FR2825382A1

FR2825382A1 - Procede de controle en temps reel de l'aiguilletage de structures fibreuses et dispositif d'aiguilletage pour sa mise en oeuvre

Info

Publication number: FR2825382A1
Application number: FR0107299A
Authority: FR
Inventors: Renaud Duval; Thierry Marjollet; Robert Jean
Original assignee: Messier Bugatti SA
Current assignee: Safran Landing Systems SAS
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2002-12-06
Anticipated expiration: 2021-06-05
Also published as: EP1392906A1; IL158769A0; UA76147C2; CA2449666C; ATE458080T1; HUP0400137A2; FR2825382B1; CN100340706C; CN1513071A; RU2003134536A; IL158769A; US6360412B1; EP1392906B1; WO2003000978A1; MXPA03010950A; CA2449666A1; KR20040025681A; DE60235356D1; JP2004530807A; BR0210185A

Abstract

Une structure fibreuse aiguilletée (P) est réalisée par empilement de strates fibreuses sur un plateau (100), aiguilletage des strates au fur et à mesure de leur empilement au moyen d'aiguilles (114) animées d'un mouvement alternatif en direction transversale par rapport aux strates, et variation de la distance séparant le plateau d'une position de fin de course des aiguilles, pendant la réalisation de l'empilement afin d'obtenir une distribution souhaitée des caractéristiques d'aiguilletage dans l'épaisseur de la structure fibreuse. On mesure (capteurs 108) l'effort instantané (f) exercé lors de la pénétration des aiguilles, pour évaluer une grandeur représentant un effort d'aiguilletage (F) ou une énergie de pénétration (E) à partir de l'effort instantané, et on vérifie que la grandeur (F; E) évaluée satisfait au moins une condition prédéterminée pour contrôler le bon déroulement du procédé ou agir sur la variation de la distance entre le plateau et une position de fin de course des aiguilles.

Description

Arrière-plan de l'invention
L'invention concerne l'aiguilletage de structures fibreuses, en particulier pour réaliser des préformes destinées à constituer des structures de renfort pour des pièces en matériau composite, telles que, par exemple, des préformes pour disques de frein en matériau composite thermostructural.

Pour la réalisation de telles structures aiguilletées, il est bien connu d'empiler des strates fibreuses sur un plateau et d'aiguilleter les strates au fur et à mesure de leur empilement au moyen d'aiguilles animées d'un mouvement alternatif en direction transversale par rapport aux strates (ou direction Z).

Les aiguilles prélèvent des fibres dans les strates et les transfèrent en direction Z. Les fibres en Z confèrent une cohésion et une résistance au délaminage (séparation entre strates) à la structure aiguilletée. On peut ainsi conférer aux pièces composites incorporant de telles structures comme renforts fibreux une tenue mécanique leur permettant de résister à des efforts de cisaillement, comme c'est le cas pour des disques de frein lors de l'application d'un couple de freinage.

Pour conférer des caractéristiques d'aiguilletage désirées dans l'épaisseur de la structure fibreuse aiguilletée, il est connu de piloter la distance entre le plateau et une extrémité de fin de course des aiguilles au fur et à mesure de la réalisation de l'empilement. Plus particulièrement, il a été proposé dans le document US 4 790 052 d'augmenter cette distance à chaque fois qu'une nouvelle strate est empilée en imposant au plateau un pas de descente égal à l'épaisseur d'une strate aiguilletée, l'objet étant d'uniformiser la densité d'aiguilletage dans toute l'épaisseur de la structure fibreuse.

Il a été proposé, dans le document EP 0 736 115, de prendre en compte la variation de comportement de la structure fibreuse, au fur et à mesure de sa constitution, en imposant au plateau un pas de descente variable selon une loi de variation décroissante

prédéterminée. L'objet est de conférer une épaisseur constante aux différentes couches constituées par les strates aiguilletées.

Quant au document EP 0 695 823, il propose de transférer des fibres en Z en contrôlant, pendant le processus d'aiguilletage, la profondeur de pénétration des aiguilles. A cet effet, une grandeur représentative de la position de la surface libre de la structure fibreuse en cours d'aiguilletage est élaborée en utilisant des capteurs qui mesurent la position de la surface libre à l'extérieur de la zone d'aiguilletage.

