JP2004526878A

JP2004526878A - Needling machine with device for measuring penetration

Info

Publication number: JP2004526878A
Application number: JP2002569506A
Authority: JP
Inventors: ボドリー，イバン; ジャン，ロベール
Original assignee: Messier Bugatti SA
Current assignee: Safran Landing Systems SAS
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: HUP0303368A2; CA2439701A1; MXPA03007824A; WO2002070807A1; FR2821632A1; CA2439701C; RU2003127060A; RU2279499C2; KR20040025664A; EP1373623A1; ATE297482T1; IL157423A0; EP1373623B1; JP4290990B2; UA74423C2; DE60204554D1; BR0207550A; CN1320191C; FR2821632B1; HUP0303368A3

Abstract

重ね合わされた複数の層（１２）から構成される繊維構造体をニードリングするための機械であって、鉛直方向に移動可能なニードリングテーブル（１０）と、所定数の有刺ニードル（１８）を有し且つニードリングテーブル上方に鉛直に配置されるニードリングヘッド（１４）と、最大ニードル針入低点を規定するようにニードリングヘッドを鉛直方向に往復運動させるための駆動手段とを具備する機械において、最大ニードル針入低点における繊維構造体の上面の位置を測定するためにニードリングヘッドに配置される測定手段が設けられる。測定手段は繊維構造体の前進方向に対して垂直にニードリングヘッドの中央面に配置されることが好ましい。A machine for needling a fibrous structure composed of a plurality of superposed layers (12), a needling table (10) movable in a vertical direction, and a predetermined number of barbed needles (18). And a driving means for vertically reciprocating the needling head so as to define the maximum needle insertion low point. A measuring means is provided on the needling head for measuring the position of the upper surface of the fibrous structure at the point of maximum needle penetration. The measuring means is preferably arranged on the central plane of the needling head perpendicular to the direction of advance of the fibrous structure.

