FR3132660A1 - Machine et procédé d’enroulement filamentaire avec systeme de déplacement particulier - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne notamment une machine d’enroulement filamentaire pour enrouler au moins une nappe fibreuse sur un corps (81-84) présentant un axe longitudinal principal. La machine comprend un système d’enroulement (3) comprenant un support de tête portant au moins une tête d’enroulement associée à un système de stockage (4) de fibre, et un système de déplacement (1). Le système de déplacement comprend deux colonnes support (15a, 15b), comprenant chacune au moins un système de serrage pour porter entre elles un corps et l’entrainer en rotation autour de son axe longitudinal principal, lesdites colonnes support étant aptes à être déplacées en translation selon une première direction (Y), parallèle à l’axe longitudinal principal et selon une deuxième direction (X) pour l’enroulement de la nappe fibreuse sur ledit corps.
Description
La présente invention concerne une machine d’enroulement filamentaire pour enrouler une nappe fibreuse sur un corps, en particulier sur un liner pour la fabrication de réservoirs, avec un système de déplacement particulier, ainsi qu’un procédé de fabrication d’une pièce renforcée de fibres avec une telle machine.
Il est connu des réservoirs composites destinés au stockage de gaz sous pression présentant généralement une portion centrale cylindrique et deux portions d’extrémités de section décroissante, bombées vers l’extérieur, classiquement appelées dômes. Dans le cas de réservoirs de type IV, les réservoirs sont formés d’une enveloppe intérieure, classiquement appelé liner, définissant une chambre de stockage étanche, et une enveloppe de renforcement en matériau composite, entourant le liner, qui est obtenue par enroulement filamentaire de fibres continues autour du liner, les fibres étant pré-imprégnées d’une composition de résine, généralement de résine thermodurcissable, chaque fibre étant formée d’une multitude de filaments continus.
L’enroulement filamentaire est effectué au moyen d’une machine d’enroulement filamentaire qui comprend classiquement un système d’enroulement comprenant au moins une tête d’enroulement associée à un système de stockage pour stocker des bobines de fibre, et un système de déplacement apte à entrainer en rotation le liner autour de son axe longitudinal principal, et à effectuer un déplacement relatif du liner par rapport au système d’enroulement pour l’enroulement de fibre sur ledit liner.
Dans un procédé d’enroulement par voie humide, des bobines de fibres sèches sont utilisées, les fibres déroulées des bobines sont guidées sont la forme d’une nappe vers la tête d’enroulement, en passant au préalable dans un système d’imprégnation, connu en soi, formé d’un bac d’imprégnation comprenant de la résine, classiquement un bain de résine thermodurcissable. Après l’étape d’enroulement, la pièce est soumise à une étape de cuisson sous vide ou en autoclave pour polymériser la résine et former la matrice polymère du matériau composite.
Des machines d’enroulement de type cartésiennes comprennent classiquement un système de déplacement comprenant deux colonnes entre lesquelles le corps est monté rotatif, et un support de tête monté, sur un portique ou au sol, déplaçable en translation dans une première direction parallèlement à l’axe longitudinal principal du corps et dans une deuxième direction perpendiculaire à la première direction pour rapprocher ou écarter la tête de l’axe longitudinal du corps, notamment pour rapprocher la tête au niveau des dômes d’un liner. La tête peut en outre être montée de manière rotative sur le support de tête autour d’un axe parallèle à la deuxième direction pour faire pivoter la tête au niveau des dômes lors d’enroulements selon des trajectoires hélicoïdales.
Pour augmenter les cadences de production tout en limitant l’encombrement au sol, il est connu des machines d’enroulement filamentaire à plusieurs niveaux, ou mutli-broches (« multi-spindles ») permettant d’enrouler plusieurs corps simultanément. Les colonnes sont alors équipées de plusieurs systèmes de serrage pour porter et faire tourner plusieurs corps décalés verticalement les uns aux dessus des autres, le support de tête portant alors plusieurs têtes les unes au-dessus des autres. Chaque tête est associée à un bac d’imprégnation et au système de stockage de fibres.
