Brevet FR2949378A1 — publié le 20110304

Sous-ensemble de tête de drapage de pré-imprégné à système applicateur L'invention concerne une tête de nappage ou de drapage d'une nappe de préimprégné composite sur un outillage ou moule, et plus particulièrement le sous-ensemble aval de celle-ci. Pour la fabrication de pièces diverses telles que des ailes d'avion, il est connu, par exemple par le document US 4842684 au nom de la Demanderesse, de déposer automatiquement sur un moule ou outillage de dépose, grâce à un robot muni d'une tête de drapage, 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, voire six, 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 soit laissés sur le ruban de support initial ou disposés entre deux protecteurs et enroulés sur une cassette installée ensuite sur la tête de drapage. 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. Même lorsque la dépose se fait sur une machine 6 axes (ajoutant l'axe B aux axes précédemment cités), il reste des possibilités d'amélioration des conditions de dépose. Dans le brevet FR 2900363, la Demanderesse a proposé une amélioration consistant en un dispositif escamotable déviateur de bande, placé juste en amont du rouleau de compactage de la machine de drapage, moyennant quoi on peut modifier l'angle d'amenée du pré-imprégné par rapport à l'outillage de dépose. Le dispositif comprend un volet rigide qui accompagne la bande démunie de son film support jusqu'à proximité de l'organe de compactage, mais sans plaquer celle-ci contre ledit organe. La présente invention a pour but d'améliorer encore la qualité de la dépose d'une machine de drapage par une solution alternative. L'invention atteint son but grâce à un sous-ensemble d'une tête de drapage pour la dépose sur un outillage de dépose d'une bande de pré-imprégné amenée au sous-ensemble, le sous-ensemble comportant en aval un organe de dépose et de compactage de la bande de pré-imprégné, caractérisé par un peigne escamotable à lamelles souples de pincement de la bande de préimprégné disposé au voisinage de l'organe de dépose, susceptible de prendre une position d'appui de la bande sur l'organe de dépose en amont de la zone de contact avec l'outillage et une position écartée de l'organe de dépose. De manière surprenante, il a été constaté que ce peigne élastique qui pince ou pour le moins guide, le préimprégné contre l'organe de dépose, avantageusement un rouleau de dépose, limite efficacement la dérive de la bande dans un certain nombre de situations qui, sans cela, sont connues pour entraîner une certaine dérive (dépose en descendant, préimprégné séparé du papier de support, pointe arrière avec profil incliné). Le peigne peut être en contact avec le rouleau de dépose (avec le préimprégné interposé) ou légèrement en retrait, mais dans les deux cas, il force le préimprégné à rentrer en contact appuyé sur l'organe de dépose un peu en amont de la zone de dépose, le long d'un secteur courbe dudit organe de dépose. La souplesse des lamelles permet notamment de tenir compte du fait que l'organe de dépose, notamment un rouleau de dépose, se déforme en fonction de la complexité de la surface pour compacter le préimprégné sous l'effort de compactage. Par ailleurs la bande déposée n'a pas nécessairement une épaisseur absolument uniforme. Le peigne appuyant de manière souple sur la bande sur toute sa largeur impose une trajectoire à la bande et s'oppose à ses déviations latérales. Grâce à leur souplesse, les lamelles évitent le coincement de la bande sans imposer trop d'efforts sur la bande. L'escamotage du peigne permet de passer la bande sous le rouleau en début de processus de dépose. Il permet également de limiter le contact entre le pré-imprégné et le peigne dans des situations connues pour ne pas engendrer de dérive et donc où l'utilisation du peigne n'apporterait pas un gain de précision (profil droit, dépose en montant). Il va de soi que la bande qui est déposée peut être une bande multiple composée de plusieurs bandes, par exemple 4 bandes de 75 mm pour une largeur totale de 300 mm. L'intérêt du pincement que réalise le système de l'invention est d'obtenir une meilleure précision dans le positionnement des bandes de carbone sur l'outillage. Plusieurs hypothèses expliquent cette amélioration de précision que l'on observe notamment dans les pentes descendantes. Ainsi, quel que soit le profil avant de la bande qui est déposée, le système permet de garantir que la bande avance à la même vitesse sur toute sa largeur (pas de dérive), limite la formation d'une vague de carbone 30 juste avant le rouleau, évite l'apparition de contraintes internes à la bande, garantit le maintien et le guidage de la bande lorsqu'elle est séparée du papier. 35 Avantageusement, les lamelles ou dents élastiquement souples constituant le peigne peuvent être traitées pour être anti-adhésives, ce qui leur permet de bien résister au risque d'encrassement par la résine du préimprégné. 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 montrant le principe du dispositif de l'invention. - la figure 2 montre en perspective le détail du 10 peigne de l'invention. - la figure 3 est une vue plus détaillée du sous-ensemble de la machine de drapage conforme à l'invention, dans le cas d'une machine à double tête. - la figure 4 est une vue agrandie de la partie aval, 15 proche des rouleaux de compactage, du sous-ensemble de la figure 3. Pour la description générale d'une tête de nappage, on renvoie aux documents cités plus haut. La tête de nappage est montée sur un dispositif de support, mobile 20 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 25 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 (film support / préimprégné / film séparateur), qui passe ensuite sur un dévidoir et arrive dans un dispositif où le film 30 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'enroulage, de sorte que seule