FR3062659A1 - Appel de preforme dans un metier a tisser du type jacquard - Google Patents
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Abstract
Métier à tisser (100) du type Jacquard pour la fabrication d'une préforme tissée (102) à partir d'une pluralité de fils de chaîne et d'une pluralité de fils de trame, ledit métier à tisser comportant un dispositif (106) d'appel de la préforme au cours de sa fabrication, pour la déplacer le long d'un axe (X) sensiblement parallèle à une direction de production de la préforme à mesure qu'elle est formée, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (105) de mise en rotation de la préforme, sensiblement autour dudit axe.
Description
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un métier à tisser du type Jacquard pour la fabrication d’une préforme tissée, de préférence 3D, et plus particulièrement l’appel de cette préforme au cours de sa fabrication par le métier à tisser.
ETAT DE L’ART
L’état de l’art comprend notamment les documents EP-A1-1 526 285 et WO-A2-2013/088037.
La figure 1 illustre schématiquement un métier à tisser 10 du type Jacquard utilisé pour la réalisation de préformes tridimensionnelles (3D) obtenues par tissage multicouche entre une pluralité de couches de fils de chaîne 30 et une pluralité de couche de fils de trame 31.
De manière connue, le métier à tisser 10 est équipé d'une mécanique Jacquard 11 supportée par une superstructure non représentée sur la figure 1. Le métier 10 comprend également un harnais 20 constitué d'une planche d'empoutage 21 et de fils de commande ou lices 22, chaque lice 22 étant reliée à une extrémité à un crochet de commande 12 de la mécanique Jacquard 11 et à l'autre extrémité à un des ressorts de rappel 13 fixés au bâti 14 du métier à tisser 10.
Chaque lice 22 comprend un œillet 23 traversé par un fil de chaîne 30. Les lices 22 et leurs œillets 23 associés sont animés d'un mouvement d'oscillation sensiblement vertical représenté par la double flèche F sous les efforts de traction exercés respectivement par les crochets de commande 12 et les ressorts de rappel 13. Les lices 22 permettent de soulever certains fils de chaîne 30 et de créer ainsi une foule 15 permettant l'introduction de fils de trame 31. Plus précisément, chaque lice 22 est actionnée et pilotée individuellement ce qui permet de remonter ou de descendre chaque fil de chaîne 30. Il devient ainsi possible de réaliser l’écartement des fils de chaîne nécessaire au passage d’une lance qui emporte le fil de trame 31 et de tisser des motifs complexes et de faire passer les fils de chaîne d’une couche à une autre permettant la création d’une architecture fibreuse en trois dimensions. Après chaque passage de fil de trame 31, un peigne battant 38 compacte le tissu qui sort du métier.
Les lices 22 sont réparties spatialement en fonction de la position des trous 210 de la planche d'empoutage 21, c'est-à-dire suivant une pluralité de colonnes 211 et de lignes 212. La densité des trous 210 dans la planche d'empoutage correspond à la densité du tissu à réaliser, c'est-àdire qu'on retrouve dans la planche d'empoutage un espacement entre chaque colonne de trous équivalent à celui présent entre chaque colonne de chaîne dans le tissu à réaliser.
Certaines structures fibreuses, comme par exemple celles destinées à former des renforts pour des aubes en matériau composite de moteurs aéronautiques, nécessitent un tissage très dense avec une contexture notamment en chaîne relativement serrée afin de conférer une bonne tenue mécanique à la pièce. La contexture en chaîne correspond au nombre de fils de chaîne par unité de longueur. Par conséquent, lorsque l'on souhaite tisser avec une contexture en chaîne serrée, il faut réduire l'espace entre les colonnes de trous dans la planche d'empoutage, ce qui entraîne le rapprochement des lices d'une colonne, par exemple les lices 22 de la colonne 11, avec les lices de la ou les colonnes adjacentes, par exemple ici la colonne I2. Cependant, lorsque les lices de deux colonnes adjacentes sont trop proches, le mouvement des lices, et plus particulièrement de leurs œillets associés, est gêné par la proximité des lices et des fils de chaîne présents dans la colonne adjacente.
Il est d’usage d’équiper un métier à tisser Jacquard avec une commande numérique et de tisser de manière automatisée des formes avec des variations d’épaisseur, des variations de largeur et des déliaisons. Ces préformes fibreuses sont ensuite injectées avec une résine thermodurcissable afin de fabriquer entre autres des pièces de turboréacteur telles que des aubes de soufflante, un carter de rétention et des redresseurs.