Suivant différentes configurations de machine, les bacs d’imprégnation et/ou le système de stockage sont soit disposés au sol, soit embarqués avec le support de tête, mobiles en translation avec le support de tête dans la première direction et/ou la deuxième direction. Lorsque les bacs d’imprégnation et/ou le système de stockage sont disposés au sol, le déplacement relatif du support de tête par rapport aux bacs d’imprégnation et/ou au système de stockage lors de l’enroulement peut entrainer des problèmes d’acheminement de fibre, ainsi que des variations de tension de fibre pouvant être préjudiciable à la qualité d’enroulement. Lorsque les bacs d’imprégnation sont embarqués, les décélérations et accélérations du support de tête dans les directions précitées, et donc les vitesses d’enroulement, doivent nécessairement être limitées pour ne pas renverser la résine contenue dans les bacs d’imprégnation. Lorsque le système de stockage est embarqué, toute intervention d’un opérateur sur ce système de stockage nécessite l’arrêt de la machine, ce qui réduit fortement les cadences de production.
Il est également connu, des machines d’enroulement comprenant un système de déplacement de type bras polyarticulé, tel qu’un robot standard 6 axes, portant le corps ou la tête d’enroulement. Dans une configuration, la tête d’enroulement peut être montée sur un support fixe et le robot porte en extrémité un dispositif préhenseur pour le corps. Le dispositif préhenseur comprend un support en U monté par sa base au poignet du robot, le corps étant monté par ses extrémités entre les deux branches du U et entraîné en rotation par une de ses extrémités par un moteur. La capacité de charge de ces robots ne permet toutefois pas de porter plusieurs corps pour augmenter la cadence de production de la machine.
Le but de la présente invention est de proposer une machine d’enroulement permettant de pallier au moins l’un des inconvénients précités, et notamment d’atteindre des vitesses d’enroulement élevées tout en garantissant une bonne qualité d’enroulement, et/ou des cadences de production importantes.
A cet effet, la présente invention propose une machine d’enroulement filamentaire pour enrouler au moins une nappe fibreuse comprenant au moins une fibre continue, en particulier formée de plusieurs fibres continues plates de type ruban disposées sensiblement bord à bord, sur un corps présentant un axe longitudinal principal, ladite machine comprenant
- un système d’enroulement comprenant au moins une tête d’enroulement, associée à un système de stockage de fibre, et comprenant un organe de guidage final ,
- un système de déplacement apte à entraîner en rotation ledit corps par ses extrémités tubulaires, par exemple par des broches d’extrémités, autour de son axe longitudinal principal et à effectuer un déplacement relatif du corps par rapport au système d’enroulement pour l’enroulement de la nappe fibreuse sur ledit corps,
caractérisée en ce que
- le système d’enroulement comprend un support de tête, portant au moins une tête d’enroulement associée au système de stockage de fibre,
- le système de déplacement comprend deux colonnes support, comprenant chacune au moins un système de serrage, pour porter entre elles un corps, par ses extrémités tubulaires, par exemple des broches d’extrémité, et l’entrainer en rotation autour de son axe longitudinal principal, au moins l’une des colonnes support étant équipée de moyens d’entrainement pour l’entrainement en rotation dudit corps autour de son axe principal, lesdites colonnes support étant aptes à être déplacées en translation selon une première direction de préférence horizontale, parallèle à l’axe longitudinal pour déplacer le corps devant le support de tête et selon une deuxième direction, de préférence horizontale, perpendiculaire à la première direction pour avancer ou reculer l’axe longitudinal du corps par rapport au support de tête.
- un système d’enroulement comprenant au moins une tête d’enroulement, associée à un système de stockage de fibre, et comprenant un organe de guidage final ,
- un système de déplacement apte à entraîner en rotation ledit corps par ses extrémités tubulaires, par exemple par des broches d’extrémités, autour de son axe longitudinal principal et à effectuer un déplacement relatif du corps par rapport au système d’enroulement pour l’enroulement de la nappe fibreuse sur ledit corps,
caractérisée en ce que
- le système d’enroulement comprend un support de tête, portant au moins une tête d’enroulement associée au système de stockage de fibre,
- le système de déplacement comprend deux colonnes support, comprenant chacune au moins un système de serrage, pour porter entre elles un corps, par ses extrémités tubulaires, par exemple des broches d’extrémité, et l’entrainer en rotation autour de son axe longitudinal principal, au moins l’une des colonnes support étant équipée de moyens d’entrainement pour l’entrainement en rotation dudit corps autour de son axe principal, lesdites colonnes support étant aptes à être déplacées en translation selon une première direction de préférence horizontale, parallèle à l’axe longitudinal pour déplacer le corps devant le support de tête et selon une deuxième direction, de préférence horizontale, perpendiculaire à la première direction pour avancer ou reculer l’axe longitudinal du corps par rapport au support de tête.
