Brevet FR3094380A1 — publié le 20201002

Description Titre de l'invention : Contrôle du positionnement et de la continuité de fils dans un métier à tisser Domaine technique [0001] La présente invention concerne le domaine des métiers à tisser et en particulier ceux qui utilisent des fibres de carbone pour la réalisation de renforts fibreux de pièces en matériau composite. Technique antérieure [0002] La préparation de la chaîne, encore appelée ourdissage, est une opération très fas- tidieuse car elle consiste à placer chaque fil de carbone l'un après l'autre dans des planches perforées permettant d'ordonner les fils pour le tissage ou dans des oeillets de lisses et de les fixer à système d'appel de fils présents en sortie de métier à tisser. Cette opération est source d'erreurs car le nombre de fils de carbone à placer peut être très important, par exemple plus d'une centaine, avec un écart entre chaque fil très faible. [0003] En outre, même avec une préparation de chaîne correcte, il est possible qu'un ou plusieurs fils se rompent lors du tissage. La rupture d'un fil de carbone parmi l'ensemble des fils de chaîne est parfois difficile à repérer. [0004] Dans tous les cas, un mauvais placement de fil au départ ou la rupture d'un fil au cours du tissage a des conséquences importantes car le renfort fibreux obtenu ne présente pas toutes les caractéristiques mécaniques requises, ce qui conduit à un risque de rebut et donc de gaspillage de matière première. Exposé de l'invention [0005] Il est, par conséquent, souhaitable de pouvoir disposer d'une solution pour contrôler à la fois le bon positionnement et l'intégrité (continuité) des fils de carbone dans un métier à tisser. [0006] A cet effet, selon l'invention, il est proposé une installation de tissage comprenant un métier à tisser destiné à réaliser une texture tissée par tissage entre une pluralité de fils, au moins une partie des fils de la pluralité de fils étant des fils de carbone, les fils de carbone étant chacun stockés individuellement sur une bobine d'une pluralité de bobines de stockage de fils de carbone présentes en amont du métier à tisser, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de paires de premier et deuxième contacts électriques présents entre les bobines de stockage et le métier à tisser, chaque paire de premier et deuxième contacts électriques étant présente sur le trajet d'un fil de carbone, les premier et deuxième contacts de chaque paire étant destinés à être en contact électrique avec un fil de carbone déterminé, les contacts de chaque paire de premier et deuxième contacts étant en outre reliés à un circuit de détection de circuit 2 ouvert. [0007] Grâce à une paire de contacts électriques présente sur le trajet de chaque fil, l'installation de tissage de l'invention est apte à contrôler la préparation de la chaîne dans le métier à tisser avant tissage ainsi que r intégrité de chaque fil de chaîne durant le tissage. En effet, concernant la préparation des fils de chaîne, si un ou plusieurs d'entre eux sont mal positionnés, l'erreur est détectée par le ou les circuits de détection de circuit ouvert concernés, ce qui permet à l'opérateur de replacer correctement chaque fil mal positionné avant le démarrage du métier à tisser. De même, si un ou plusieurs fils de chaîne se rompent durant le tissage, cela sera détecté par le ou les circuits de détection de circuit ouvert concernés permettant une intervention immédiate. [0008] Selon une première caractéristique particulière de l'installation de tissage de l'invention, les premier et deuxième contacts électriques de chaque paire de premier et deuxième contacts sont présents respectivement au voisinage d'une bobine de stockage du fil de carbone et au voisinage de l'entrée du métier à tisser. Cela permet de couvrir l'essentiel du trajet des fils de chaîne avant leur entrée dans le métier à tisser. [0009] Selon une deuxième caractéristique particulière de l'installation de tissage de l'invention, chaque contact de la pluralité de paires de premier et deuxième contacts électriques comprend un élément électriquement conducteur mobile en rotation, chaque élément électriquement conducteur étant destiné à être en contact avec un fil de la pluralité de fils de carbone. On limite ainsi considérablement l'usure des fils lors de leur passage sur les contacts électriques. [0010] Selon une troisième caractéristique particulière de l'installation de tissage de l'invention, celle-ci comprend en outre un système de contrôle relié au circuit de détection de circuit ouvert, le dispositif de commande étant configuré pour émettre un signal d'arrêt du métier à tisser ou un signal d'erreur en réponse à la détection d'un circuit ouvert entre les contacts électriques d'au moins une paire de premier et deuxième contacts électriques. L'installation est ainsi apte à contrôler automatiquement le métier à tisser en cas d'incident sur un ou plusieurs fils de chaîne. [0011] Selon une quatrième caractéristique particulière de l'installation de tissage de l'invention, le circuit