Par rapport à un processus dans lequel le pas de descente est prédéterminé, une mesure en temps réel de la position de surface peut permettre de prendre en compte d'éventuelles dérives par rapport à un modèle, par exemple des écarts d'épaisseurs des strates individuelles. Toutefois, dans le document EP 0 695 823, cette mesure n'est pas effectuée exactement au niveau de l'aiguilletage. En outre, d'autres dérives possibles par rapport à des conditions préétablies ne sont pas prises en compte, comme par exemple l'usure des aiguilles.

Objet et résumé de l'invention
L'invention a pour but de fournir un procédé d'aiguilletage qui permette de prendre en compte l'efficacité réelle des aiguilles tout au long du processus d'aiguilletage, de manière à pouvoir le contrôler ou le commander en temps réel.

Ce but est atteint par un procédé de réalisation d'une structure fibreuse aiguilletée du type comprenant l'empilement de strates fibreuses sur un plateau, l'aiguilletage des strates au fur et à mesure de leur empilement au moyen d'aiguilles animées d'un mouvement alternatif en direction transversale par rapport aux strates, et la variation de la distance séparant le plateau d'une position de fin de course des aiguilles, pendant la réalisation de l'empilement, afin d'obtenir une distribution souhaitée des caractéristiques d'aiguilletage dans l'épaisseur de la structure fibreuse, procédé selon lequel on mesure l'effort instantané (f) exercé lors de la pénétration des aiguilles, on évalue une grandeur représentant un effort d'aiguilletage (F) ou une énergie de pénétration (E) à partir de l'effort

instantané, et on vérifie que la grandeur (F ; E) évaluée satisfait au moins une condition prédéterminée.

L'énergie (E) de pénétration des aiguilles peut être évaluée par intégration de l'effort instantané mesuré (f), par exemple sur une durée séparant l'entrée des aiguilles dans la structure fibreuse de leur arrivée au point mort bas de leur course.

La grandeur évaluée peut être aussi la valeur maximale (F) de l'effort d'aiguilletage instantané (f) mesuré lors de la pénétration des aiguilles dans la structure fibreuse.

Selon la distribution souhaitée des caractéristiques d'aiguilletage dans l'épaisseur de la structure fibreuse, on vérifie que la grandeur représentative de l'effort d'aiguilletage (F) ou de l'énergie de pénétration (E) reste sensiblement constante, ou suit sensiblement une loi de variation préétablie.

Selon un aspect de l'invention, la mesure de l'effort d'aiguilletage (F) ou de l'énergie de pénétration (E) constitue un moyen de contrôle du bon déroulement de l'aiguilletage qui est commandé selon un processus prédéfini, par exemple un pas de descente du plateau constant, ou une variation particulière du pas de descente comme dans le document EP 0 736 115.

Selon un autre aspect de l'invention, on commande la variation de la distance entre le plateau et une position de fin de course des aiguilles en fonction de la valeur évaluée de l'effort d'aiguilletage (F) ou de l'énergie de pénétration (E).

En particulier, lorsque l'on fait varier de façon prédéterminée la distance entre le plateau et une position de fin de course des aiguilles au cours du processus d'aiguilletage, l'on superpose le cas échéant à cette variation une modification supplémentaire de ladite distance lorsque la grandeur (E) ou (F) évaluée ne satisfait pas une condition prédéterminée.

Dans ces deux derniers cas, la variation de distance est commandée afin d'asservir l'effort d'aiguilletage ou l'énergie de pénétration des aiguilles à une valeur prédéterminée ou à une loi de variation prédéterminée, selon la distribution souhaitée des caractéristiques d'aiguilletage, notamment le taux de fibres en Z, dans l'épaisseur de la structure fibreuse.

Dans l'un et l'autre aspects de l'invention, la mesure de l'effort exercé ou de l'énergie dépensée lors de la pénétration des aiguilles permet de prendre en compte l'efficacité réelle des aiguilles et d'intégrer toute variation éventuelle, par exemple une épaisseur individuelle de strate irrégulière ou une usure prématurée des aiguilles.