Selon l’invention, le système de déplacement porte le corps et est un système de type cartésien permettant à la fois le déplacement du corps en translation suivant deux directions perpendiculaires en X et Y, et son entrainement en rotation autour de son axe principal. Un tel système de déplacement permet d’avoir un support de tête fixe dans les deux directions X et Y, par exemple disposé au sol, ainsi qu’un système de stockage de fibres fixe, fixé ou posé au sol, sans déplacement relatif entre la tête d’enroulement et le système de stockage, garantissant une bonne qualité de drapage à des vitesses d’enroulement élevées, par exemple supérieures à 1 m/s, de préférence supérieure à 2 m/s. En outre, un tel système de déplacement peut facilement être dimensionné pour porter et déplacer plusieurs corps les uns au-dessus des autres, pour former une machine à plusieurs niveaux permettant d’obtenir des cadences de productions élevées.
Selon un mode de réalisation, le support de tête et le système de stockage de fibre sont disposés au sol, de manière fixe dans la première direction et la seconde direction. Dans cette configuration du système de stockage, il est possible d’intervenir sur le système de stockage de fibre lors des opérations d’enroulement. Selon une variante de réalisation, le support de tête est disposé au sol, de manière rotative autour d’un axe vertical.
Selon un mode de réalisation, le système de déplacement comprend un rail linéaire disposé dans la première direction, de préférence fixé au sol, sur lequel sont montés coulissant les deux premiers chariots, chaque colonne support est montée sur un second chariot qui est monté coulissant dans la deuxième direction sur un premier chariot, les premiers chariots étant équipés de premiers moteurs pour le déplacement des colonnes support dans la première direction , et les seconds chariots étant équipés de seconds moteurs pour le déplacement des colonnes support dans la deuxième direction. Dans ce cas, la machine d’enroulement filamentaire comprend une unité de commande apte à commander
- les premiers moteurs des premiers chariots pour déplacer ensemble les colonnes support dans la première direction et les seconds moteurs des seconds chariots pour déplacer ensemble les colonnes support dans la deuxième direction, lors des opérations d’enroulement,
- les premiers moteurs ou un seul des premiers moteurs pour rapprocher ou écarter l’une de l’autre les deux colonnes support pour adapter l’entraxe entre les colonnes support à la longueur du ou des corps, et pour charger le ou les corps à enrouler sur le système de déplacement ou décharger du système de déplacement le ou les corps venant d’être enroulés.
- les premiers moteurs des premiers chariots pour déplacer ensemble les colonnes support dans la première direction et les seconds moteurs des seconds chariots pour déplacer ensemble les colonnes support dans la deuxième direction, lors des opérations d’enroulement,
- les premiers moteurs ou un seul des premiers moteurs pour rapprocher ou écarter l’une de l’autre les deux colonnes support pour adapter l’entraxe entre les colonnes support à la longueur du ou des corps, et pour charger le ou les corps à enrouler sur le système de déplacement ou décharger du système de déplacement le ou les corps venant d’être enroulés.
Selon un autre mode de réalisation, le système de déplacement comprend un rail linéaire disposé dans la première direction, sur lequel est monté coulissant un premier chariot, un second chariot est monté coulissant dans la deuxième direction sur le premier chariot, une première colonne support est montée sur le second chariot, et la deuxième colonne support est montée sur un troisième chariot qui est monté coulissant dans la deuxième direction sur le deuxième chariot, le premier chariot et le deuxième chariot étant équipés respectivement d’au moins un premier moteur et d’au moins un deuxième moteur pour déplacer des colonnes support dans la première direction et la deuxième direction lors des opérations d’enroulement, le troisième chariot étant équipé d’un troisième moteur pour déplacer la deuxième colonne support dans la première direction afin de l’écarter ou la rapprocher de la première colonne support pour les opérations de chargement et déchargement du ou des corps.
