Brevet FR2934807A1 — publié le 20100212

Tête de drapage de composite avec dispositif en secteur escamotable de séparation de préimprégné de son ruban de support L'invention concerne une tête de drapage équipée d'un dispositif de 5 séparation de préimprégné de son ruban de support. Il est connu 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, 10 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 préimprégné est amené à passer sous un organe de dépose de la tête de drapage et est déposé sur le moule ou l'outillage grâce audit organe de dépose, qui peut être par exemple un rouleau, éventuellement segmenté. 15 Le document US 5 314 563 de CINCINATTI enseigne de tels procédés de dépose de composite au moyen d'une tête de drapage, dans lesquels le préimprégné est amené jusqu'à l'organe de dépose de la tête de drapage sur son ruban de support, est déposé grâce à un organe de dépose, le ruban de support passant lui-même sous l'organe de dépose et étant ensuite rembobiné 20 en aval de l'organe de dépose (les termes � amont � et �aval � utilisés ici ou dans la suite se réfèrent au sens de défilement du ruban de support). Pour assurer au mieux le guidage du préimprégné, la séparation du préimprégné d'avec son support doit se faire le plus près possible du rouleau de dépose de la tête de drapage, disposé transversalement au ruban. 25 Toutefois, cette exigence est difficile à réaliser lorsque les découpes successives du préimprégné sont disposées sur le ruban support d'une manière qui conduit à voir côte à côte dans une même ligne transversale du ruban des parties de deux tronçons successifs : c'est le cas notamment lors d'une découpe oblique, par exemple à 45°, entre deux tronçons, où la queue du premier tronçon côtoie la tête du second tronçon. Afin d'éviter que la tête du second tronçon passe sous le rouleau de dépose alors que le premier tronçon n'est pas encore totalement déposé, on est alors obligé de maintenir la distance entre ledit rouleau et le séparateur à une distance supérieure à la longueur de chevauchement des deux tronçons successifs, c'est-à-dire supérieure à la largeur du ruban dans le cas d'une découpe à 45° où la longueur de chevauchement égale la largeur du ruban. Cette distance nécessaire est donc plus grande que ce qui serait souhaitable dans les cas où elle n'est pas rendue indispensable à cause de la découpe oblique, et notamment dans le cas normal d'une simple découpe transversale. Il en résulte un risque de mauvais guidage du ruban de préimprégné. Pour remédier à ce problème, la Demanderesse a décrit, dans le document FR 2 888 156, une tête de drapage d'un ruban préimprégné dans laquelle un ruban préimprégné accolé à un ruban de support est séparé de son ruban porteur par pelage au moyen d'un séparateur juste en amont d'un organe de dépose du ruban préimprégné sur un outillage de dépose, et où la distance entre le séparateur et l'organe de dépose est ajustable grâce, par exemple, à un chariot mobile. Cette distance est ajustable en cours de dépose entre une valeur minimale où le séparateur et l'organe de dépose sont très voisins l'un de l'autre et une valeur maximale où ils sont séparés par une distance égale au moins à la largeur du ruban (pour une coupe à 45°), de façon à permettre la séparation du support dans le cas de tronçons successifs séparés par une découpe oblique. Ce dispositif donne parfaitement satisfaction, mais exige un certain 25 encombrement pour obtenir la rigidité compatible avec les exigences de précision de dépose. Les procédés de dépose précédents comprennent 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 juste en amont de l'organe de dépose. 