L'effort de pénétration instantané (f) est avantageusement mesuré au niveau du plateau.

L'invention a aussi pour objet de fournir un dispositif d'aiguilletage permettant de mettre en oeuvre les procédés ci-dessus.

Ce but est atteint grâce à un dispositif comprenant un plateau sur lequel peuvent être empilées des strates fibreuses, une pluralité d'aiguilles portées par un support, au-dessus du plateau, des moyens d'entraînement du support d'aiguilles pour animer celles-ci d'un mouvement alternatif en direction transversale par rapport au plateau, et des moyens pour faire varier la distance entre le plateau et une position de fin de course des aiguilles, dispositif dans lequel est prévu au moins un capteur d'effort permettant de fournir un signal représentatif de l'effort instantané exercé lors de la pénétration des aiguilles dans des strates fibreuses empilées sur le plateau.

Brève description des dessins
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en élévation d'un dispositif d'aiguilletage rectiligne conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en élévation et en coupe suivant le plan II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique en élévation et en coupe d'une variante de réalisation d'un dispositif d'aiguilletage rectiligne conforme à l'invention ; - les figures 4 à 6 illustrent des étapes successives de trois modes de mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention ; - la figure 7 est une vue en élévation d'un dispositif d'aiguilletage circulaire conforme à l'invention ; et

- la figure 8 est une vue de dessus du plateau du dispositif d'aiguilletage de la figure 7.

Description détaillée de modes de réalisation
Les figures 1 et 2 montrent schématiquement une installation d'aiguilletage rectiligne comprenant, de façon bien connue en soi, un poste d'aiguilletage 10 disposé entre une première table 12 et une deuxième table 14.

Des systèmes d'entraînement 16, 18 à rouleaux presseurs sont interposés entre la table 12 et le poste d'aiguilletage 10 et entre ce dernier et la table 14.

Une plaque fibreuse P est déplacée suivant un mouvement alternatif de translation rectiligne entre la table 12 et la table 14, à travers le poste d'aiguilletage 10. La plaque P est formée de strates fibreuses empilées et aiguilletées au fur et à mesure de leur empilement. Les strates peuvent être formées de tissus, nappes unidirectionnelles ou multidirectionnelles, tricots, feutres, ou autres textures fibreuses essentiellement bidimensionnelles. Après chaque passe d'aiguilletage, lorsque la plaque P, ayant traversé complètement le poste d'aiguilletage 10, parvient sur une des tables 12 et 14, une nouvelle strate est ajoutée, et une nouvelle passe d'aiguilletage est réalisée en déplaçant la plaque dans l'autre direction.

Au poste d'aiguilletage 10, la plaque P passe sur un plateau support 100 au-dessus duquel est située une planche à aiguilles 110.

Le plateau support 100 repose sur des poutres 102 d'un bâti 104 par l'intermédiaire de vérins 106, par exemple au nombre de six, qui permettent de faire varier la position verticale du plateau 100.

La planche à aiguilles 110 s'étend transversalement par rapport à la direction de déplacement de la plaque P, au moins sur toute la largeur de celle-ci. La planche 110 est animée d'un mouvement de translation alternatif vertical au moyen d'un ou plusieurs dispositifs d'entraînement 112 de type bielle-manivelle. Dans l'exemple illustré, deux systèmes bielles-manivelles sont prévus, reliés à la planche au voisinage des extrémités de celle-ci. Un ou plusieurs moteurs (non représentés) portés par exemple par le bâti 104 entraînent les systèmes bielles-manivelles 112.

Les aiguilles 114 portées par la planche 110 sont munies de barbes, crochets ou fourches. Elles pénètrent dans la texture fibreuse des strates constitutives de la plaque P pour y prélever des fibres qui sont déplacées transversalement par rapport aux strates (direction Z), et lient les strates entre elles.

Une passe d'aiguilletage est réalisée après qu'une nouvelle strate fibreuse a été ajoutée en faisant avancer la plaque P au moyen des rouleaux presseurs 16,18 de manière à ce que l'intégralité de la surface de la plaque soit décrite par les aiguilles. L'avance de la plaque peut être continue ou non. Dans ce dernier cas, un arrêt ou un ralentissement de la plaque est commandé pendant la pénétration des aiguilles.