la bande préimprégnée nue s'avance jusqu'au point de dépose défini par un rouleau 35 de dépose d'un dispositif de compactage. La figure 1 représente très schématiquement l'extrémité aval du dispositif de dépose. Elle montre le moule ou outillage de dépose, représenté ici par un forme courbe 10 qui peut avoir déjà reçu une ou plusieurs couches 11 de pré-imprégné. Au-dessus de l'outillage 10, la tête de dépose qui se dirige dans le sens de la flèche F vient déposer le pré-imprégné nu 12 délivré par des moyens non représentés en amont. Le pré-imprégné 12 est compacté sur l'outillage de dépose 10 par le rouleau de dépose 14 qui tourne dans le sens de la flèche G. Le rouleau 14 exerce un effort de compactage représenté par la flèche H. Selon l'invention, on place, juste en amont du rouleau de dépose 14, un système 20 mobile de pincement susceptible de venir, dans une première position, plaquer avec un certain effort le préimprégné 12 en cours d'alimentation, contre le rouleau de dépose 14, le long d'une génératrice 21 de celui-ci située au voisinage amont immédiat de la génératrice de contact 22 avec l'outillage. Au lieu de � plaquer � avec un certain effort la bande contre le rouleau, le système peut être mis en butée, de sorte que le peigne soit disposé avec un léger jeu vis-à-vis de la surface amont du rouleau de dépose, forçant ainsi le trajet de la bande à être au voisinage immédiat du rouleau puis en contact avec celui-ci, un peu en amont de la zone de dépose. Le jeu est faible, de préférence inférieur à cinq fois l'épaisseur de la bande. Par exemple, il est entre 0,5 mm et 1 mm de manière à contenir le trajet d'une bande dont l'épaisseur moyenne est par exemple de 0,3 mm. Ce système de pincement 20 est escamotable comme on le détaillera plus loin pour pouvoir, dans une seconde position, s'éloigner sensiblement de la surface du rouleau de dépose, par exemple au moyen d'un pivotement approprié. D'autre part, le système de pincement 20 est constitué par un peigne de lamelles individuelles flexibles de pincement, comme on le voit mieux sur la figure 2. L'organe de pincement comprend une plaque métallique ou plastique rectangulaire 23 sur une grand côté de laquelle sont formés des doigts souples ou lamelles flexibles 24 destinées à appuyer individuellement le préimprégné 12 contre la surface du rouleau de dépose 14. À titre d'exemple, pour des bandes de 300 mm ou de 150 mm de large, le peigne peut comporter sur une largeur d'environ 320 ou 170 mm, des lamelles de 4,8 mm de large laissant entre elles un jeu de 0,2 mm. En position appliquée, l'effort appliqué sur le préimprégné est par exemple de 10 à 50 N sur toute la largeur. La plaque 23 est articulée sur un axe 25 passant à proximité de son grand bord opposé aux lames 24 au moyen de bielles d'extrémité 26 pivotant par rapport à des joues 27 fixées sur le bâti. Un actionneur 28, avantageusement un vérin pneumatique, articulé entre un point de la joue 27 et un point de la bielle 26 permet de faire pivoter l'ensemble 20 entre sa position d'appui sur le rouleau 14 et sa position escamotée. Pour donner à l'ensemble une bonne ergonomie, les vérins 28 sont connectés à l'ensemble grâce à des goupilles autobloquantes 29. Lorsqu'elles sont débrochées, le système peut basculer librement autour de son axe de rotation 25, ce qui permet de dégager un large accès au niveau du rouleau de dépose. Le nombre important de lamelles 24 (par exemple entre 30 et 60) qui composent la partie active du peigne 20 et leur souplesse propre permet de répartir uniformément l'effort de pincement délivré par les deux actionneurs 28 sur toute la largeur du préimprégné. Même si le système est utilisé sans effort de pincement, la souplesse permet de guider librement et sans coincement la bande de préimprégné. Les figures 3 et 4 illustrent un mode particulier de réalisation de la partie aval du sous-ensemble de la tête de drapage, dans le cadre d'une tête double, dont chacun des deux sous-ensembles de dépose peut être utilisé alternativement lors d'un cycle de dépose. On pourra, au sujet des têtes doubles, se reporter aux brevets FR 2888156 et FR 2894510 de la Demanderesse. Les figures montrent deux rouleaux de dépose 14, 14' montés sur un support 30 lié à la machine de drapage et mobile selon cinq axes. Le pré-imprégné est repéré en traits mixtes 12, 12'. On a représenté sur la partie gauche des figures 3 et 4 le système de peigne avec les lamelles 24, 24' de l'invention en position d'appui sur le rouleau 14, 14' et sur la partie droite en position dégagée. Dans le mode de réalisation représenté, l'angle de dégagement a du système fermé (à gauche) est de 23,5° tandis que celui, a', du système ouvert est de 18,5°. Ainsi, la conception du peigne et de son système de commande est parfaitement adaptée à la tête de dépose : la fonction du peigne 20 ne limite pas la capacité angulaire de dépose car elle n'encombre pas la zone qui risque de venir en collision avec l'outillage 10 sur lequel on dépose le préimprégné. REVENDICATIONS1) Sous-ensemble d'une tête de drapage pour la dépose sur un outillage (10) de dépose d'une bande de pré-imprégné (12) amenée au sous-ensemble, le sous-ensemble comportant en aval un organe (14) de dépose et de compactage de la bande de pré-imprégné (12), caractérisé par un peigne (20) escamotable à lamelles souples (24) de pincement de la bande de préimprégné disposé au voisinage de l'organe de dépose (14), susceptible de prendre une position d'appui de la bande (12) sur l'organe de dépose (14) en amont de la zone de contact (22) avec l'outillage (10) et une position écartée de l'organe de dépose (14). 2) Sous-ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de dépose est un rouleau de dépose (14). 3) Sous-ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les lamelles souples (24) constituant le peigne (20) sont traitées pour être anti-adhésives.