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 sont disposés sur le ruban de support initial ou reconditionné entre deux protecteurs et enroulés sur une cassette installée ensuite sur la tête de drapage. Le but de la présente invention est de proposer une solution alternative au problème de la séparation du préimprégné, qui permette notamment d'utiliser le procédé de dépose monophase avec des possibilités en formes de découpe et une productivité qui s'approche du procédé de dépose biphase. L'invention atteint son but grâce à une tête de drapage d'un ruban préimprégné dans laquelle un préimprégné accolé à un ruban de support est séparé de son ruban de support par pelage au moyen d'un séparateur juste en amont d'un organe de dépose du ruban préimprégné sur un outillage de dépose, un organe de reprise du ruban de support définissant une trajectoire rectiligne aval du ruban de support en aval du séparateur, caractérisée en ce que le séparateur est un secteur courbe formant une arête de pelage entre une surface courbe de glissement pour le ruban de support et un flanc aval du secteur, le secteur étant monté mobile de manière à pouvoir prendre une première position de dépose dans lequel il présente ladite arête de pelage juste en amont de l'organe de dépose, au voisinage immédiat de celui-ci, de manière qu'une tangente aval au secteur courbe à l'endroit de l'arête de pelage en position de dépose fasse avec ladite trajectoire rectiligne aval un premier angle relativement grand et une seconde position dans lequel il s'escamote en partie au-dessus l'organe de dépose de manière qu'une tangente au secteur courbe à l'endroit de l'arête de pelage en position escamotée fasse avec ladite trajectoire rectiligne aval un second angle de sens contraire au premier angle, avantageusement relativement petit. Le ruban de support a une trajectoire définie par des moyens d'amenée, par le séparateur, et par des moyens de reprise. Sa trajectoire est sensiblement constituée, en section transversale, d'une première ligne droite entre lesdits moyens d'amenée situés en amont du séparateur et la ligne courbe de la surface dudit séparateur sur laquelle le ruban arrive sensiblement tangent. et d'une seconde ligne droite entre sa sortie du séparateur et les moyens de reprise en aval. Dans la première position du secteur de pelage de l'invention, une tangente à la ligne courbe de la surface, au niveau de l'arête, tangente orientée vers l'aval, forme avec la seconde ligne droite de la trajectoire un angle important, de préférence voisin d'un angle droit, de sorte qu'un pelage naturel s'opère. Dans la seconde position du secteur de pelage, ladite tangente se trouve de l'autre côté de ladite seconde ligne droite de trajectoire : cette seconde ligne droite de trajectoire présente un point de tangence sur la ligne courbe du secteur situé en amont de ladite arête de pelage, de sorte qu'il ne s'opère aucun pelage. Ainsi par la seule rotation du secteur courbe de pelage, on peut mettre le secteur en position de pelage ou de non-pelage. Cette rotation s'accompagne avantageusement d'une translation qui permet d'escamoter le secteur au- dessus de l'organe de dépose. De préférence, le second angle est relativement petit, par exemple inférieur à 30°, et avantageusement inférieur à 15°. Le premier angle, relativement grand et de sens contraire, est supérieur à 60° et avantageusement proche de 90°. Un mécanisme permet au secteur courbe de passer de la position de dépose à la position escamotée par une combinaison de translation et de rotation évitant l'organe de dépose. De préférence, la cinématique du secteur courbe est prévue pour que, lors du passage d'une position à l'autre du secteur courbe, la trajectoire amont du ruban n'est pas très sensiblement modifiée. Les avantages de la solution de l'invention sont les suivants. Le secteur mobile de pelage permet d'approcher l'arête de pelage au plus près du rouleau de dépose et de conserver le guidage donné par le support au préimprégné le plus longtemps possible. Le pelage en continu est possible, sans limite de longueur et sans arrêt de l'avance. Le système de l'invention permet de déposer une refente sans déposer la chute associée et ce, sans limite de longueur. Il assure un angle d'embarrage qui améliore le guidage du complexe en amont de l'arête. Le système permet de conserver une trajectoire constante du complexe avant le pelage. Cette caractéristique permet de ne pas impacter les équipements placés en amont (chauffage, découpe, ...) en fonction de la position du secteur de pelage. La motorisation du système par un moteur avec mesure intégrée permet de synchroniser les mouvements du secteur de pelage avec le défilement du complexe et les axes de positionnement de la machine. Cela permet d'éviter des arrêts sur trajectoire qui se traduiraient par une perte de productivité. 