de détection de circuit ouvert est un circuit électrique basse tension. Cela permet d'éviter l'apparition éventuelle d'arcs électriques clans l'installation. [0012] L'invention concerne également un procédé de contrôle de positionnement et de continuité de fils de carbone dans une installation de tissage comprenant un métier à tisser destiné à réaliser une texture tissée par tissage entre une pluralité de fils, au moins une partie des fils de la pluralité de fils étant des fils de carbone, les fils de carbone étant chacun stockés individuellement sur une bobine d'une pluralité de 3 bobines de stockage de fils de carbone présentes en amont du métier à tisser, caractérisé en ce qu'il comprend le contrôle de la présence de chaque fil de carbone entre les bobines de stockage et le métier à tisser par détection électrique. [0013] Le procédé de l'invention permet de contrôler le bon positionnement des fils de chaîne à la fin de la préparation de la chaîne et de corriger les éventuelles erreurs de positionnement avant le démarrage du métier, ce qui permet d'assurer un tissage conforme. En outre, lors du tissage, le procédé de l'invention permet de détecter la rupture d'un fil de chaîne en temps réel et d'appliquer ainsi rapidement une mesure corrective si nécessaire. [0014] Selon une première caractéristique particulière du procédé de tissage de l'invention, le contrôle de la présence de chaque fil de carbone comprend la connexion de chaque fils de carbone à un circuit de détection de circuit ouvert, la connexion comprenant la prise d'un premier contact électrique sur le fil de carbone au voisinage d'une bobine de stockage du fil de carbone et la prise d'un deuxième contact électrique sur le même fil de carbone au voisinage de l'entrée du métier à tisser. [0015] Selon une deuxième caractéristique particulière du procédé de tissage de l'invention, la prise des premier et deuxième contacts électriques est réalisée respectivement avec des premier et deuxième éléments électriquement conducteurs mobiles en rotation. [0016] Selon une troisième caractéristique particulière du procédé de tissage de l'invention, celui-ci comprend en outre l'arrêt du métier à tisser ou l'émission d'un signal d'erreur en réponse à la détection de l'absence d'un fil de carbone entre les bobines de stockage et le métier à tisser. [0017] Selon une quatrième caractéristique particulière du procédé de tissage de l'invention, le circuit de détection de circuit ouvert est un circuit électrique basse tension. Brève description des dessins [0018] [fig.1] La figure 1 unique est une vue schématique en perspective d'une installation de tissage selon un mode de réalisation de l'invention. Description des modes de réalisation 100191 L'invention s'applique d'une manière générale aux métiers à tisser utilisés pour réaliser des textures fibreuses avec des fils en fibres de carbone, les fils étant stockés en amont d'un métier à tisser dans des bobines et dévidés jusqu'à la sortie du métier à tisser. L'invention s'applique notamment à des métiers à tisser de type Jacquard utilisés notamment pour réaliser des textures fibreuses ou tissus par tissage bidimensionnel (2D) et tridimensionnel (3D) ou multicouches entre des couches de fils de chaîne et des couches de fils de trame. 100201 La figure 1 illustre très schématiquement une installation de tissage 400 conformément à un mode de réalisation de l'invention. L'installation de tissage 300 comprend un métier à tisser 100 alimenté en chaîne avec des fils de carbone (fils composés de fibres de carbone). Par souci de clarté, la figure 1 illustre seulement 6 fils de chaîne de carbone 210 à 215 chacun stockés respectivement sur 6 bobines 220 à 225. Les bobines sont rangées dans un râtelier encore appelé cantre (non représenté sur la figure 1). De manière classique, le métier à tisser 100 comprend, d'amont en aval, une première ensouple 110, une verge ou barre d'encroix 120 (qui peut être remplacé par une ou plusieurs trémies), un harnais 130, un peigne 140, une navette ou lance 150 et une deuxième ensouple ou rouleau 160 destiné à appeler les fils de chaîne et enrouler la texture tissée. Le harnais 130 est muni de lisses 131 comportant des oeillets (non représentés) dans lesquels passent les fils de chaîne 210 à 215, les lisses 131 étant déplacées suivant une direction ascendante ou descendante de manière à créer un passage ou foule dans l'axe du trajet de la navette 150 destinée à passer un fil de trame 230. [0021] Conformément à l'invention, l'installation de tissage 400 comprend en outre une pluralité de paires de premier et deuxième contacts électriques présentes entre les bobines de stockage et le métier à tisser, les paires de contacts faisant partie d'un système de contrôle de positionnement et de continuité des fils 300. Plus précisément, dans l'exemple décrit ici, l'installation comprend 6 paires de premier et deuxième contacts électriques 301 et 302, 303 et 304, 305 et 306, 307 et 308, 309 et 310, et 311 et 312, destinées à être mises en contact électrique avec respectivement