Brevet FR2919518A1 — publié le 20090206

Dispositif de changement de bobine ou de cassette pour tête de nappage de préimprégné 5 L'invention concerne une tête de nappage de préimprégné destinée à être portée par un support de tête mobile en translation et en rotation selon différents 10 axes, comportant au moins une bobine (ou cassette) de stockage de ruban composite (support + préimprégné) enroulé et au moins une bobine de rembobinage de la partie de support du ruban composite, une fois le préimprégné déposé. Il est connu, par exemple par les documents US 4 842 684, FR 2 888 156 15 et FR 2 894 510, de déposer automatiquement sur un moule ou outillage de dépose, grâce à un robot muni d'une tête de nappage ou de drapage, un ruban ou une nappe de fibres pour la fabrication de pièces diverses telles que des ailes d'avion ou un fuselage, à partir d'un ruban composite constitué d'éléments de fibres (carbone, verre, Kevlar , etc.) encollées, par imprégnation d'une résine 20 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 devant un poste de dépose de la tête de nappage où les découpes de ruban de fibres préimprégnées sont séparées du ruban de support, ce dernier étant renvoyé sur un mandrin d'enroulement, tandis que le préimprégné est appliqué 25 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 bords, il convient non seulement de déposer des tronçons de ruban pleine largeur , à 30 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, la Demanderesse a 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. Dans tous les cas, la tête de nappage embarque au moins une bobine (ou cassette) de stockage d'un ruban composite de support portant le préimprégné, un organe de dépose du préimprégné, des dispositifs de guidage du ruban composite de support portant le préimprégné depuis la bobine jusqu'à l'organe de dépose, et une bobine de rembobinage du ruban de support en aval de l'organe de dépose. Lors du processus de fabrication d'une pièce, notamment aéronautique, par nappage de préimprégné, il est nécessaire de temps à autre de remplacer la bobine de ruban utilisée sur la tête par une autre bobine, soit que la bobine initiale soit vide et qu'il faille en mettre une pleine, soit que le processus impose de changer de type de ruban (par exemple pour une ruban d'une autre largeur ou d'une autre qualité) alors que la bobine n'est pas encore vide. Le processus de changement de bobine impose une immobilisation de la tête. Il a jusque là était essentiellement manuel car il implique un démontage fastidieux de la bobine à changer et le remontage d'une autre bobine, avec les difficultés qu'impose l'enlèvement du ruban qui est déjà engagé dans les dispositifs de guidage et dans la bobine de rembobinage, lorsque la bobine de stockage n'est pas encore vide. Selon une invention de la Demanderesse faisant l'objet d'une autre demande de brevet parallèle, il est prévu de monter la bobine de stockage de ruban, la bobine de rembobinage, les dispositifs de guidage et l'organe de dépose sur un effecteur raccordé de manière amovible à un corps de tête de nappage qui définit en amont tous les axes de rotation nécessaires à la tête, de sorte que pour changer la bobine de ruban, il suffit de d'échanger l'effecteur à changer contre un effecteur préparé à l'avance dans un poste comportant un magasin d'effecteurs. La présente invention a pour objet de trouver une autre solution à ce même problème du changement de bobine. 2919518 J Selon la présente demande, l'objet de l'invention est atteint grâce à un dispositif de changement de divers éléments remplaçables d'une tête de nappage et notamment d'une bobine de stockage de ruban et d'une bobine de rembobinage, le ruban. étant dévidé de la première vers la seconde en passant sur 5 des organes de guidage le long d'un chemin de guidage, ces éléments remplaçables étant disposés selon une certaine configuration sensiblement dans un plan de la tête de nappage, caractérisé en ce que ce dispositif comprend un support auxiliaire présentant une face principale définissant des emplacements de réception desdits éléments remplaçables disposés dans une configuration 10 sensiblement en miroir de la configuration des éléments remplaçables sur la tête de nappage, de telle sorte que lorsque ledit support et la tête sont mis l'un en face de l'autre, on peut faire passer lesdits