Les vérins 106 sont commandés pour déplacer le plateau 100, de sorte que la distance entre le plateau 100 et une extrémité de fin de course des aiguilles 114 peut être variée.

La profondeur de pénétration des aiguilles 114 dans la plaque P s'étend sur plusieurs épaisseurs de strates. Des trous 101 sont formés dans le plateau 100 au regard des aiguilles 114 pour que cellesci puissent y pénétrer lors de l'aiguilletage des premières strates.

Des dispositifs du type de celui décrit ci-avant sont bien connus en soi. On pourra se référer notamment au document US 4 790 052 déjà cité.

Conformément à l'invention, un ou plusieurs capteurs d'effort sont disposés de manière à fournir un signal représentatif de l'effort exercé lors de la pénétration des aiguilles dans la plaque P.

Bien que la mesure des efforts puisse être réalisée au niveau de la planche à aiguilles, elle est effectuée, pour plus de commodité et afin de ne pas être affectée par les accélérations et vibrations imposées à la planche à aiguilles, au niveau du plateau 100.

Dans l'exemple illustré par les figures 1 et 2, des capteurs d'effort 108 sont interposés entre les tiges des vérins 106 et le plateau
100. Les capteurs 108 peuvent être, de façon classique, des capteurs à jauges de contrainte, par exemple de type piézoélectrique, montées en pont. Les signaux électriques des capteurs 108 sont recueillis par un circuit 109 (figure 1). Le circuit 109 est un circuit de commande qui,

notamment, fournit des signaux de commande aux systèmes d'entraînement 16,18 et aux vérins 106.

Les signaux fournis par les capteurs 108 représentent l'effort instantané de pénétration des aiguilles. Les signaux reçus des différents capteurs peuvent être sommés ou moyennés pour fournir un signal moyen f' permettant d'élaborer une valeur f représentative de l'effort de pénétration instantané.

Lorsque les aiguilles sont à l'extérieur de la plaque, un signal moyen non nul f'o peut être fourni par les signaux des capteurs, en raison d'efforts résiduels s'exerçant sur la plaque, par exemple dûs à des frottements entre la plaque et un débourreur (non représenté) appliqué sur celle-ci. L'effort f'o est mesuré par exemple au moment du passage au point mort ou efforts résiduels (volontaires ou non) dûs aux frottements débourreur-préforme haut. La valeur f représentative de l'effort de pénétration ou effort d'aiguilletage instantané proprement dit est alors égale à f'-f'o.

Une grandeur F représentative de l'effort d'aiguilletage au cours de chaque pénétration des aiguilles peut être obtenue en prenant le maximum de l'effort instantané f mesuré lors de cette pénétration.

A cet effet, la valeur f est échantillonnée par le circuit 109 et la grandeur F retenue est la valeur de l'échantillon d'amplitude maximale mesurée lors de chaque course des aiguilles. Le début de chaque cycle de pénétration des aiguilles peut être fixé au passage au point mort haut en leur course. Celui-ci est détecté au moyen d'un capteur 116, par exemple de type inductif ou optique coopérant par exemple avec un profil de came 113 ayant une position angulaire correspondant au point mort haut et entraîné en rotation avec la manivelle d'un des systèmes d'entraînement 112 de la planche à aiguilles. Les signaux du capteur 116 sont reçus et traités par le circuit 109.

En variante, on élabore de préférence une grandeur E représentative de l'énergie de pénétration des aiguilles, laquelle peut être corrélée avec la quantité de fibres transférées en Z. Cette grandeur E est obtenue par intégration dans le temps, au moyen du circuit 109, de la mesure instantanée f de l'effort de pénétration.

Cette intégration de la valeur f est réalisée sur une période prédéfinie, par exemple la durée séparant le passage des aiguilles au point mort haut du passage des aiguilles au point mort bas de leur course.

La détection du passage au point mort bas peut être réalisée de la même manière que la détection du passage au point mort haut.

