Brevet FR3101569A1 — publié le 20210409

Machine de drapage et de compactage automatique L’invention concerne une machine de drapage et de compactage automatique (100) de plis comprenant une tête de drapage (130) apte à saisir, déposer et compacter des plis fibreux sur un support de drapage (160), la tête de drapage comprenant un premier support rigide (131), un deuxième support rigide (132) et un préhenseur (133) comprenant une pièce de matériau élastiquement déformable (1333) présentant au moins une face (1333a) apte à saisir un pli et destinée à venir en appui contre une surface (160a) du support de drapage. Le premier support rigide (131) est relié à un dispositif de manipulation robotisé (140), et le deuxième support rigide (132) est relié, d’une part, au premier support rigide (131) et, d’autre part, au préhenseur (133) composé d’ une pièce de matériau élastiquement déformable (133) présentant au moins une face (1333a) apte à saisir un pli fibreux et destinée à venir en appui contre une surface (160a) du support de drapage. La tête de drapage comprend une pluralité d’éléments de mesure de force ou pression d’appui (134) interposés entre les premier et deuxième supports rigides (131, 132) ou logés dans le premier support rigide. La machine de drapage comprend une unité de commande (150) reliée aux éléments de mesure de force ou pression d’appui (134), l’unité de commande étant configurée pour contrôler une force ou une pression d’appui de compactage appliquée par la tête de drapage (130). Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Machine de drapage et de compactage automatique La présente invention concerne la fabrication de pièces en matériaux composites par drapage des plis sur un support de drapage. L’invention concerne plus particulièrement une machine permettant un drapage et un compactage automatique de plis. Des machines de drapage automatique dites « pick and place » sont connues comme celle décrite dans le document US 9 873 230. Ces machines comprennent une tête de drapage montée sur un dispositif de manipulation robotisé. La machine de drapage est programmée pour commander les mouvements de la tête de drapage suivant trois opérations : une opération de saisie automatique d’un pli fibreux, une opération de déplacement automatique du pli à une position déterminée sur un support de drapage, puis une opération de relâche ou détachement du pli à l’endroit ciblé (« pick and place »). Ces trois opérations sont répétées pour tous les plis constituant la préforme de la pièce en matériau composite à fabriquer. Lors de chaque détachement d’un pli sur le support de drapage, celui-ci doit être compacté afin notamment de chasser l’air présent sous le pli pour lui garantir un conformage correct et un taux de porosité minimal. A cet effet, la machine de drapage peut comprendre des dispositifs supplémentaires extérieurs pour réaliser le compactage. En outre de nécessiter un dispositif supplémentaire pour le compactage des plis déposés, les machines de drapage de l’art antérieur ne proposent pas de solutions fiables pour assurer un compactage précis et homogène sur l’ensemble des plis en particulier lorsque la surface du support de drapage présente une géométrie complexe. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de proposer une solution qui permet de réaliser le compactage directement avec la tête de drapage, et ce avec un contrôle de la force ou pression d’appui de la tête sur le support de drapage. A cet effet, l'invention propose une machine de drapage et de compactage automatique de plis comprenant une tête de drapage apte à saisir, déplacer, déposer et compacter des plis sur un support de drapage, la tête de drapage comprenant un premier support rigide, un deuxième support rigide et un préhenseur comprenant une pièce de matériau élastiquement déformable présentant au moins une face apte à saisir un pli et destinée à venir en appui contre une surface du support de drapage, le premier support étant relié à un dispositif de manipulation robotisé, le deuxième support rigide étant relié, d’une part, au premier support rigide et, d’autre part, au préhenseur, le deuxième support formant une liaison rigide entre le préhenseur et le premier support rigide. La machine de drapage est caractérisée en ce que la tête de drapage comprend une pluralité d’éléments de mesure de force ou pression d’appui interposés entre les premier et deuxième supports rigides ou logés dans le premier support rigide et en ce que la machine de drapage comprend une unité de commande reliée aux éléments de mesure de force ou pression d’appui, l’unité de commande étant configurée pour contrôler une force ou une pression d’appui de compactage appliquée par la tête de drapage. Avec la machine de l’invention, il est ainsi possible de placer et compacter automatiquement avec un effort en consigne des plis sur un support de drapage quelle que soit sa géométrie. Grâce aux éléments de mesure de force ou pression d’appui, il est possible de mesurer la force d’appui appliquée par la tête en plusieurs endroits de celle-ci. L’effort de compactage peut être ainsi contrôlé et corrigé localement par le biais d‘une programmation et d’un asservissement afin de réaliser un compactage satisfaisant sur l’ensemble du pli déposé. Selon une caractéristique particulière de la machine de l’invention, des éléments de mesure de force ou pression d’appui sont répartis sur la zone de couplage entre les premier et