Selon un mode de réalisation, le support de tête porte plusieurs têtes d’enroulement décalées verticalement les unes au-dessus des autres, ledit système de stockage étant apte à délivrer une nappe fibreuse pour chaque tête d’enroulement, les nappes fibreuses étant disposées les unes aux dessus des autres, les colonnes support étant équipées de plusieurs systèmes de serrage les uns aux dessus des autres pour porter et entrainer en rotation un nombre de corps correspond au nombre de têtes d’enroulement. A titre d’exemple, la machine peut être prévue pour l’enroulement simultané de 2 à 6 corps.
Selon un mode de réalisation, chaque colonne support est équipée d’un moteur d’entrainement apte à entrainer en rotation l’ensemble des corps portés par le système de déplacement.
Selon un mode de réalisation, chaque tête d’enroulement comprend un organe de guidage final, par exemple formé d’un œillet final ou un rouleau final, monté pivotant sur le support de tête autour d’un axe de rotation, de préférence horizontal, parallèle à la deuxième direction, le support de tête comprenant un moteur apte à faire pivoter ledit organe de guidage final autour dudit axe de rotation, l’organe de guidage final étant par exemple apte à pivoter de +/-90° par rapport à une position initiale. Un tel montage pivotant de l’organe de guidage final permet d’effectuer des enroulements selon des trajectoires hélicoïdales au niveau des dômes de réservoir, avec une qualité d’enroulement satisfaisante. Lorsque le support de tête porte plusieurs têtes, ledit moteur est de préférence apte à entrainer l’organe de guidage final de chaque tête d’enroulement autour de son axe C.
Selon un mode de réalisation, la machine comprend un système d’imprégnation, comprenant des moyens d’imprégnation, par exemple un bac d’imprégnation, associés à chaque tête d’enroulement du système d’enroulement, le système d’imprégnation étant disposé entre le système d’enroulement et le système de stockage de fibres, le système de stockage étant alors utilisé pour stocker des fibres sèches. En l’absence de système d’imprégnation, la machine selon l’invention peut être utilisée avec des bobines de fibres pré-imprégnées d’une résine thermoplastique ou thermodurcissable.
Selon un mode de réalisation, la machine comprend en outre une plateforme élévatrice comprenant un plateau horizontal disposé latéralement le long du système de stockage et/ou d’un système d’imprégnation et/ou du système d’enroulement, et des moyens de déplacement aptes à déplacer en translation verticale ledit plateau pour permettre à un opérateur d’effectuer des opérations de maintenance dans de bonnes conditions ergonomiques, en particulier dans le cas d’une machine multi-niveaux.
Selon un mode de réalisation, le système de stockage de fibres comprend des premiers moyens de stockage et des seconds moyens de stockage pour permettre un changement de bobines de fibre en temps masqué, ledit système de stockage comprenant de préférence un système de raboutage automatique par nappe fibreuse.
Selon un mode de réalisation, le système de stockage de fibres comprend des troisième moyens de stockage comprenant des tubes d’acheminement flexibles pour acheminer des fibres jusqu’au système de raboutage automatique.
La présente invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une pièce renforcée de fibres comprenant l’enroulement filamentaire d’une nappe fibreuse sur au moins un corps, ladite nappe fibreuse comprenant de préférence au moins une fibre continue plate, de type ruban, de préférence formée de plusieurs fibres continues plates de type ruban disposées sensiblement bord à bord, caractérisé en ce que l’enroulement filamentaire est réalisé au moyen d’une machine d’enroulement filamentaire tel que décrit précédemment.
Selon un mode de réalisation, pour la réalisation d’une pièce renforcée de fibre, tel qu’un réservoir haute pression, le corps constitue un liner, la pièce renforcée de fibres étant formée du liner et de l’enroulement de nappe fibreuse, le liner comprend de préférence une portion centrale sensiblement cylindrique et des première et deuxième portions d’extrémité bombées en forme de dôme, ledit liner étant équipé en extrémité de broches pour son montage et son entrainement en rotation par le système de déplacement. Selon un autre mode de réalisation, le corps constitue un mandrin, la pièce renforcée de fibres étant formée de l’enroulement de nappe fibreuse.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre d’un mode de réalisation particulier actuellement préféré de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés, sur lesquels :
- la et la sont deux vues schématiques en perspective d’une machine d’enroulement filamentaire selon l’invention ;
- les , , et sont des vues schématiques respectivement de face, de côté et de dessus de la machine des figures 1 et 2 ; et,
- la est une vue analogue à celle de la , la machine étant en outre équipée d’une plateforme pour opérateur.