Il est possible de démarrer l'intégration de la valeur f non pas au passage au point mort haut, mais au moment de la pénétration des aiguilles dans la plaque fibreuse. Pour détecter ce moment, on peut mesurer la position instantanée de la face supérieure de la plaque fibreuse. En effet, la durée d'un cycle entre deux passages successifs au point mort haut étant connue par détection de ces passages, la course des aiguilles étant constante et connue, la connaissance de la position de la face supérieure de la plaque fibreuse, entre les points morts haut et bas, permet de déterminer à quel moment de ce cycle les aiguilles pénètrent dans la plaque fibreuse.

Des moyens mécaniques sous forme de palpeurs permettent de mesurer la position de la face supérieure de la plaque fibreuse, comme décrit dans le document déjà cité EP 0 695 823.

On peut aussi avantageusement utiliser des moyens de mesure optique sans contact tel qu'un ensemble émetteur/récepteur laser 118, comme décrit dans la demande de brevet FR 01 02 869 de la déposante. L'émetteur, qui occupe une position fixe par rapport au bâti 104, dirige un faisceau laser vers la surface de la plaque fibreuse.

Le faisceau laser, de préférence non collimaté est réfléchi et l'analyse du trajet du faisceau entre émetteur et récepteur permet de fournir l'information de position désirée. L'émetteur-récepteur 118, qui est relié au circuit 109, peut être placé au niveau du poste d'aiguilletage, le faisceau laser traversant un orifice formé dans la planche à aiguilles 110.

Le mode de réalisation de la figure 3 se distingue de celui de la figure 2 en ce que le plateau 100 du poste d'aiguilletage repose sur des embases 103 portées par des colonnes du bâti 104 par l'intermédiaire de vérins 106, au nombre de quatre dans cet exemple.

Les capteurs d'effort 108 sont ici interposés entre les embases 103 et les cylindres des vérins 106. Une disposition similaire

des capteurs pourrait être adoptée pour le mode de réalisation des figures 1 et 2.

Par rapport à l'installation des figures 1 et 2, celle de la figure 3 peut convenir pour l'aiguilletage de plaques P de plus petites largeurs.

Un processus d'aiguilletage selon un mode de réalisation de l'invention sera maintenant décrit en référence à la figure 4.

Eventuellement après aiguilletage de quelques strates initiales superposées (étape 40), une nouvelle strate est ajoutée (étape 41) et un pas de descente est imposé au plateau (étape 42).

Le pas de descente est prédéterminé. Pendant le processus d'aiguilletage, le pas de descente imposé au plateau après chaque passe d'aiguilletage d'une strate et superposition d'une nouvelle strate peut être constant ou varier de façon préétablie, comme décrit dans les documents précités US 4 790 052 et EP 0 736 115.

Pendant l'aiguilletage d'une nouvelle strate superposée, l'effort d'aiguilletage F induit par la pénétration des aiguilles dans la structure fibreuse ou l'énergie de pénétration E des aiguilles sont évalués au moyen des capteurs 106 et du circuit 109 (étape 43).

La grandeur d'effort F ou d'énergie E évaluée peut être celle déterminée à chaque pénétration des aiguilles, ou l'on peut effectuer une moyenne de mesures d'effort réalisées lors de quelques pénétrations d'aiguilles successives.

Dans la description faite ci-après de différentes réalisations d'un processus d'aiguilletage, on envisagera l'évaluation de l'énergie E de pénétration des aiguilles, à laquelle on peut corréler la quantité de fibres transférées en Z. Ces processus pourraient, de façon similaire, être mis en oeuvre avec mesure de l'effort d'aiguilletage qui traduit l'efficacité réelle des aiguilles.

Dans le mode de réalisation de la figure 4, si la passe d'aiguilletage en cours n'est pas terminée (test 44), l'énergie de pénétration évaluée E est comparée à des valeurs de seuil minimum E min et maximum Emax' Si E est comprise dans la plage [Emin, Emax] (test 45), on retourne à l'étape 43. Si la passe d'aiguilletage est terminée au test 44, (ce qui peut être détecté par un capteur de fin de course de la plaque P), on retourne à l'étape 41.