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 à 6 sont des vues schématiques latérales de l'extrémité de la tête de drapage à différentes étapes du cycle de dépose ; -la figure 7 est une vue schématique perspective d'une bande complexe montrant deux découpes traversantes séparées par une ligne de découpe oblique ; et une découpe non traversante. Les figures 1 à 6 sont représentées de manière schématique et fonctionnelle, de manière à simplifier la compréhension de l'invention. On pourra se reporter pour des explications plus complètes sur une tête de drapage aux brevets cités en tête de ce document. La tête de drapage 20 de type monophase comporte essentiellement un rouleau de dépose 21 (il s'agit en l'occurrence du rouleau de compactage de l'ensemble de dépose) et un séparateur sous forme d'un secteur cylindrique de pelage 23. Ces deux éléments sont embarqués sur la tête de drapage 20, laquelle est mobile selon certain nombre d'axes, par exemple de 4 à 6. Le complexe 1 fourni à l'ensemble de dépose provient d'une bobine embarquée sur la tête 20 et non représentée. Il se présente sous forme de ruban complexe 1 comportant d'une part un ruban continu de papier support 12 (représenté en trait mince) et d'autre part des pièces de matériau composite ou préimprégné 10 (représentées en trait épais) qui adhèrent au papier 12 et ne sont pas continues mais au contraire forment des découpes successives 10a. 10b, 10c plus ou moins longues séparées par de simples lignes de découpe 13, lesquelles peuvent être droites, obliques, traversantes ou complexes, comme représenté sur la figure 7 qui montrent deux découpes traversantes 10a, 10b et une découpe non traversante 10c. Les découpes ont été effectuées par un outil de découpe classique embarqué sur la tête en amont de la partie représentée sur les dessins et piloté par le logiciel de commande de la tête. Les découpes 10a, 10b de préimprégné 10 suivent une trajectoire sensiblement rectiligne jusqu'à la surface courbe à grand rayon de courbure du secteur cylindrique 23 de pelage qu'elles abordent tangentiellement et leur trajectoire s'incurve pour aller vers un rouleau de dépose 21 où les découpes sont déposées par le rouleau sur un outillage de dépose 11, tel qu'un moule, au-dessus duquel le rouleau de dépose 21 appuie en se déplaçant dans le sens de la flèche F. Pour ce faire, le préimprégné a été séparé de son papier de support 12 juste avant la dépose par le secteur de pelage cylindrique 23, lequel est alors dans une position où il présente une arête aval 25 (formée entre la surface courbe 26 et le flanc aval 27) disposée le plus près possible du rouleau de dépose 21 et de l'outillage 11, juste en amont du rouleau de dépose 21. L'arête de pelage 25 renvoie le papier 12 au-dessus du rouleau de dépose 21 en ligne droite vers un organe d'aval de reprise du papier, symboliquement représenté en 28, embarqué sur la tête de drapage 20, avec une tension constante s'exerçant sur le papier dans le sens de la flèche G. L'organe d'aval 28 peut être par exemple directement le mandrin de récupération du papier ou bien un système de rouleaux pinceurs intermédiaire. On note que dans cette position du secteur de pelage 23, représentée sur la figure 1, l'angle ci formé par une tangente T (en coupe transversale) à la surface du secteur, au niveau de l'arête 25, avec la flèche G définissant l'orientation de la seconde partie de la trajectoire du ruban de support 12 vers l'organe de reprise de papier 28, est un angle important, de préférence supérieur à 60° et même de préférence voisin de 90°. Comme montré sur la figure 1, l'angle a est négatif par rapport au sens trigonométrique si on oriente l'angle entre la trajectoire et la tangente T. Lorsque la fin de la découpe 10b en cours de dépose approche du point de séparation entre le papier 12 et le préimprégné (cf. figure 2), le secteur 23 change de position