éléments remplaçables de l'un à l'autre par translation. Ainsi, quand il s'agit de changer les éléments remplaçables de la tête de 15 nappage, on approche la tête et le support auxiliaire l'un en face de l'autre, et on fait passer les éléments remplaçables soit de la tête pleine vers un support auxiliaire vide, soit d'un support auxiliaire plein vers la tête vide, par une simple translation. Celle-ci peut être assistée par des outils venant saisir et/ou supporter les éléments remplaçables, notamment les bobines, par exemple par des mandrins 20 venant saisir le noyau de la bobine et disposés sur le support auxiliaire. Ces outils pour saisir ou supporter peuvent se confondre avec les emplacements de réception située sur le support auxilaire. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le support auxiliaire comprend un chemin de guidage auxiliaire destiné à supporter 25 le ruban dévidé entre la bobine de stockage et la bobine de rembobinage. Ce chemin de guidage auxiliaire est lui-même sensiblement en miroir du chemin de guidage principal de ruban sur la tête de nappage. Avantageusement, le chemin de guidage auxiliaire de ruban comporte des éléments de guidage discrets ajustables sur une petite amplitude de déplacement, celle-ci permettant que les 30 éléments de guidage viennent dans une première position soutenir le ruban dévidé sur la tête de nappage alors qu'il est sur les organes de guidage du chemin de guidage de la tête, puis dans une seconde position écarter légèrement le ruban dévidé des organes de guidage du chemin de guidage de manière à pouvoir déplacer par translation le ruban dévidé sans interférer avec lesdits organes de guidage. Selon un mode de réalisation, ce mouvement d'ajustement des éléments de guidage du support auxiliaire est obtenu en montant les éléments de guidage en excentrement sur des manchons rotatifs. Les éléments de guidage sont avantageusement des tiges montées perpendiculairement à la face principale du support auxiliaire. Ainsi, l'invention offre-t-elle un procédé pour changer les divers éléments remplaçables d'une tête de nappage caractérisé en ce qu'on vient, grâce à un support auxiliaire approchable de la tête de nappage, soutenir l'ensemble desdits éléments remplaçables par des organes de soutien du support auxiliaire disposés sensiblement dans la position et la configuration qu'ils ont sur la tête de nappage, y compris la portion de ruban dévidée entre la bobine de stockage et la bobine de rembobinage. Ces dits organes de soutien sont susceptibles de venir en porte-à-faux prendre position au sein des organes remplaçables de la tête de nappage. Les possibilités d'ajustement de la position desdits organes de soutien leur permettent de saisir ou de libérer les organes remplaçables, et d'écarter ou de rapprocher le trajet de ruban dévidé de son trajet réel dans la tête de nappage. 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 en perspective selon une première direction de la tête de nappage et du support auxiliaire selon l'invention, la tête de nappage étant représentée chargée de ses éléments remplaçables à changer ; -la figure 2 montre les mêmes éléments en perspective selon une direction opposée, la tête de nappage étant encore représentée chargée de ses éléments remplaçables à changer, et le support auxiliaire étant aussi représenté chargé d'une bobine de stockage et d'une bobine de réception ; par ailleurs, la paroi plane du support a été représentée transparente pour laisser voir le mécanisme de déplacement des organes de guidage de ruban. On n'a représenté sur les figures que la partie de tête de nappage qui comporte les éléments remplaçables, sans s'occuper de la partie de la tête qui comporte les axes de rotation. Celle-ci peut être de type conventionnel ou peut être réalisée avec trois axes de rotation comme décrit dans une demande parallèle de la Demanderesse. La tête est portée par une machine se déplaçant selon les trois axes cartésiens X, Y, Z. Ces éléments sont connus en soi et n'ont pas à être décrits en détail. La tête représentée 1 comporte donc un bâti 2 monté par des moyens 3 sur un corps de tête non représenté définissant les axes de rotation, lui-même monté sur une machine de déplacement en X, Y, Z. Le bâti 2 forme une face avant sensiblement verticale dans le plan (on négligera l'épaisseur des divers organes