Si le test 45 est négatif, un signal d'alarme est produit (étape 46) indiquant que l'effort d'aiguilletage, donc l'efficacité des aiguilles, ne se trouve plus dans la plage de tolérance prédéterminée. Cela peut être dû par exemple à une usure ou une casse d'aiguilles, à un défaut de positionnement de table, ou encore à une évolution non conforme du produit aiguilleté ou des strates constituant la plaque P.

Les valeurs Emin et Emax sont déterminées expérimentalement en fonction notamment des caractéristiques d'aiguilletage souhaitées, notamment du taux de fibres en Z. Les valeurs Emin et Emax peuvent être fixes, ou être variables, au fur et à mesure de la constitution de la plaque P, pour suivre une loi de variation prédéterminée. Ainsi, par exemple, l'énergie de pénétration, donc le taux de fibres en Z, pourra être plus importante dans des parties de la plaque où un transfert plus grand de fibres en Z est souhaité pour accroître la résistance au délaminage.

Le processus de la figure 4 permet, grâce à la mesure en continu de l'énergie de pénétration, de vérifier que l'aiguilletage se déroule avec une efficacité réelle correspondant à celle souhaitée.

Un processus d'aiguilletage selon un autre mode de réalisation de l'invention sera maintenant décrit en référence à la figure 5.

Ce processus comprend des étapes 50 à 53 d'aiguilletage de strates initiales, d'ajout d'une nouvelle strate, de réalisation d'un pas de descente prédéterminé ainsi que d'aiguilletage et mesure d'énergie de pénétration, analogues aux étapes 40 à 43 du processus de la figure 4.

L'énergie évaluée E est comparée avec des valeurs minimale E'min et maximale E'max prédéterminées, dans la mesure où la passe d'aiguilletage en cours n'est pas terminée (test 54).

Lorsque l'énergie évaluée devient supérieure au seuil E'max (test 55), un incrément de descente Ah est imposé au plateau 100 (étape 56). Cela peut être réalisé pendant l'aiguilletage de la dernière strate empilée, dès que le dépassement est détecté, ou à la fin de l'aiguilletage de la strate, l'incrément Ah se superposant au pas de descente prédéterminé. Après l'étape 55, on revient à l'étape 53. Si, au

test 54, la passe d'aiguilletage en cours est terminée, on revient à l'étape 51 d'ajout d'une nouvelle strate.

Lorsque le test 55 est négatif, on compare l'énergie évaluée E au seuil E'min' Si l'énergie évaluée est inférieure au seuil E'min (test 57), un incrément de montée A'h, par exemple opposé à Ah, est imposé au plateau 100 (étape 58), de façon immédiate où à la fin de la passe d'aiguilletage en cours, l'incrément A'h se superposant au pas de descente prédéterminé. Après l'étape 58, on passe à l'étape 53.

Les seuils E'min et E'max peuvent être déterminés expérimentalement et ne sont pas nécessairement égaux à ceux du processus de la figure 4. Ils peuvent être fixes ou variables de façon prédéterminée au fur et à mesure de la constitution de la plaque aiguilletée.

Les incréments Ah et A'h représentent par exemple de un à quelques % d'un pas de descente moyen.

On notera que les incréments Ah et A'h peuvent être variables, par exemple en fonction de l'amplitude du franchissement des seuils E'min et E'max'
Le processus de la figure 5 permet, grâce à la mesure en continu de l'effort d'aiguilletage, de corriger, le cas échéant, la valeur prédéterminée du pas de descente, ou une loi prédéterminée de variation du pas de descente, de manière que l'efficacité des aiguilles reste conforme à ce qui est attendu.

La figure 6 montre les étapes d'un processus d'aiguilletage selon lequel la descente du plateau est commandée en fonction seulement de l'énergie d'aiguilletage évaluée.