Dans le présent mode réalisation illustré sur les figures, la machine d’enroulement filamentaire permet d’enrouler simultanément une nappe fibreuse 91-94 sur quatre corps 81-84 montés sur un système de déplacement 1, avec un système d’enroulement 3 comprenant quatre têtes d’enroulement 31-34 montées sur un support 35 de tête, associées à un système de stockage 4 et un système d’imprégnation 5.
Le système de déplacement 1 comprend un rail linéaire 11 fixé au sol selon une première direction Y horizontale, sur lequel sont montés mobile en translation deux premiers chariot 12. Un rail secondaire, représenté schématique sous la référence 13 est monté mobile en translation sur chaque premier chariot 12 selon une deuxième direction horizontale X, perpendiculaire à la première direction Y, et sur chaque rail secondaire 13 est monté coulissant un second chariot 14 ( ). Une colonne support 15a, 15b est montée fixe sur chaque second chariot 14. Les premiers chariots sont équipés de premiers moteurs (non représentés) pilotés par une unité de commande de la machine pour déplacer les colonnes support dans la direction Y le long du rail. Les seconds chariots sont équipés de seconds moteurs (non représentés) pilotés par une unité de commande de la machine pour déplacer les colonnes dans la direction X le long des rails secondaires. Chaque colonne support est équipée de premier, second, troisième et quatrième système de serrage 16-20 ( ) décalés verticalement les uns aux dessus des autres pour le montage des corps par leurs extrémités tubulaires. Dans le mode réalisation illustré, les corps sont ici des cylindres équipés en extrémités de broches pour leur montage aux systèmes de serrage. La machine selon l’invention est particulièrement adaptée pour l’enroulement de corps constitué par des liners, pour la réalisation de réservoirs, comprenant une portion centrale cylindrique et deux dômes en extrémité équipés de broches de montage.
Les premier, deuxième, troisième et quatrième corps 81, 82, 83, 84 sont montés par leurs broches d’extrémités respectivement aux premier, deuxième, troisième et quatrième systèmes de serrage 16, 17, 18, 19 des deux colonnes support. Chaque système de serrage est par exemple formé d’un mandrin de serrage, connu en soi, par exemple à trois mors, à serrage automatique, par exemple de type pneumatique, permettant de serrer et desserrer automatiquement une broche d’un corps. Chaque mandrin de serrage monté sur une colonne support présente un axe de mandrin horizontal parallèle à la direction Y.
L’entrainement en rotation de chaque corps autour de son axe longitudinal A est effectué par l’un de ses systèmes de serrage ou ses deux systèmes de serrage. A titre d’exemple, chaque colonne est équipée d’un moteur 20a, 20b apte à entrainer en rotation ses quatre systèmes de serrage via un système de courroie. De préférence, la première colonne support comprend un moteur maître, piloté par l’unité de commande, et la deuxième colonne support comprend un moteur esclave, synchronisé avec le moteur maître.
Lors des opérations d’enroulement, l’unité de commande est apte à piloter les premiers moteurs des premiers chariots pour déplacer ensemble les colonnes support dans la direction Y et les seconds moteurs des seconds chariots pour déplacer ensemble les colonnes support dans la direction X. L’unité de commande est également apte à piloter les premiers moteurs ou un seul des premiers moteurs pour rapprocher ou écarter l’une de l’autre les deux colonnes support pour adapter l’entraxe entres les colonnes support à la longueur des corps, et pour charger les corps à enrouler sur le système de déplacement ou décharger du système de déplacement les corps venant d’être enrouler. La machine comprend avantageusement un robot (non représenté) muni en extrémité d’un système préhenseur pour le chargement et déchargement des quatre corps.