Le tissage Jacquard 3D se différentie du tissage Jacquard 2D classique à cadre par la disposition du harnais et par le pilotage individuel de chaque lice. Dans le tissage Jacquard 2D, l’arrivée des fils de chaîne est composée d’une seule couche ; dans le tissage Jacquard 3D, les fils de chaîne arrivent en plusieurs couches.
Notamment, quand la préforme fibreuse à tisser est épaisse, le harnais 20 peut être encombré pour les raisons évoquées ci-dessus. La congestion du harnais peut engendrer des frottements très importants et créer des défauts de tissage. Les mouvements des lices provoquent des appels de longueur de fils de chaîne. II se peut par exemple que le fil appelé entraîne par frottement un fil adjacent. II arrive également que le fil appelé ne revient plus à sa position neutre dans le harnais du fait du frottement.
La maîtrise de la tension dans les fils de chaîne est d’une importance cruciale pour limiter les défauts de tissage. Afin de maîtriser la tension, les bobines fournissant les fils de chaîne sont montées sur un cantre (non représenté à la figure 1) situé en amont du métier à tisser. Selon les fabricants, les bobines sont équipées d’un système de freinage pour réguler de manière passive la tension, et de poids ou de ressorts capables d’absorber la surlongueur du fil quand la lisse revient à sa position neutre. Le nombre de bobines dans un cantre se situe typiquement entre 200 et 5000 exemplaires.
En aval du métier à tisser, c'est-à-dire à la sortie du métier à tisser, est prévu un dispositif d’appel de la préforme au cours de sa fabrication. Ce dispositif est schématiquement représenté par la référence 40 à la figure 1. Le dispositif 40 est destiné à tirer sur la préforme et en particulier sur les fils de chaîne afin d’assurer une certaine tension dans ces fils. Le dispositif permet de déplacer la préforme le long d’un axe X à mesure qu’elle est formée. II s’agit en général d’un dispositif motorisé qui permet d’entraîner les fils de chaîne pendant le tissage de sorte que, lorsque l’ensemble des fils de trame d’une colonne est inséré dans la préforme, le dispositif se déplace de la distance entre deux colonnes. C’est ainsi que l’on contrôle l’espacement entre les colonnes de trame.
Dans le cas particulier du tissage d’aubes de soufflante, la technique actuelle consiste à tisser la préforme à plat. Les torons de fils de chaîne sont perpendiculaires aux torons de fils de trame. Le tissage débute par le pied de l’aube pour se terminer par le sommet de la pale, les fils de chaîne sont positionnés dans la longueur de la pièce. Du fait de son vrillage, la pale a pour particularité d’avoir des longueurs de torons de chaîne plus grands au niveau des bords d’attaque et de fuite qu’au milieu de la pale.
La préforme étant tissée à plat, la mise en forme de la pale s’effectue manuellement sur une contre forme, en effectuant un décadrage du motif de tissage.
Un des objectifs de la présente invention est d’améliorer la fabrication de ce type de pièce en faisant évoluer la longueur des torons de chaîne en fonction de leur position dans la pièce. Il faudrait donc que les disparités de longueurs des torons de chaîne soient générées directement pendant l’opération de tissage de la préforme. Ceci permettrait de réduire le flambage des fibres, problème rencontré actuellement lors de la mise en forme de la préforme tissée à plat sur la contre forme.
La présente invention propose une solution à ce besoin, qui est simple, efficace et économique.
EXPOSE DE L’INVENTION
L’invention propose un métier à tisser du type Jacquard pour la fabrication d’une préforme tissée, de préférence 3D, à partir d’une pluralité de fils de chaîne et d’une pluralité de fils de trame, ladite préforme comportant un nombre déterminé de colonnes de fils de chaîne par unité de longueur et un nombre déterminé de couches de fils de chaîne par unité de longueur, ledit métier à tisser comportant un dispositif d’appel de la préforme au cours de sa fabrication, pour la déplacer le long d’un axe sensiblement parallèle à une direction de production de la préforme à mesure qu’elle est formée, caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens de mise en rotation de ladite préforme, sensiblement autour dudit axe.
L’invention propose ainsi des moyens de mise en rotation de la préforme et donc de vrillage de la préforme au cours de l’opération de tissage sur un métier à tisser de type Jacquard. Pendant le tissage, la préforme est entraînée par le dispositif et, de préférence simultanément, accompagné pour appliquer le vrillage, au cours de l’avancement de la préforme.