Après aiguilletage de strates initiales (étape 60), une nouvelle strate est ajoutée (étape 61), l'aiguilletage est démarré et l'énergie de pénétration des aiguilles E est évaluée (étape 62), comme à l'étape 43 de la figure 4. Dans la mesure où la passe d'aiguilletage en cours n'est pas terminée (test 64), l'énergie évaluée E est comparée à des valeurs de seuil minimum E"min et maximum E"max- Si l'énergie E est inférieure à E"min (test 65), on commande un pas élémentaire p, de montée du plateau (étape 66) et l'on retourne à l'étape 62. Si le test
64 est positif, on retourne à l'étape 61. Si l'énergie E n'est pas inférieure à E"min, on la compare à E"max (test 67). Si l'énergie E est

supérieure à E"max, on commande un pas élémentaire p2 de descente du plateau (étape 67), et on retourne à l'étape 62. Si l'énergie E n'est pas supérieure à E"max, on retourne à l'étape 62.

Les valeurs E"min et E"max peuvent être prédéfinies expérimentalement, en fonction des caractéristiques d'aiguilletage souhaitées. Elle peuvent être fixes, ou être variables, au fur et à mesure de la constitution de la plaque fibreuse, pour suivre une loi de variation prédéterminée.

Les pas de montée p, et de descente p2 peuvent être égaux ou non entre eux. Leur valeur peut être fixe, ou variable, de façon prédéterminée par exemple en fonction de l'amplitude de l'écart entre E et E"min ou entre E et E"max-
Bien entendu, les processus des figures 4 à 5 s'interrompent après réalisation de la dernière passe d'aiguilletage, la plaque P ayant atteint l'épaisseur souhaitée.

La mesure d'effort d'aiguilletage peut être implantée non seulement dans des dispositifs d'aiguilletage rectilignes, mais aussi dans des dispositifs d'aiguilletage circulaires.

Ainsi, les figures 7 et 8 illustrent un dispositif d'aiguilletage avec un plateau circulaire 200. Des strates annulaires sont empilées et aiguilletées sur le plateau 200 pour former une préforme fibreuse aiguilletée ou disque P de forme annulaire. De façon en soi connue, les strates peuvent être formées par des anneaux ou des secteurs d'anneaux juxtaposés, qui sont découpés dans une texture fibreuse dimensionnelle, par exemple un tissu, une nappe unidirectionnelle ou multidirectionnelle, un feutre, ... Les strates peuvent aussi être formées par des spires enroulées à plat, telles que des spires de tissu hélicoïdal, ou des spires formées à partir de tresses déformées, ou encore des spires formées à partir d'une texture bidimensionnelle déformable. On pourra se référer par exemple aux documents US 6 009 605, US 5 662 855 et WO 98/44182. La préforme annulaire P peut constituer notamment une préforme de disque de frein en matériau composite.

Le disque P est entraîné en rotation et passe dans un poste d'aiguilletage comprenant une planche à aiguilles 210 qui surplombe un secteur du plateau 200 (dont l'emplacement est délimité par des

traits mixtes sur la figure 8). La planche 210 est animée d'un mouvement de translation alternatif vertical au moyen d'un dispositif d'entraînement 212 de type bielle-manivelle.

Les aiguilles 214 portées par la planche 212 sont munies de barbes, crochets ou fourches pour prélever des fibres dans les strates empilées et les transférer à travers celles-ci lorsqu'elles pénètrent dans le disque P.

L'entraînement du disque P en rotation peut être réalisé au moyen de rouleaux coniques tels que 22, le plateau 200 étant fixe et étant muni de trous 201 au regard des aiguilles 214. En variante, l'entraînement du disque P peut être réalisé en faisant tourner le plateau 200. Dans ce dernier cas, le plateau 200 est muni d'un revêtement dans lequel les aiguilles peuvent pénétrer sans être endommagées. Le transfert de fibres en Z dans ce revêtement solidarise le disque P avec le plateau et facilite donc son entraînement en rotation.

Le plateau 200 est articulé sur un support 202 qui repose sur un bâti 204 par l'intermédiaire de vérins 206, au nombre de trois dans l'exemple illustré (voir figure 8).

Un ou plusieurs capteurs d'effort 208, au nombre de deux dans l'exemple illustré, sont interposés entre le support 202 et le plateau 200.

Comme le montre la figure 7, l'articulation 203 du plateau 200 sur le support 204 est située dans une zone de la circonférence du plateau 200 opposée à la zone où se trouve le poste d'aiguilletage 20.

