Brevet FR2983769A1 — publié le 20130614

Dispositif de nettoyage de couteaux incorporé dans un ensemble de découpe de ruban préimprégné La présente invention concerne un dispositif de nettoyage de 5 couteaux incorporé dans un ensemble de découpe de ruban préimprégné, notamment dans une machine de découpe dédiée ou bien embarqué dans une tête de dépose de ruban imprégné. 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 10 Demanderesse, de déposer automatiquement sur un moule ou outillage de dépose, grâce à un robot ou une machine munie d'une tête de dépose (de drapage en l'occurrence), un ruban préimprégné composite constitué d'éléments de fibres (carbone, verre, Kevlar®, etc.) encollées, par imprégnation d'une résine thermodurcissable (les éléments sont alors 15 généralement supportées sur un ruban de support en papier ou en film plastique) ou d'une résine thermoplastique. Le ruban composite préimprégné 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 des tronçons de 20 préimprégné sont appliqués sur le moule ou sur les couches précédentes déjà déposées, par un organe de compactage. 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 côtés, mais également des tronçons de formes diverses, 25 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. Des moyens de découpe embarqués, en pratique un ou plusieurs couteaux mécaniques ou à 30 ultrasons coupent le ruban préimprégné directement sur son papier support sans couper ce dernier qui sera réenroulé sur le mandrin après pelage. Le document W02007006879A1 au nom de la Demanderesse montre en figure 6 un exemple d'emplacement de ces moyens de découpe dans le cadre d'une tête de drapage double. Ces moyens de découpe sont donc embarqués avec 35 la tête de dépose. Au lieu de ces moyens de découpe embarqués sur la tête de dépose, il peut aussi être prévu, dans le cadre d'un procédé en deux phases, de découper les rubans dans une machine de prédécoupe dédiée puis de reconditionner les tronçons découpés sur une bobine qui sera utilisée dans la tête de dépose. Dans un cas comme dans l'autre, les moyens de découpe ont tendance à s'encrasser après une certaine période d'utilisation, en raison de la résine des rubans imprégnés qui finit par s'accumuler sur les couteaux. Ces dépôts de résine sont préjudiciables à la qualité et surtout à l'exactitude de la découpe, d'autant qu'ils peuvent fausser les mesures faites pour localiser le couteau par rapport à la bande à découper. Il convient donc de nettoyer périodiquement les couteaux. Une solution consisterait à démonter les couteaux et à les nettoyer à part, mais cette solution a l'inconvénient de demander beaucoup de temps pour le démontage et le remontage, temps pendant lequel la tête de dépose ou la machine de prédécoupe dédiée est immobilisée. Une autre solution consisterait à nettoyer les couteaux sur place avec un solvant pour diluer et enlever la résine accumulée, mais l'utilisation de solvants n'est pas recommandée dans cet environnement. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients et de 20 proposer un dispositif de nettoyage de couteaux incorporé dans un ensemble de découpe de ruban imprégné, que cet ensemble soit prévu dans une machine de découpe dédiée ou dans une tête de drapage. L'invention atteint son but grâce à un dispositif de nettoyage de couteaux incorporé dans un ensemble de découpe de ruban imprégné 25 comportant : - un poste de découpe doté d'au moins un couteau, le couteau étant doté de moyens pour prendre au moins une position de retrait et une position avancée, - des moyens de défilement de ruban imprégné le long d'une 30 trajectoire, - des moyens pour mettre dans une première position de correspondance relative le poste de découpe et la trajectoire du ruban, le couteau n'intersectant pas la trajectoire quand il est dans sa position de retrait et intersectant la trajectoire quand il est dans sa position avancée de 35 travail, caractérisé en ce que le dispositif comprend des moyens pour mettre dans une seconde position de non correspondance relative le poste de découpe et la trajectoire du ruban, un poste de nettoyage de couteau étant prévu en correspondance du poste de découpe dans cette seconde position, le poste de nettoyage de couteau comprenant d'une part une buse de soufflage cryogénique (c'est-à-dire de soufflage de gaz liquide produisant un très grand froid par détente) dirigée sur le couteau et d'autre part une brosse rotative associée à la buse, moyennant quoi le froid brutal imposé au couteau et à la résine accumulée par le gaz liquide la durcit et la fragilise ; elle forme des écailles ou des débris de résine qui peuvent être éliminés par le jet cryogénique lui-même et plus sûrement encore être détachés du couteau par la brosse rotative. Avantageusement, le poste de nettoyage est prévu latéralement à la trajectoire du ruban imprégné et le dispositif de découpe est monté mobile dans la direction latérale pour passer de sa correspondance avec la 15 trajectoire à sa correspondance avec le poste de nettoyage. Avantageusement, le poste de nettoyage comprend un caisson ouvert par le bas, le caisson contenant la brosse rotative et un dispositif d'aspiration, le couteau pouvant pénétrer dans le caisson par son ouverture inférieure au contact de la brosse, soit quand il est position avancée soit 20 quand le caisson est descendu sur le couteau D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante d'un exemple de réalisation réalisé dans le cadre d'une machine de découpe dédiée. Il sera fait référence aux dessins annexés sur lesquels : 25 La figure 1 est une vue schématique d'une partie d'une machine de découpe dédiée et du dispositif de nettoyage incorporé dans la machine conformément à l'invention. La figure 2 est une vue schématique du dispositif de nettoyage et d'un couteau en position de retrait. 