pour parler de plan) de laquelle se trouvent réunis notamment une bobine 4 de stockage de ruban composite, des organes 5 de guidage de ruban, un organe 6 de dépose de préimprégné et une bobine 7 de rembobinage de ruban. La bobine de stockage 4 comporte un moyeu 14 enfilé sur un noyau 8 monté rotatif sur un arbre 9 et stocke des spires de ruban composite de support qui porte le préimprégné. Ce ruban avec son préimprégné est dévidé de la bobine de stockage 4, passe sur les organes de guidage tels que les rouleaux 5 qui définissent un chemin de guidage permettant d'amener le ruban portant le préimprégné jusqu'à l'organe de dépose 6, en passant par divers postes tels que, par exemple, un couteau de découpe 10. Au niveau de l'organe de dépose 6, le préimprégné se détache du ruban de support composite pour être placé sur l'outillage à réaliser, et, en aval de ce poste, le ruban débarrassé des découpes de préimprégné est ré-enroulé sur la bobine de rembobinage 7, en ayant passé éventuellement sur des organes de guidage. La tête comporte naturellement d'autres organes nécessaires à son fonctionnement mais dont la description n'est pas utile pour la compréhension de l'invention. Sur la figure, afin de simplifier la représentation, on n'a pas représenté le ruban dévidé entre la bobine 4, passant sur les rouleaux de guidage 5 et au travers de divers organes jusqu'au poste de dépose 6, puis vers la bobine de rembobinage 7. Néanmoins, il est clair que ce ruban dévidé est présent sur la tête 1 lorsque la bobine 4 n'est pas encore vide et c'est précisément pour pouvoir le soutenir lors du changement des éléments remplaçables de la tête que le support auxiliaire de l'invention a été conçu. Le ruban dévidé est supporté et se déplace le long d'un trajet de guidage défini par les divers organes de guidage (tels que les rouleaux 5) sur lesquels il passe. Ce trajet de guidage va de la bobine 5 de stockage à la bobine 7 de rembobinage. Les rouleaux 5 en particulier permettent par exemple de cintrer le trajet de guidage du ruban entre la sortie de la bobine 4 et l'entrée du couteau ultrasonique 10. Les éléments remplaçables au sens de l'invention sur la tête de nappage 1 sont la bobine de stockage 4 et la bobine de rembobinage 7, avec la portion de ruban dévidé entre elles quand on est dans le cas où la bobine de stockage 4 n'est pas vide. Le support auxiliaire 20 selon l'invention comporte une paroi sensiblement plane et verticale 21 et des éléments de piétement 22 permettant à la paroi 21 de tenir verticalement. La paroi 21 définit une face utile qui va pouvoir être confrontée à la face avant de tête de nappage 1 ; sur cette face utile sont réunis divers emplacements de réception des éléments remplaçables 4 et 7. Ces emplacements sont disposés en miroir de la disposition correspondante des éléments sur la tête de manière que lorsque la tête de nappage 1 et le support auxiliaire 20 sont confrontés face à face et rapprochés, les éléments remplaçables disposés sur l'un puissent facilement être transférés par translation sur l'autre. On voit en particulier que le support 20 peut supporter la bobine de stockage 4 grâce à trois broches 23 disposées en triangle équilatéral. Ces broches 23 sont montées de manière à pouvoir venir s'introduire par translation dans trois logements correspondants 13 prévus à la périphérie du noyau 8 portant la bobine 4 sur la tête de nappage 1. Ces broches 23 sont montées avec une possibilité de mouvement d'expansion radiale ou de contraction radiale, à la manière d'un mandrin, grâce à un mécanisme commandé à l'arrière de la paroi 21 par un vérin 24 et une bielle 25. De la sorte, quand il est nécessaire de changer une bobine 4, un support auxiliaire 20 ne portant alors pas de bobine est approché de la face de la tête de nappage 1, les broches 23 qui sont en position triangulaire rapprochée s'introduisent dans les orifices 13, le mécanisme 24, 25 est actionné de manière que les broches 23 prennent une position triangulaire plus écartée ; au cours de ce mouvement, elles parcourent radialement vers l'extérieur les orifices 13 jusqu'à venir en contact avec le moyeu 14 de la bobine 4. La bobine 4 est alors supportée par les trois broches 13 et peut être retirée par translation lors de l'éloignement relatif du support auxiliaire 20 de la face de la tête de nappage. Une disposition