Quant aux capteurs 208, ils sont situés sous le plateau 200 de part et d'autre du poste d'aiguilletage 20, en des emplacements éloignés de l'articulation 203. Cette disposition de l'articulation 203 et des capteurs 208 permet d'optimiser la mesure de l'effort d'aiguilletage qui s'exerce au niveau du poste d'aiguilletage 20.

Les signaux des capteurs 208 sont recueillis par un circuit de commande qui commande en particulier la rotation du disque P et les vérins 206 pour déplacer le plateau verticalement lors du processus d'aiguilletage.

Les signaux des capteurs 208, représentatifs de l'efficacité des aiguilles lorsqu'elles pénètrent dans le disque P, ainsi que la

mesure éventuelle de la position de la face supérieure du disque P, sont utilisés pour le contrôle ou la commande en temps réel de l'aiguilletage, suivant des processus tels que ceux décrits en référence aux figures 4 à 6.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de réalisation d'une structure fibreuse aiguilletée du type comprenant l'empilement de strates fibreuses sur un plateau, l'aiguilletage des strates au fur et à mesure de leur empilement au moyen d'aiguilles animées d'un mouvement alternatif en direction transversale par rapport aux strates, et la variation de la distance séparant le plateau d'une position de fin de course des aiguilles, pendant la réalisation de l'empilement afin d'obtenir une distribution souhaitée des caractéristiques d'aiguilletage dans l'épaisseur de la structure fibreuse, caractérisé en ce que l'on mesure l'effort instantané (f) exercé lors de la pénétration des aiguilles, on évalue une grandeur représentant un effort d'aiguilletage (F) ou une énergie de pénétration (E) à partir de l'effort instantané, et on vérifie que la grandeur (F ; E) évaluée satisfait au moins une condition prédéterminée.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on évalue l'énergie de pénétration des aiguilles par intégration de la valeur d'effort instantané (f) mesurée.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intégration est réalisée sur la durée séparant l'entrée des aiguilles dans la structure fibreuse de l'arrivée des aiguilles au point mort bas de leur course.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grandeur évaluée (F) est la valeur maximale mesurée de l'effort instantané (f).

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on vérifie que la grandeur évaluée reste sensiblement constante.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on vérifie que la grandeur évaluée suit sensiblement une loi de variation prédéterminée.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on commande la variation de la distance entre le plateau et une position de fin de course des aiguilles en fonction de la valeur de la grandeur évaluée (F ; E).

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, au cours du processus d'aiguilletage, on fait varier de façon prédéterminée la distance entre le plateau et une position de fin de course des aiguilles, et l'on superpose le cas échéant une modification supplémentaire de ladite distance lorsque la grandeur évaluée (F ; E) ne satisfait pas à la condition prédéterminée.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'effort instantané (f) est mesuré au niveau du plateau.

10. Dispositif d'aiguilletage comprenant un plateau (100 ; 200) sur lequel peuvent être empilées des strates fibreuses, une pluralité d'aiguilles portées par un support, au-dessus du plateau, des moyens d'entraînement du support d'aiguilles pour animer celles-ci d'un mouvement alternatif en direction transversale par rapport au plateau, et des moyens (108 ; 208) pour faire varier la distance entre le plateau et une position de fin de course des aiguilles, caractérisé en ce qu'est prévu au moins un capteur d'effort (106 ; 206) permettant de fournir un signal représentatif de l'effort instantané (f) exercé lors de la pénétration des aiguilles dans des strates fibreuses empilées sur le plateau.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (109) pour déterminer une valeur maximale (F) de l'effort instantané (f) lors de la pénétration des aiguilles.

12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (109) pour évaluer une grandeur représentative d'une énergie de pénétration des aiguilles par intégration de l'effort instantané (f).

13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à

12, caractérisé en ce qu'au moins un capteur d'effort (106) est interposé entre le plateau (100) et une structure de support.

14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à

13, caractérisé en ce que le plateau (200) est articulé sur l'un de ses bords et repose sur au moins un capteur d'effort (206) en un emplacement éloigné de son articulation (203).

15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection du passage des aiguilles à au moins l'une des extrémités de leur course.

16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure de la position de la surface supérieure des strates fibreuses empilées sur le plateau.