La mise en rotation de la préforme autour de l’axe crée mécaniquement des appels différentiels des fils de chaîne, en augmentant la longueur des fils latéraux, par rapport aux fils centraux. Du fait de la rotation de la préforme, les fils de chaîne les plus éloignés de l’axe de rotation seront plus longs que ceux du milieu. L’axe de rotation de la préforme est de préférence proche de la fibre neutre de la préforme. Les fils de trame sont toujours destinés à être insérés par la lance après l’ouverture de la foule, entre les fils de chaîne.
Le métier à tisser selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :
- ladite préforme comporte un nombre déterminé de colonnes de fils de chaîne par unité de longueur et un nombre déterminé de couches de fils de chaîne par unité de longueur,
- ledit dispositif d’appel comprend des moyens de fixation d’une extrémité de la préforme ou d’extrémités de fils de chaîne de la préforme ;
- les moyens de mise en rotation de la préforme sont des moyens de mise en rotation dudit dispositif d’appel ;
- ledit dispositif d’appel a une forme générale de roue ;
- le métier à tisser comprend un système de commande du déplacement et de la rotation par rapport audit axe dudit dispositif;
- le métier à tisser comprend des moyens de support de la préforme au cours de sa fabrication, ces moyens de support étant configurés pour soutenir la préforme lors de sa mise en rotation ;
- lesdits moyens de support comprennent des cales configurées pour être disposées respectivement sur deux faces opposées de la préforme ;
- lesdits moyens de support comprennent en outre des moyens de maintien des cales contre lesdites faces, lesdits moyens de maintien étant par exemple du type vérin ;
- lesdits moyens de support comprennent des tapis roulants configurés pour être disposés respectivement sur deux faces opposées de la préforme.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication au moyen d’un métier à tisser du type Jacquard d’une préforme tissée, de préférence 3D, à partir d’une pluralité de fils de chaîne et d’une pluralité de fils de trame, ladite préforme comportant un nombre déterminé de colonnes de fils de chaîne par unité de longueur et un nombre déterminé de couches de fils de chaîne par unité de longueur, ledit procédé comprenant une étape consistant à :
- appeler la préforme au cours de sa fabrication, pour la déplacer le long d’un axe à mesure qu’elle est formée, caractérisé en ce qu’il comprend une étape consistant à :
- mettre en rotation la préforme, sensiblement autour dudit axe.
Avantageusement, le procédé comprend une étape consistant à :
- soutenir la préforme lors de sa mise en rotation, en particulier par appui, roulement ou glissement de moyens de support sur deux faces opposées de la préforme.
DESCRIPTION DES FIGURES
L’invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d’exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique partielle en perspective d’un métier à tisser du type Jacquard,
- la figure 2 est une vue schématique en perspective d’une préforme d’aube de soufflante,
- la figure 3 est une vue schématique partielle en perspective d’un métier à tisser selon l’invention, et
- les figures 4 et 5 sont des vues similaires à celle de la figure 3 et illustrent des variantes de réalisation de l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE
La figure 2 représente une préforme 3D tissée 50 pour la réalisation d’une aube de soufflante de turbomachine, cette préforme ayant été obtenue par tissage au moyen d’un métier à tisser du type Jacquard tel qu’illustré par la figure 1 décrite dans ce qui précède.
La préforme 50 a une forme générale allongée le long d’un axe X. Elle comprend à une extrémité longitudinale une partie destinée à former le pied 52 de l’aube de soufflante. Le reste de la préforme 50 est destiné à former la pale 54 de l’aube. Le pied 52 est en général surépaissi par rapport à la pale 54, comme illustré dans le dessin. De façon connu, la pale comprend un bord d’attaque 56 et un bord de fuite 58, et l’extrémité longitudinale de la préforme, opposée au pied 52, est destinée à former le sommet 60 de la pale.
Cette préforme 50 est destinée à être logée dans un moule dans lequel est injectée de la résine polymérisable. Après imprégnation de la préforme, la résine durcit et on obtient une aube brute de soufflante qui subit en général par la suite des opérations de finition.