Le système d’enroulement 3 comprend un support de tête 35, fixé au sol à proximité du rail, sur lequel sont montés quatre têtes d’enroulement 31-34 les unes aux dessus des autres. Chaque tête d’enroulement comprend un organe de guidage, formé par exemple d’un rouleau de dépose ou d’un œillet, monté rotatif autour d’un axe horizontal C sur le support de tête, ledit axe C étant parallèle à la direction X. Les axes C des têtes sont disposés dans un même plan vertical. Les têtes sont de préférence disposées de sorte que les axes C passent par les axes longitudinaux A des corps. Chaque tête comprend par exemple une couronne mobile montée rotative autour d’un axe C horizontal sur le support de tête. Pour ce montage, une couronne fixe est montée sur le support de tête, la couronne mobile étant montée sur la couronne fixe en intercalant un système de roulement. Un bras est monté sur la couronne mobile et s’étend vers l’extérieur, du côté aval de la couronne mobile, sensiblement parallèlement à l’axe C. L’organe de guidage final est monté sur ledit bras, ainsi qu’éventuellement des organes de guidage intermédiaires. L’entrainement en rotation des couronnes mobiles des têtes est assuré par un moteur monté sur le support de tête, et par exemple une courroie engrenant avec un pignon de l’arbre moteur et des dentures des couronnes mobiles. Chaque nappe fibreuse provenant du système de stockage 4 traverse une couronne mobile d’une tête, puis passe sur l’organe de guidage final pour son application sur un corps.
Le système de stockage 4 comprend des premiers moyens de stockage 41 comprenant des mandrins pour recevoir des bobines de fibres continues. Les mandrins sont montés en porte à faux sur la paroi verticale d’une première armoire ou premier cantre. La machine est prévue ici pour permettre l’enroulement de quatre nappes fibreuses 91-94 formées chacune de cinq fibres. Les premiers moyens comprennent quatre rangées de mandrins disposées horizontalement les unes au-dessus des autres, chaque rangée de mandrins étant destinée à recevoir des bobines de fibre 95 pour former une nappe de fibres qui est guidée vers une tête pour être enroulée sur l’un des corps. Pour réguler la tension de chaque fibre, un moteur de régulation de tension est associé à chaque mandrin. Le système de stockage comprend des seconds moyens de stockage 42, analogues aux premiers moyens de stockage, permettant un changement de bobines en temps masqué. Ces seconds moyens de stockage comprennent un deuxième cantre avec quatre rangées de cinq mandrins. De préférence, le premier cantre est équipé en sortie de quatre systèmes de raboutage automatique de fibres.
Le système d’imprégnation 5 est intercalé entre le système d’enroulement et le système de stockage, et comprend un support 50 apte à recevoir quatre bacs d’imprégnation, les uns au-dessus des autres, à savoir un premier, deuxième, troisième et quatrième bacs d’imprégnation 51- 54, associés respectivement aux première, deuxième, troisième et quatrième têtes d’enroulement 31-34. Les bacs d’imprégnation sont équipés en entrée et en sortie de systèmes de guidage pour guider une nappe fibreuse et d’un cylindre d’imprégnation sous laquelle passe une nappe fibreuse.
Le système d’enroulement, le système d’imprégnation et le système de stockage sont alignés dans la direction X. En sortie du système de stockage, les quatre nappes fibreuses disposées les unes aux dessus des autres, respectivement 91-94, passent dans les bacs d’imprégnation, respectivement 51-54, puis dans les têtes d’enroulement, respectivement 31-34, pour être appliquées simultanément sur les corps, respectivement 91-94.
En référence à la , la machine comprend en outre une plateforme élévatrice 6 disposée parallèlement au système d’imprégnation et au système de stockage. La plateforme comprend un plateau principal 61 horizontal et un système de déplacement, représenté de manière schématique sous la référence 92, permettant de déplacer en translation verticale ledit plateau principal. Cette plateforme peut être utilisée par des opérateurs 7 pour intervenir sur le système d’imprégnation 5 et le système de stockage 4, notamment changer les bacs d’imprégnation et changer les bobines de fibres dans l’un des cantres, notamment lorsque des opérations d’enroulement sont en cours avec l’autre cantre. Le système de déplacement permet d’adapter la hauteur du plateau principal en fonction du bac d’imprégnation et/ou de la rangée de mandrins sur lesquels un opérateur intervient, de sorte que toute intervention de l’opérateur se fasse dans des conditions ergonomiques favorables. Un porte-bobines mobile 63 peut être utilisé pour amener des bobines sur la plateforme. De même, un support mobile 64 peut être amené sur la plateforme pour le retrait de bacs d’imprégnation en vue de leur nettoyage, et leur remplacement par des bacs d’imprégnation propres.
Le support 50 du système d’imprégnation comprend un cadre 55 et des paires de barres horizontales 56 montées en porte à faux sur le cadre, et sur lesquelles sont posées les bacs d’imprégnation 51-54. Les bacs d’imprégnation sont ainsi facilement accessibles de la plateforme et peuvent être remplacés aisément. De préférence, le support 50 est équipé de systèmes d’alimentation permettant un remplissage automatique des différents bacs d’imprégnation.
