappage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un corps principal doté de deux liaisons pivotantes selon des axes perpendiculaires (A, B) et formant cardan et d'une troisième liaison pivotante, selon un troisième axe (C) orthogonal aux deux premiers destiné à entraîner l'effecteur (30').