Lors de la fabrication de la préforme au moyen du métier à tisser, le pied 52 est réalisé en premier. Comme évoqué plus haut, les fils de chaîne de la foule sont fixés au dispositif d’appel, et les fils de trame commencent à être insérés entre les fils de chaîne lorsque la fabrication de la préforme débute, donc pour réaliser le pied. Le tissage se poursuit par la réalisation de la pale jusqu’à la fabrication complète de la préforme.
En pratique, c’est le pied de la future aube qui est réalisé en premier, mais lorsque le tissage commence il y a toute une partie de la préforme qui sera par la suite détouré pour obtenir la forme finale de l’aube. La forme finale de l’aube peut donc présenter des différences par rapport à celle de la préforme.
La technique actuelle consiste à tisser la préforme à plat, ce qui présente des inconvénients décrits plus haut. La préforme est mise en forme manuellement sur une contre forme pour obtenir un vrillage de la préforme, ce qui a tendance à provoquer un flambage des fibres en particulier au niveau des bords d’attaque et de fuite de la préforme, où les fibres sont très sollicitées lors de cette mise en forme.
La figure 3 illustre un mode de réalisation selon l’invention. Elle montre un métier à tisser 100 du type Jacquard qui est partiellement et très schématiquement représenté mais peut être considéré comme comprenant toutes les caractéristiques du métier à tisser 10 de la figure 1.
Le métier à tisser 100 est utilisé pour réaliser une préforme tridimensionnelle, ici d’une aube de soufflante. La préforme 102 est obtenue par tissage multicouche entre une pluralité de couches de fils de chaîne et une pluralité de couche de fils de trame. Comme évoqué dans ce qui précède, le métier à tisser 100 comprend en amont un cantre 104 et en aval un dispositif 106 d’appel de la préforme. La référence 20 de la figure 3 désigne le harnais de la mécanique Jacquard.
Le dispositif d’appel 106 est utilisé pour tirer sur la préforme 102 et en particulier sur les fils de chaîne afin d’assurer une certaine tension dans ces fils. Pour cela, le dispositif comprend des moyens 108 de fixation d’une extrémité de la préforme 102, et de préférence de son pied, ou des extrémités de fils de chaîne précités.
Le dispositif 106 est relié à des moyens motorisés 105 de commande, qui permettent de déplacer le dispositif 106 et donc la préforme 102 le long d’un axe X à mesure que la préforme est formée (flèche 110).
Cet axe est de préférence parallèle à l’axe du métier et/ou parallèle aux fils de chaîne.
Par ailleurs, ces moyens motorisés 105 de commande sont en outre configurés pour déplacer en rotation le dispositif 106 et donc la préforme 102 autour de l’axe X à mesure que la préforme est formée (flèche 112).
La mise en rotation de la préforme 102 induit un vrillage de celle-ci au cours de l’opération de tissage. Ce vrillage entraîne des appels différentiels des fils de chaîne, en augmentant la longueur des fils latéraux, au niveau des bords d’attaque et de fuite de la préforme, par rapport aux fils centraux de la préforme situés à proximité de l’axe de rotation X.
Comme cela est représenté en figure 3, la préforme 102 est avantageusement soutenue par des moyens de support 114 pour accompagner ce vrillage.
Dans le mode de réalisation de la figure 3, les moyens de support 114 comprennent des cales dont une première série est agencée sur une face de la préforme 102 telle que son intrados, et une seconde série est agencée sur la face opposée de la préforme telle que son extrados.
Chaque série comprend trois cales qui sont disposées les unes à côté des autres et peuvent comprendre des moyens d’emboîtement respectifs pour qu’elles soient maintenues ensemble. Les cales sont de préférence positionnées sur la préforme au fur et à mesure de sa fabrication. Ainsi, une première cale peut être montée sur la préforme au niveau ou au voisinage de son pied, et de chaque côté de celui-ci. Puis, à mesure que la préforme est fabriquée, deux autres cales sont montées respectivement sur l’intrados et l’extrados de la préforme, et ainsi de suite jusqu’au montage de toutes les cales et la fabrication complète de la préforme.
La géométrie des cales est de préférence définie en tenant compte de la forme prévue de la préforme en y incluant les flottés. Les flottés sont les extrémités des fils qui ne sont tissées que partiellement, ces surplus étant destinés à être coupés ultérieurement.
Les figures 4 et 5 représentent des variantes de réalisation de l’invention qui diffère du précédent mode de réalisation essentiellement par les moyens de support de la préforme 102 en cours de fabrication.