30 La figure 3 est une vue schématique de détail montrant la position du couteau et de la buse en position de refroidissement du couteau. La figure 4 est une vue schématique de détail montrant la position du couteau, de la brosse et de la buse en position de brossage du couteau. La figure 5 est une vue schématique en perspective d'un couteau à 35 ultrasons. La figure 6 est une vue schématique transversalement au sens de défilement du ruban imprégné montrant les déplacements transversaux du couteau. La figure 1 représente une partie seulement d'un ensemble de découpe 1 incorporé dans une machine de découpe dédiée de ruban imprégné ; on se reportera aux documents antérieurs de la Demanderesse pour avoir une description plus complète d'une telle machine. La partie de la machine qui intéresse l'invention est celle qui supporte le poste ou les moyens de découpe 10 et le poste de nettoyage 30. Ces moyens de découpe 10 sont prévus au voisinage de la trajectoire du ruban préimprégné 20 qui circule d'amont en aval (de gauche à droite sur la figure 1, comme indiqué par les deux flèches F). En amont, le ruban 20 passe entre des rouleaux pinceurs d'entraînement 21 ; le ruban est soutenu sur sa trajectoire T par des rouleaux intermédiaires 22, passe devant les moyens de découpe 10, puis est récupéré en aval par un rouleau aspirateur de chute de découpes associé à un organe déflecteur 24 (cf. par exemple sur ce dernier point le brevet antérieur FR 2914213 de la Demanderesse). Sur le dessin, on a interrompu pour la clarté de la représentation, la trajectoire T du ruban au niveau du poste de découpe 10, mais il va de soi que la trajectoire est continue et sensiblement rectiligne à ce niveau. Le poste de découpe représenté 10 comprend deux couteaux à ultrasons ou couteaux-sonotrodes 12. Comme on le voit sur la figure 5, le couteau 12 a une extrémité supérieure arquée formant une lame courbe 11 à double biseau 13. Chaque couteau-sonotrode 12 est porté par un moyen de montage indépendant mobile 14 tel qu'un vérin susceptible de déplacer le couteau verticalement (sur la figure) c'est-à-dire orthogonalement à la surface du ruban 20 en défilement entre au moins une position basse de retrait, où la lame 11 du couteau 12 est hors de la trajectoire T, et une position haute de travail où la lame 11 du couteau 12 intersecte le ruban 20 et peut le couper. Ces deux positions ont été représentées aussi sur la figure 6 qui montre les différentes positions transversales du couteau 12, respectivement dans la zone de découpe A correspondant au poste de découpe 10, dans la zone de nettoyage B correspondant au poste de nettoyage 30 et dans la zone de mesure-réglage C. Sur la partie droite de la figure, on a représenté schématiquement le ruban 20 porté par un papier support 20' et s'appuyant au niveau de la zone de découpe A sur un support de découpe 20". Le couteau 12 peut passer d'une position basse ou dégagée 12aB à une position haute 12aH. Ainsi dans le poste de découpe 10, le ou les couteaux 12 sont placés juste en dessous de la trajectoire du ruban 20 de manière à pouvoir effectuer, une fois les couteaux 12 montés, les découpes voulues. Revenant à la figure 1, les moyens de montage 14 permettent également de faire tourner le couteau 12 sur un axe vertical de manière à le présenter dans le sens voulu pour faire la découpe prévue sur le ruban (transversale, longitudinale, oblique). Chaque moyen 14 est lui-même monté sur un chariot 15 (on n'a représenté que le chariot 15 du moyen de montage 14 de gauche ; il y a un autre chariot symétrique de celui-ci pour l'autre moyen 14) susceptible de se déplacer dans une direction orthogonale au plan du dessin grâce à un système de glissières 16 monté sur le bâti de la tête de dépose 1, afin d'entraîner les couteaux 12 dans deux positions latérales par rapport au sens de déroulement du ruban. Ces positions sont montrées schématiquement sur la figure 6. Il est prévu : - une première zone latérale B de nettoyage, au niveau du poste de nettoyage 30, où le couteau 12bB en position basse peut recevoir un jet 20 cryogénique d'une buse 31 tandis qu'en position haute 12bH, il peut rencontrer une brosse 33 pour être débarrassé des débris. -une seconde zone latérale C de mesure et de réglage, où le couteau 12 peut prendre une troisième position latérale haute 12cH dans laquelle un outil de mesure 40 mesure la hauteur de la lame nettoyée, ce qui permet de 25 la régler à la bonne hauteur. En considérant à nouveau la figure 1, on voit que dans ce mode de réalisation, le poste de nettoyage 30 est double pour nettoyer les lames 11 de chacun des deux couteaux 12, mais le poste pourrait être simple. Il