par rotation et translation pour escamoter l'arête de pelage 25 ; le secteur 23 est simultanément écarté de l'outillage de dépose 11 et pivoté dans le sens de la flèche H qui tend à avancer l'arête de pelage 25 au- dessus du rouleau de dépose 21. En continuant ce mouvement du secteur de pelage comme représenté en figure 2, il est clair que la découpe suivante 10a n'est pas séparée de son papier de support 12 (cf figure 3) mais est entraînée avec celui-ci le long de la surface courbe du secteur 23, au-dessus du rouleau 21 de compactage pendant que s'achève la dépose de la première découpe 10b. À ce moment-là, on voit que l'angle [3 entre la direction G et la tangente T aval au secteur, au niveau de l'arête, est positif (et faible). Le point de tangence A entre la surface courbe du secteur et la ligne droite de trajectoire de retour du papier est situé en amont du point de pelage 25. Si la découpe l0a considérée est une chute, alors on maintient son entraînement dans la direction G (cf. figure 4) par la bande de papier 12 vers un système non représenté de récupération de chutes. Dans le même temps, le secteur 23 reprend sa position de début de cycle (analogue à la figure 1), prêt à déposer la découpe suivante. Si la découpe l0a considérée est une découpe qui doit être déposée, alors le sens de transport de la bande de papier 12 est inversé (flèche G' opposée à G, cf. figure 5) tandis que le secteur 23 reprend sa position initiale de début de cycle, de manière à venir présenter (cf. figure 6) l'avant de la découpe l0a devant l'arête de pelage 25 du secteur 23 de manière à recommencer un cycle de dépose sur l'outillage 11 en séparant la découpe 10a de son support papier 12. Le secteur 23 présente un rayon relativement grand, de préférence supérieur à 150 mm (par exemple 170 mm) et un angle au sommet important, 15 de préférence supérieur à 110°(par exemple 125°). REVENDICATIONS1. Tête de drapage (20) d'un ruban préimprégné dans laquelle un préimprégné (10) accolé à un ruban de support (12) est séparé de son ruban de support par pelage au moyen d'un séparateur (23) juste en amont d'un organe (21) de dépose du ruban préimprégné (10) sur un outillage de dépose (11), un organe (28) de reprise du ruban de support (12) définissant une trajectoire rectiligne aval du ruban de support en aval du séparateur, caractérisée en ce que le séparateur est un secteur courbe (23) formant une arête de pelage (25) entre une surface courbe (26) de glissement pour le ruban de support et un flanc aval (27) du secteur, le secteur étant monté mobile de manière à pouvoir prendre une première position de dépose dans lequel il présente ladite arête de pelage (25) juste en amont de l'organe de dépose (21), au voisinage immédiat de celui-ci, de manière qu'une tangente (T) au secteur courbe (23) à l'endroit de l'arête de pelage (25) en position de dépose fasse avec ladite trajectoire rectiligne aval un premier angle (a) relativement grand et une seconde position dans lequel il s'escamote en partie au-dessus l'organe de dépose (21) de manière qu'une tangente (T) au secteur courbe (23) à l'endroit de l'arête de pelage (25) en position escamotée fasse avec ladite trajectoire rectiligne aval un second angle 03) de sens contraire au premier angle (a). 2. Tête de drapage selon la revendication 1, caractérisée dans ladite seconde position par un point de tangence (A) entre la trajectoire et la surface courbe (26) du secteur (23) situé en amont de l'arêtede pelage (25). 3. Tête de drapage selon la revendication 1, caractérisée en ce que le second angle 03) est inférieur à 30°. 4. Tête de drapage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le premier angle (a) est supérieur à 60°. 5. Tête de drapage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le secteur courbe (23) passe de la position de dépose à la position escamotée par une combinaison de translation et de rotation évitant l'organe de dépose. 6. Tête de drapage selon la revendication 5, caractérisée en ce que lors du passage d'une position à l'autre du secteur courbe (23), le ruban la trajectoire amont du ruban n'est pas très sensiblement modifiée.