similaire ou différente peut être adoptée pour la bobine de rembobinage 7, avec éventuellement un mandrin plus petit compte tenu de la taille plus petite de cette bobine. Selon une disposition très importante de l'invention, il est prévu sur le support auxiliaire 20 un chemin de guidage auxiliaire de ruban miroir du chemin de guidage principal formé sur la tête de guidage, et matérialisé par des broches ou picots de guidage 26 s'étendant perpendiculairement à la paroi 21 et délimitant l'enveloppe intérieure courbe du trajet du ruban dévidé entre la bobine de stockage 4 et la bobine de rembobinage 7. Ces picots 26 sont montés sur la périphérie de manchons rotatifs 27 commandés par un mécanisme de vérin 28 et de bielle 29. Lorsque ces mécanismes sont actionnés, les manchons 27 tournent et font passer les picots 26 d'une position définissant une enveloppe intérieure minimale du trajet du ruban à une position définissant une enveloppe maximale. Quand on souhaite enlever les éléments remplaçables de la tête de nappage 1, y compris le ruban qui se trouve encore sur le trajet de guidage entre les bobines 4 et 7, on approche le support auxiliaire 21 et la tête de nappage 1 de manière que les picots 26 viennent sensiblement au voisinage intérieur du ruban dévidé le long de son trajet de guidage, on débloque la tension du ruban dévidé entre les bobines 4 et 7 afin de donner du mou au ruban, puis on actionne le mécanisme précité de sorte que les picots 26 se déplacent et soulèvent le ruban dévidé légèrement à l'écart de son trajet de guidage normal, de manière qu'il ne soit plus porté par les organes de guidage tels que les rouleaux 4 de la tête de nappage 1, mais exclusivement par les picots 26, et qu'il soit possible de sortir le ruban dévidé, en même temps que les bobines 4 et 7, quand on écarte le support auxiliaire 20 de la tête 1. Le fait d'écarter le ruban légèrement permet de le dégager des éventuels bourrelets latéraux de maintien de ruban qui peuvent être formés sur les organes de guidage tels que les rouleaux 5. Naturellement, la même opération est possible en sens inverse pour 25 charger une tête de nappage avec des bobines 4 et 7 et un ruban dévidé entre elles, qui ont été préparés sur un support intermédiaire 20. REVENDICATIONS 1. Dispositif de changement de divers éléments remplaçables d'une tête de nappage (1) et notamment d'une bobine (4) de stockage de ruban et d'une bobine (7) de rembobinage, le ruban étant dévidé de la première vers la seconde en passant sur des organes de guidage (5) le long d'un chemin de guidage, ces éléments remplaçables (4, 7) étant disposés selon une certaine configuration sensiblement dans un plan de la tête de nappage (1), caractérisé en ce que ce dispositif comprend un support auxiliaire (20) présentant une face principale (21) définissant des emplacements de réception (23, 26) desdits éléments remplaçables (4, 7) disposés dans une configuration sensiblement en miroir de la configuration des éléments remplaçables (4, 7) sur la tête de nappage (1), de telle sorte que lorsque ledit support auxiliaire (20) et la tête (1) sont mis l'un en face de l'autre, on peut faire passer lesdits éléments remplaçables (4, 7) de l'un à l'autre par translation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des outils (23, 36) venant saisir et/ou supporter les éléments remplaçables (4, 7). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le support auxiliaire (20) comprend un chemin de guidage auxiliaire destiné à supporter le ruban dévidé entre la bobine de stockage (4) et la bobine de rembobinage (7), ce chemin de guidage auxiliaire étant lui-même sensiblement en miroir du chemin de guidage principal de ruban sur la tête de nappage (1). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le chemin de guidage auxiliaire de ruban comporte des éléments de guidage discrets (26) ajustables sur une petite amplitude de déplacement. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4, caractérisé en ce que ce mouvement d'ajustement des éléments de guidage (26) du support auxiliaire est obtenu en montant les éléments de guidage (26) en excentrement sur des manchons rotatifs (27). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que les éléments de guidage (26) sont des tiges montées perpendiculairement à la face principale (21) du support auxiliaire (20).10