Selon une variante, la plateforme s’étend latéralement au niveau du système d’enroulement 3 de sorte qu’un opérateur puisse intervenir depuis la plateforme pour des opérations de maintenance sur les différentes têtes d’enroulement. De préférence, la plateforme comprend un plateau secondaire monté sur le plateau principal, de manière mobile en translation dans une direction parallèle à la direction Y entre une position escamotée et une position déployée dans laquelle la plateforme secondaire est disposé en porte à faux à proximité des têtes d’enroulement pour effectuer des opérations de maintenance.
Selon une variante de réalisation, le support de tête est monté pivotant sur un socle fixé au sol autour d’un axe de rotation vertical, et est apte à être entraîné en rotation par un moteur piloté par une unité de commande de la machine lors des opérations d’enroulement. Pour chaque nappe fibreuse, un système de guidage est alors prévu sur le support de tête, du côté du support qui est opposé au système de déplacement, pour guider les fibres de la nappe fibreuse en direction de la tête d’enroulement correspondante lors de la rotation du support autour de son axe vertical.
Avantageusement, chaque tête d’enroulement comprend un dispositif d’attache automatique, permettant d’attacher automatiquement, sans intervention manuelle, la nappe fibreuse sur le corps en début d’enroulement filamentaire, et un dispositif de coupe automatique, permettant de couper automatiquement la nappe fibreuse en fin d’enroulement.
Selon une variante de réalisation, le système de stockage comprend des troisième moyens de stockage comprenant
- une zone de stockage pour le stockage de fibres conditionnées en bobines ou en pelotes, disposée par exemple du côté des premiers et seconds moyens de stockage qui est opposé à la plateforme élévatrice,
- et des moyens d’acheminement de fibres, comprenant des tubes flexibles s’étendant depuis la zone de stockage jusqu’aux systèmes de raboutage précités, chaque tube flexible recevant dans son passage interne une fibre.
- une zone de stockage pour le stockage de fibres conditionnées en bobines ou en pelotes, disposée par exemple du côté des premiers et seconds moyens de stockage qui est opposé à la plateforme élévatrice,
- et des moyens d’acheminement de fibres, comprenant des tubes flexibles s’étendant depuis la zone de stockage jusqu’aux systèmes de raboutage précités, chaque tube flexible recevant dans son passage interne une fibre.
Les premier et deuxième moyens de stockage sont par exemple utilisés pour stocker des bobines de fibres de carbone, tandis que les troisième moyens de stockage sont utilisés pour stocker des pelotes de fibre de verre, pour la réalisation d’enroulements en fibres de carbone et en fibre de verre sur le ou les mêmes corps. Chaque système de raboutage comprend trois entrées et une sortie.
Bien que l’invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu’elle n’y est nullement limitée et qu’elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l’invention.
Claims (10)
- Machine d’enroulement filamentaire pour enrouler au moins une nappe fibreuse (91-94) sur un corps (81-84) présentant un axe longitudinal (A) principal, ladite machine comprenant
- un système d’enroulement (3) comprenant au moins une tête d’enroulement (31-34), associée à un système de stockage (4) de fibre,
- un système de déplacement (1) apte à entraîner en rotation ledit corps autour de son axe longitudinal et à effectuer un déplacement relatif du corps par rapport au système d’enroulement pour l’enroulement de la nappe fibreuse sur ledit corps,
caractérisée en ce que
- le système d’enroulement comprend un support de tête (35), portant au moins une tête d’enroulement associée au système de stockage de fibres,
- le système de déplacement (1) comprend deux colonnes support (15a, 15b), comprenant chacune au moins un système de serrage (16-19) pour porter entre elles un corps et l’entrainer en rotation autour de son axe longitudinal principal,lesdites colonnes support étant aptes à être déplacées en translation selon une première direction (Y),parallèle à l’axe longitudinal principal, et selon une deuxième direction (X) perpendiculaire à la première direction. - Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support de tête (35) et le système de stockage (4) de fibre sont disposés au sol, de manière fixe dans la première direction (Y) et la seconde direction (X).