les fils de chaîne de carbone 210, 211, 212, 213, 214 et 215. Les premiers contacts électriques 301, 303, 305, 307 et 309 sont de préférence placés au voisinage des bobines 220 à 225 tandis que les deuxièmes contacts électriques sont de préférence placés au voisinage de l'entrée du métier à tisser 100 de manière à couvrir la majorité du trajet des fils de chaîne avant leur tissage dans le métier à tisser. Chaque paire de contacts électriques est reliée à un ch-cuit de détection de ch-cuit ouvert décrit plus loin en détails. [0022] Dans la présente invention, on utilise avantageusement les propriétés conductrices des fibres de carbone constitutives des fils de carbone. En effet, les fibres de carbone étant composées de domaines graphitiques, elles possèdent les propriétés électriques du graphite. Le graphite est un matériau anisotrope ayant une très bonne conductivité électrique dans le sens des plans de graphène. Comme les domaines graphitiques sont orientés dans la direction longitudinale des fibres, ces dernières présentent de bonnes propriétés thermiques et électriques suivant la direction du fil. La résistivité électrique d'une fibre diminue donc si son caractère graphitique augmente, les valeurs varient de 900 pQ.cm pour une fibre à haut module (350 à 500 GPa) à 16504-2.cm pour les fibres ayant des modules moins élevés (200 à 300 GPa). [0023] Ainsi, la présence de chaque fil de chaîne à l'entrée du métier à tisser peut être contrôlée en continu (i.c. avant et durant le tissage) grâce à une paire de contacts électriques présente sur le trajet de chaque fil. Les contacts électriques de chaque paire peuvent être statiques, c'est-à-dire qu'ils sont chacun constitués d'un élément fixe présentant une surface conductrice sur laquelle glisse le fil de carbone. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque contact électrique peut être constitué d'un élément électriquement conducteur mobile en rotation, ce qui permet de minimiser les efforts de friction sur les fils de carbone et de réduire les risques d'endommagement desdits fils. Dans l'exemple décrit ici, les premier et deuxième contacts électriques 301 et 302, 303 et 304, 305 et 306, 307 et 308, 309 et 310, et 311 et 312 de chaque paire sont constituée d'une roulette en matériau métallique conducteur de l'électricité comme du cuivre par exemple. Ainsi, le défilement d'un fil de carbone entre sa bobine de stockage et le métier à tisser entraîne la mise en rotation des deux roulettes formant la paire de premier et deuxième contacts électriques, ce qui permet de garder un contact électrique permanent avec le fil de carbone sans l'user par friction. Les roulettes utilisées ici peuvent être du type poulie ou galet associé éventuellement avec un maintien par ressort afin de mieux contrôler le contact électrique avec le fil sans exercer d'efforts trop importants sur celui-ci. [0024] Le système de contrôle de positionnement et de continuité des fils 300 comprend une pluralité de circuits de détection de circuit ouvert qui sont chacun reliés à une paire déterminée de premier et deuxième contacts électriques. [0025] Par souci de clarté, un seul circuit de détection de circuit ouvert 230 est représenté sur la figure 1, le circuit 230 étant relié aux premier et deuxième contacts électriques 301 et 302 présents sur le trajet du fil de carbone 210. Cinq autres circuits de détection de circuit ouvert sont reliés respectivement aux paires de premier et deuxième contacts électriques 303 et 304, 305 et 306, 307 et 308, 309 et 310, et 311 et 312. [0026] Le circuit de détection de circuit ouvert 230 comprend générateur de tension 231 associé en série avec une résistance 232. Le circuit 230 comprend en outre un voltmètre 233 connecté en parallèle sur la résistance 232. La mesure de tension réalisée par le voltmètre 233 est transmise à un dispositif de contrôle 250, par exemple un ordinateur, via un convertisseur analogique/numérique 234. [0027] Les contacts électriques de chaque paire de contact permettent de boucler le circuit de détection de circuit ouvert. En cas d'absence ou perte de contact d'un fil de carbone avec au moins un contact électrique d'une paire de contacts électriques, le circuit devient ouvert et la tension aux mesurée par le voltmètre est nulle. [0028] Le dispositif de contrôle 250 comprend une entrée dédiée pour chaque signal de mesure de tension fourni par un circuit de détection de circuit ouvert identifié afin d'être en mesure de déterminer quel fil de carbone est rompu ou mal placé en cas de détection d'un circuit ouvert. 6 [0029] Le circuit de détection de circuit ouvert 230 décrit ci-dessus n'est qu'un exemple de réalisation d'un tel circuit. L'homme du métier envisagera sans difficulté d'autres structures pour la réalisation d'un circuit de détection de circuit ouvert. [0030] En cas de détection d'un ou plusieurs circuits ouverts, le dispositif de contrôle peut émettre un signal d'erreur afin d'alerter un opérateur de l'anomalie. Le dispositif de contrôle peut être en outre relié au dispositif de commande du métier à tisser pour envoyer à celui-ci un signal d'arrêt en cas de détection de circuit ouvert correspondant à la rupture d'un fil de carbone afin de stopper le tissage et minimiser la perte de matière première. [0031] La présente invention permet de contrôler à la fois le bon positionnement des fils avant le démarrage du métier à tisser ainsi que leur intégrité ou continuité tout au long du tissage. 