comprend essentiellement un pistolet ou une buse de soufflage 31 pour la 30 projection d'un liquide cryogénique, la buse étant destinée à être orientée vers la lame 11 quand celui est en position de nettoyage et un caisson de brossage et d'aspiration 32 qui porte sous lui la ou les buses 31 et abrite une ou deux brosses de nettoyage 33 (par exemple en nylon ou en laiton) portées en bout d'un axe vertical mû par un moteur 34. Un tuyau d'aspiration 35 35 pour l'évacuation des débris de résine est disposé avec sa bouche d'aspiration 36 au voisinage de la brosse 34. Chaque buse 31 est raccordée par des canalisations haute-pression 37 et une électrovanne individuelle 38 à une source de liquide cryogénique représentée par la flèche G, et dont la pression est contrôlée par un manomètre 39 ; la source est un réservoir de gaz liquéfié sous pression (par exemple gaz carbonique, azote, oxygène). Les étapes du nettoyage sont faciles à comprendre sur les dessins des figures 2 à 4. Dans la figure 2, correspondant à la position de la figure 1, le poste de découpe 10 a été transféré latéralement pour venir hors de correspondance verticale avec la trajectoire du ruban, mais être au contraire en correspondance verticale avec le poste de nettoyage 30. Dans cette position, le couteau 12 étant encore dans sa position basse rétractée (position 12bB de la figure 6), la lame 11 est située au-dessous de la brosse 33 et sensiblement dans le prolongement de la buse cryogénique 31. Sur la figure 3, on a représenté l'étape dans laquelle on a déclenché 15 un jet J cryogénique dirigé par la buse 31 sur la lame 11 de manière à le refroidir et à faire craquer et écailler la résine déposée sur la lame 11. Sur la figure 4, on a fait passer la lame 11 de sa position de retrait à une position haute avancée (12bH de la figure 6) dans laquelle elle a pu pénétrer dans le caisson 30 de brossage par son ouverture inférieure de 20 manière à rencontrer la brosse rotative 33 qui va permettre de décoller ou d'achever le décollement de la résine craquelée et écaillée, les débris étant évacués par l'aspiration 36 (figures 1 et 2). Du fait que le couteau 12 est rotatif autour de son axe vertical, cela permet de présenter la lame biseautée 11 de coté, ou de face, ou avec un angle, devant le jet de la buse 31 et 25 devant la brosse 33 et même de la faire tourner pendant le nettoyage. De la sorte la lame 11 est débarrassée des dépôts de résine et peut être réutilisée de manière précise. Il est avantageux ici d'utiliser le mouvement vertical du couteau 12 pour rejoindre la brosse dans la mesure où ce mouvement est prévu pour le 30 travail normal du couteau entre sa position de repos, sa position de découpe et éventuellement une troisième position de mesure. On peut néanmoins concevoir des modes de réalisation où la brosse 33 et éventuellement tout le caisson de brossage 30 peuvent effectuer un mouvement vertical afin de descendre sur le couteau 11 qui peut alors rester immobile. En fin de nettoyage, le couteau 12 peut prendre une troisième position latérale (12cH de la figure 6) pour être placé à la verticale d'un système classique de mesure de longueur de la lame et de réglage automatique. L'invention qui a été ici décrite dans le cadre d'un ensemble de découpe 1 d'une machine de découpe dédiée, pourrait s'appliquer de même dans une tête de dépose dans laquelle il serait embarqué. REVENDICATIONS1) Dispositif de nettoyage de couteaux incorporé dans une ensemble 5 de découpe (1) de ruban imprégné (20) comportant : - un poste de découpe (10) doté d'au moins un couteau (12), le couteau (12) étant doté de moyens (14) pour prendre au moins une position de retrait et une position avancée, - des moyens (21, 23,24) de défilement de ruban imprégné (20) le 10 long d'une trajectoire (T), - des moyens pour mettre dans une première position de correspondance relative le poste de découpe (10) et la trajectoire (T) du ruban, le couteau (12) n'intersectant pas la trajectoire (T) quand il est dans sa position de retrait et intersectant la trajectoire (T) quand il est dans sa 15 position avancée de travail, caractérisé en ce que le dispositif comprend des moyens (15, 16) pour mettre dans une seconde position de non correspondance relative le poste de découpe (10) et la trajectoire (T) du ruban, un poste de nettoyage (30) de couteau étant prévu en correspondance du poste de découpe (10) dans cette seconde position, le poste de nettoyage 20 (30) de couteau comprenant d'une part une buse (31) de soufflage cryogénique dirigée sur le couteau (12) et d'autre part une brosse rotative (33) associée à la buse (31). 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poste 25 de nettoyage (30) est prévu latéralement à la trajectoire (T) du ruban imprégné et le dispositif de découpe (10) est monté mobile dans la direction latérale pour passer de sa correspondance avec la trajectoire (T) à sa correspondance avec le poste de nettoyage (30). 30 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le poste de nettoyage (30) comprend un caisson (32) ouvert par le bas, le caisson (32) contenant la brosse rotative (33) et un dispositif d'aspiration (35,36), le couteau (12) pouvant pénétrer dans le caisson (32) au contact de la brosse (33). 35