- Machine selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le système de déplacement (1) comprend un rail linéaire (11) disposé dans la première direction (Y),sur lequel sont montés coulissant les deux premiers chariots (12), chaque colonne support (15a, 15b) est montée sur un second chariot (13) qui est monté coulissant dans la deuxième direction (X) sur un premier chariot, les premiers chariots étant équipés de premiers moteurs pour le déplacement des colonnes support dans la première direction (Y), et les seconds chariots étant équipés de seconds moteurs pour le déplacement des colonnes support dans la deuxième direction (X).
- Machine selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le support de tête (35) porte plusieurs têtes d’enroulement (31-34) décalées verticalement les unes au-dessus des autres, ledit système de stockage (4) étant apte à délivrer une nappe fibreuse (91-94) pour chaque tête d’enroulement, les colonnes support (15a, 15b) étant équipées de plusieurs systèmes de serrage (16-19) les uns aux dessus des autres pour porter et entrainer en rotation un nombre de corps (81-84) correspond au nombre de têtes d’enroulement.
- Machine selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque tête d’enroulement (31-34) comprend un organe de guidage final monté pivotant sur le support de tête (35) autour d’un axe (C) de rotation, parallèle à la deuxième direction (X), le support de tête comprenant un moteur apte à faire pivoter ledit organe de guidage final autour dudit axe de rotation.
- Machine selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu’elle comprend un système d’imprégnation (5), comprenant des moyens d’imprégnation (51-54) associés à chaque tête d’enroulement (31-34) du système d’enroulement, le système d’imprégnation étant disposé entre le système d’enroulement (3) et le système de stockage (4) de fibre.
- Machine selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre une plateforme élévatrice (6) comprenant un plateau (61) horizontal disposé latéralement le long du système de stockage (4) et/ou d’un système d’imprégnation (5) et/ou du système d’enroulement (3), et des moyens de déplacement (62) aptes à déplacer en translation verticale ledit plateau.
- Machine selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu’elle comprend un système de stockage (4) de fibres comprenant des premiers moyens de stockage (41) et des seconds moyens de stockage (42) pour permettre un changement de bobines de fibre en temps masqué, ledit système de stockage comprenant un système de raboutage automatique.
- Procédé de fabrication d’une pièce renforcée de fibres comprenant l’enroulement filamentaire d’une nappe fibreuse sur au moins un corps, caractérisé en ce que l’enroulement filamentaire est réalisé au moyen d’une machine d’enroulement filamentaire selon l’une des revendications 1 à 8.
- Procédé selon la revendication 9, pour la réalisation d’une pièce renforcée de fibres, tel qu’un réservoir haute pression, caractérisé en ce que le corps constitue un liner, la pièce renforcée de fibres étant formée du liner et de l’enroulement de nappe fibreuse.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2201211A FR3132660B1 (fr) | 2022-02-11 | 2022-02-11 | Machine et procédé d’enroulement filamentaire avec systeme de déplacement particulier |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2201211 | 2022-02-11 | ||
| FR2201211A FR3132660B1 (fr) | 2022-02-11 | 2022-02-11 | Machine et procédé d’enroulement filamentaire avec systeme de déplacement particulier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3132660A1 true FR3132660A1 (fr) | 2023-08-18 |
| FR3132660B1 FR3132660B1 (fr) | 2024-01-19 |
Family
ID=81346027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2201211A Active FR3132660B1 (fr) | 2022-02-11 | 2022-02-11 | Machine et procédé d’enroulement filamentaire avec systeme de déplacement particulier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3132660B1 (fr) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4872619A (en) * | 1988-11-02 | 1989-10-10 | Cincinnati Milacron Inc. | Serco driven redirect roller apparatus for fiber placement machine |
| US5110395A (en) * | 1989-12-04 | 1992-05-05 | Cincinnati Milacron Inc. | Fiber placement head |
| EP0493739A1 (fr) * | 1990-12-19 | 1992-07-08 | Hercules Incorporated | Dispositif pour régler le placement de fibres |
-
2022
- 2022-02-11 FR FR2201211A patent/FR3132660B1/fr active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4872619A (en) * | 1988-11-02 | 1989-10-10 | Cincinnati Milacron Inc. | Serco driven redirect roller apparatus for fiber placement machine |
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| EP0493739A1 (fr) * | 1990-12-19 | 1992-07-08 | Hercules Incorporated | Dispositif pour régler le placement de fibres |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3132660B1 (fr) | 2024-01-19 |
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