Dans le cas de la figure 4, la préforme est supportée sur ses deux faces par des tapis roulants 116. Dans le cas de la figure 5, la préforme est supportée par des cales similaires à celles de la figure 3 mais qui sont sollicitées ou maintenues contre les faces précitées de la préforme par l’intermédiaire de vérins 118 ou de moyens analogues. Les vérins peuvent être pilotés et asservis au déplacement du dispositif 106.
L’invention concerne aussi un procédé de fabrication de la préforme au moyen du métier à tisser 100 comportant les étapes consistant à appeler la préforme au cours de sa fabrication, pour la déplacer le long d’un axe X à mesure qu’elle est formée, et la mettre en rotation sensiblement autour dudit axe. Au début du tissage, la totalité des fils de chaîne est enserrée par les moyens de fixation 108 du dispositif 106. Le tissage débute par le pied, le dispositif 106 avance alors le long de l’axe X sans rotation. Le dispositif 106 avance d’un pas une fois que tous les fils de trame d’une colonne ont été insérés entre les fils de chaîne. L’asservissement en rotation du dispositif 106 débute pendant le tissage de la préforme et agit en fonction de son vrillage. Cette rotation s’effectue à l’aide des moyens 105 qui peuvent comprendre un moteur pas à pas piloté par la commande numérique du dispositif 106. Les modes de réalisation du métier à tisser 100 des figures 3 à 5 permettent en outre de soutenir la préforme lors de sa mise en rotation, en particulier par appui (figures 3 et 5) ou roulement ou glissement (figure 4) des moyens de support sur les deux faces opposées de la préforme 102.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Métier à tisser (100) du type Jacquard pour la fabrication d’une préforme tissée (102) à partir d’une pluralité de fils de chaîne (30) et d’une pluralité de fils de trame (31), ledit métier à tisser comportant un dispositif (106) d’appel de la préforme au cours de sa fabrication, pour la déplacer le long d’un axe (X) sensiblement parallèle à une direction de production de la préforme à mesure qu’elle est formée, caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens (105) de mise en rotation de la préforme, sensiblement autour dudit axe.
- 2. Métier à tisser (100) selon la revendication 1, dans lequel ledit dispositif d’appel (106) comprend des moyens (108) de fixation d’une extrémité de la préforme (102) ou d’extrémités de fils de chaîne de la préforme.
- 3. Métier à tisser (100) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens (105) de mise en rotation de la préforme sont des moyens de mise en rotation dudit dispositif d’appel (102).
- 4. Métier à tisser (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend un système (105) de commande du déplacement et de la rotation par rapport audit axe (X) dudit dispositif.
- 5. Métier à tisser (100) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel il comprend des moyens (114, 116, 118) de support de la préforme (102) au cours de sa fabrication, ces moyens de support étant configurés pour soutenir la préforme lors de sa mise en rotation.
- 6. Métier à tisser (100) selon la revendication précédente, dans lequel lesdits moyens de support (114, 118) comprennent des cales configurées pour être disposées respectivement sur deux faces opposées de la préforme.
- 7. Métier à tisser (100) selon la revendication précédente, dans lequel lesdits moyens de support (114, 118) comprennent en outre des moyens (118) de maintien des cales contre lesdites faces, les moyens de maintien étant par exemple du type vérin.
- 8. Métier à tisser (100) selon la revendication 5, dans lequel lesdits moyens de support comprennent des tapis roulants (116) configurés pour5 être disposés respectivement sur deux faces opposées de la préforme.
- 9. Procédé de fabrication au moyen d’un métier à tisser (100) du type Jacquard d’une préforme tissée (102) à partir d’une pluralité de fils de chaîne (30) et d’une pluralité de fils de trame (31), ladite préforme comportant un nombre déterminé de colonnes de fils de chaîne par unité
- 10 de longueur et un nombre déterminé de couches de fils de chaîne par unité de longueur, ledit procédé comprenant une étape consistant à :- appeler la préforme au cours de sa fabrication, pour la déplacer le long d’un axe (X) à mesure qu’elle est formée, caractérisé en ce qu’il comprend une étape consistant à :
- 15 - mettre en rotation la préforme, sensiblement autour dudit axe.10. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel il comprend une étape consistant à :- soutenir la préforme lors de sa mise en rotation, en particulier par appui, roulement ou glissement de moyens de support sur deux faces opposées
- 20 de la préforme.2/33062&59
Priority Applications (2)
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