deuxième supports rigides. Selon une autre caractéristique particulière de la machine de l’invention, les éléments de mesure de force ou pression d’appui correspondent à des capteurs de force. Selon une autre caractéristique particulière de la machine de l’invention, des dispositifs de déplacement linéaire sont présents dans la zone de couplage entre les premier et deuxième supports rigides, chaque dispositif de déplacement linéaire comprenant un capteur de position correspondant à un élément de mesure de force ou pression d’appui. Selon une autre caractéristique particulière de la machine de l’invention, le premier support rigide comprend une pluralité de bras chacun reliés à une extrémité au dispositif de manipulation et à une autre extrémité au deuxième support rigide, chaque bras comprenant un élément de mesure de force ou pression d’appui. Selon une autre caractéristique particulière de la machine de l’invention, l’unité de commande est configurée pour ajuster la force d’appui de compactage de la tête de drapage sur la surface du support de drapage en fonction d’une force d’appui cible. Il est ainsi notamment possible de limiter la force d’appui appliquée dans le cas d’un drapage et d’un compactage sur un support fragile. Selon une autre caractéristique particulière de la machine de l’invention, l’unité de commande ajuste la force d’appui de compactage en fonction de la force d’appui mesurée par un ou plusieurs éléments de mesure déterminés. Il est ainsi possible de cibler localement l’application d’une force ou d’un effort de compactage afin par exemple d’assurer un compactage de l’ensemble d’un pli sur une surface de géométrie complexe. La figure 1 est une vue schématique d’une machine de drapage et de compactage automatique de plis fibreux conformément à un mode de réalisation de l’invention, La figure 2 est une vue schématique en coupe montrant la tête de drapage de la machine de la figure 1, La figure 3 est une vue en coupe selon le plan II-II de la tête de drapage de la figure 2, La figure 4 est une vue schématique en coupe d’une tête de drapage selon un autre mode de réalisation, La figure 5 est une vue en coupe selon le plan IV-IV de la tête de drapage de la figure 4, La figure 6 est une vue schématique en perspective d’une tête de drapage selon un autre mode de réalisation, Les figures 7A à 7C sont des exemples de placement d’un patch sur une surface complexe via une tête de drapage, Les figures 8A et 8B montrent l’amélioration avec une machine selon l’invention lors de l’application d’un effort de compactage sur une surface concave, Les figures 9A et 9B montrent l’amélioration avec une machine selon l’invention lors de l’application d’un effort de compactage sur une surface convexe. Machine de drapage et de compactage automatique (100) de plis (10) comprenant une tête de drapage (130) apte à saisir, déposer et compacter des plis sur un support de drapage (160), la tête de drapage comprenant un premier support rigide (131), une deuxième support rigide (132) et un préhenseur (133) comprenant une pièce de matériau élastiquement déformable (1333) présentant au moins une face (1333a) apte à saisir un pli et destinée à venir en appui contre une surface (160a) du support de drapage, le premier support rigide (131) étant relié à un dispositif de manipulation robotisé (140), le deuxième support rigide (132) étant relié, d’une part, au premier support rigide (131) et, d’autre part, au préhenseur (133), caractérisée en ce que la tête de drapage comprend une pluralité d’éléments de mesure de force ou pression d’appui (134) interposés entre les premier et deuxième supports rigides (131, 132) ou logés dans le premier support rigide, et en ce que la machine de drapage comprend une unité de commande (150) reliée aux éléments de mesure de force ou pression d’appui (134), l’unité de commande étant configurée pour contrôler une force ou une pression d’appui de compactage appliquée par la tête de drapage (130). Machine selon la revendication 1, dans laquelle des éléments de mesure de force ou pression d’appui (134) sont répartis sur la zone de couplage (Zc) entre les premier et deuxième supports rigides (131, 132). Machine selon la revendication 2, dans laquelle les éléments de mesure de force ou pression d’appui (134) correspondent à des capteurs de force. Machine selon la revendication 2, dans laquelle des dispositifs de déplacement linéaire (235) sont présents dans la zone de couplage (Zc) entre les premier et deuxième supports rigides (231, 232), chaque dispositif de déplacement linéaire comprenant un capteur de position (234) correspondant à un élément de mesure de pression d’appui. Machine selon la revendication 1, dans laquelle le premier support rigide (331) comprend une pluralité de bras (3310) chacun reliés à une extrémité (3312) au dispositif de manipulation robotisé et à une autre extrémité (3311) au deuxième support rigide (332), chaque bras comprenant un élément de mesure de force ou pression d’appui (334). Machine selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle l’unité de commande (150) est configurée pour ajuster la force d’appui de compactage de la tête de drapage sur la surface du support ou du moule de drapage en fonction d’une force d’appui cible. Machine selon la revendication 6, dans laquelle l’unité de commande (150) ajuste la force d’appui de compactage en fonction de la force d’appui mesurée par un ou plusieurs éléments de mesure déterminés.