7 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] REVENDICATIONSInstallation de tissage (400) comprenant un métier à tisser (100) destiné à réaliser une texture tissée par tissage entre une pluralité de fils, au moins une partie des fils de la pluralité de fils étant des fils de carbone (210, 211, 212, 213, 214, 215), les fils de carbone étant chacun stockés individuellement sur une bobine d'une pluralité de bobines de stockage de fils de carbone (220, 221, 222, 223, 224, 225) présentes en amont du métier à tisser, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de paires de premier et deuxième contacts électriques (301, 302 ; 303, 304 ; 305, 306 ; 307, 308 ; 309, 310 ; 311, 312) présents entre les bobines de stockage (220, 221, 222, 223, 224, 225) et le métier à tisser (100), chaque paire de premier et deuxième contacts électriques étant présente sur le trajet d'un fil de carbone, les premier et deuxième contacts de chaque paire étant destinés à être en contact électrique avec un fil de carbone déterminé, les contacts de chaque paire de premier et deuxième contacts étant en outre reliés à un circuit de détection de circuit ouvert (230). Installation selon la revendication 1, dans laquelle les premiers contacts électriques (301, 303, 305, 307, 309, 311) de la pluralité de paires de premier et deuxième contacts électriques sont présents au voisinage de la pluralité de bobines de stockage de fils de carbone (220, 221, 222, 223, 224, 225) tandis que les deuxièmes contacts électriques (302, 304, 306, 308, 310, 312) de la pluralité de paires de premier et deuxième contacts électriques sont présents au voisinage de l'entrée du métier à tisser (100). Installation selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chaque contact de la pluralité de paires de premier et deuxième contacts électriques (301, 302 ; 303, 304 ; 305, 306 ; 307, 308 ; 309, 310 ; 311, 312) comprend un élément électriquement conducteur mobile en rotation, chaque élément électriquement conducteur étant destiné à être en contact avec un fil de carbone (210 ; 211 ; 212 ; 213 ; 214 ; 215). Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant. en outre un système de contrôle (250) relié au circuit de détection de circuit ouvert. (230), le dispositif de commande étant configuré pour émettre un signal d'arrêt du métier à tisser (100) ou un signal d'erreur en réponse à la détection d'un circuit ouvert entre les contacts électrique d'au moins une paire de premier et deuxième contacts électriques. 8 [Revendication 5] Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le circuit de détection de circuit ouvert (230) est un circuit électrique basse tension. [Revendication 6] Procédé de contrôle de positionnement et de continuité de fils de carbone dans une installation de tissage (400) comprenant un métier à tisser (100) destiné à réaliser une texture tissée par tissage entre une pluralité de fils, au moins une partie des fils de la pluralité de fils étant des fils de carbone (210, 211, 212, 213, 214, 215), les fils de carbone étant chacun stocké individuellement sur une bobine d'une pluralité de bobines de stockage de fils de carbone (220, 221, 222, 223, 224, 225) présentes en amont du métier à tisser, caractérisé en ce qu'il comprend le contrôle de la présence de chaque fil de carbone entre les bobines de stockage et le métier à tisser par détection électrique. [Revendication 7] Procédé selon la revendication 6, dans lequel le contrôle de la présence de chaque fil de carbone comprend la connexion de chaque fils de carbone à un circuit de détection de circuit ouvert (230), la connexion comprenant la prise d'un premier contact électrique sur le fil de carbone (210 ; 211 ; 212 ; 213 ; 214 ; 215) au voisinage d'une bobine de stockage du fil de carbone (220 ; 221 ; 222 ; 223 ; 224 ; 225) et la prise d'un deuxième contact électrique sur le même fil de carbone au voisinage de l'entrée du métier à tisser (100). [Revendication 8] Procédé selon la revendication 7, dans lequel la prise des premier et deuxième contacts électriques est réalisée respectivement avec des premier et deuxième éléments électriquement conducteurs mobiles en rotation. [Revendication 9] Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, comprenant en outre l'arrêt du métier à tisser (100) ou l'émission d'un signal d'erreur en réponse à la détection de l'absence d'un fil de carbone entre les bobines de stockage (220, 221, 222, 223, 224, 225) et le métier à tisser. [Revendication 10] Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel le circuit de détection de circuit ouvert (230) est un circuit électrique basse tension.