Description

【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、高温にて使用され、あるいは、ロケットエンジンの構造部分に使用され、あるいは、航空機や陸上車用の非常に高性能のブレーキディスクに使用される保護用の部品を製造するのに用いられるニードリングされた繊維構造体の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術
ブレーキディスクは、特に大きな剪断力を発生する制動に耐えられなければならない。そして、航空機では、ブレーキディスクに大きな応力がかかるので、こうした現象は顕著である。
【０００３】
層を剥離してしまうような剪断力に耐えられるように、ブレーキディスクは構造的に均一でないことが最小となるように製造されなければならない。不均一なブレーキディスクは、応力特性も不均一であるので、裂けてしまう可能性が著しく大きな局所的な領域を有することになる。
【０００４】
従来、ブレーキディスクは、Ｚ方向、すなわち、層を横断する方向に針入する１組の有刺ニードルによってニードリングされる重ね合わされた複数の層から構成される強化繊維構造体から製造される。この繊維構造体は、適切なサイズに切断された後に炭化され、次いで、マトリックス形成材料を用いて緻密化され、最後に、任意の熱処理が施される。層は支持体上で重ね合わせられる。一般的に、層が重ね合わされると、支持体が下降せしめられ、個々の層がニードリングされる。こうして得られる最終製品の力学特性は、繊維強化構造体に使用される実際のニードリング密度によって大きく左右される。「実際の」ニードリング密度とは、繊維構造体の基本体積で見て１立方センチメートル（ｃｍ^３）当たりのニードルの刺の数の関数であって、単位面積当たりのニードリング密度、Ｚ方向における針入度合、下向き変位工程の程度、および、ニードルの機能的な特性を含む。
【０００５】
今日のニードリング法によれば、その幾つかでは、特に下向き工程の程度を調整することによって優れた結果が得られるが、所望通りに完全に均一なものを得ることは困難である。重ね合わされた各層についてニードリングされる層の厚さに等しい距離だけニードルと層支持体との間の距離を増大することが米国特許第４７９００５２号で提案されている。同様に、欧州特許第０７３６１１５号では、層支持体について変位工程を採用することによって、所定の関係に従って程度が小さくされる変位工程を層支持体に対して採用することによって、重ね合わされた各層の厚さを一定の厚さにしようとしている。
【０００６】
こうした方法の不都合は、層支持体に対する下向き変位工程の程度が、特に、結果として得られる繊維構造体を構成する層の数の関数でもって理論的に予め大まかに計算され、ニードルの実際の針入度については何ら考慮されないということである。残念ながら、均一性の優れた最終繊維構造体を得るための必要条件である均一なニードリング密度を保証するためにも、上記パラメータを知ることが重要である。さらに、繊維構造体が厚いと、針入度の認識に関する誤差マージンはそれだけ大きくなる。
【０００７】
欧州特許出願第０６９５８２３号は、ニードリング操作間において繊維構造体の上面の位置を測定し、ニードルの動作領域の横に配置されたフィーラローラによってニードル針入度の認識を改善するようにしている。
【０００８】
しかしながら、こうした解決方法も、繊維構造体がニードリング力の作用で測定の実行によっても検出されない程度に圧縮されてしまうので不満足なものである。繊維構造体の変形を考慮できないという不都合は、実際のニードル針入度について正確な認識を得ることができないことを意味する。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の目的および定義
そこで、本発明は、繊維構造体を形成する各層をニードリングしている間に繊維構造体の変形を考慮するために、ニードリング毎に繊維構造体における実際のニードル針入深さを測定できるようにすることによって上記不都合を軽減したニードリング機械およびそれに関連する方法を提案する。
【００１０】
上記目的は、重ね合わされた複数の層から構成される繊維構造体をニードリングするための機械であって、鉛直方向に移動可能なニードリングテーブルと、該ニードリングテーブル上方に鉛直に配置される所定数の有刺ニードルを有するニードリングヘッドと、該ニードリングヘッドを駆動して繊維構造体における最大ニードル針入低点を規定するように該ニードリングヘッドを鉛直方向に往復運動させる手段とを具備する機械であって、最大ニードル針入低点における繊維構造体の上面の位置を測定するために前記ニードリングヘッドに配置される測定手段をさらに具備する機械によって達成される。
測定手段をニードルボードに配置することによって、ニードリング力の効果でもって繊維構造体が圧縮される程度を考慮し、実際のニードル針入深さを割り出すことができる。
【００１１】
前記測定手段が繊維構造体の前進方向に対して垂直に前記ニードリングヘッドの中央面に配置されることが好ましい。
また、好ましい実施の形態では、繊維構造体の上面の位置を測定するための前記手段が非接触測定を行う光学組立体を有する。また、該測定手段がブロードビームタイプのレーザエミッタ・レシーバを有することが好ましい。
また、代替可能な実施の形態では、前記測定手段が接触による測定を行う機械的フィーラを有する。
【００１２】
最大ニードル針入低点を測定するために、好ましくは、誘導型または光学型のセンサが設けられ、最大ニードル針入低点における前記測定手段によって測定される繊維構造体の上面の位置の関数でもって鉛直方向におけるニードリングテーブルの変位を制御するプロセッサ手段を設けることが有利である。
また、本発明は、繊維構造体を製造するために上記機械を使用する方法、および、該方法によって得られる繊維構造体を提供する。繊維構造体の上面の位置は、繊維構造体の全長に亘ってリアルタイムで行われる瞬間測定を平均することによって測定されることが好ましい。
図面を参照し、非限定的な表現を用いた後述の記載を読めば、本発明の特性と利点は、さらに明らかに理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
好ましい実施形態の詳細な説明
平坦な繊維構造体をニードリングするための機械の２つの実施の形態が、図１および図２に示されている。もちろん、シートまたは布が平坦に重ね合わさるように環状で且つ螺旋状に撚られるか否か、あるいは、シートが重ね合わさるようにマンドレル上に巻き付けられるか否かに係わらず、本発明は平坦な構造体の製造のみに限定されるものではなく、繊維シートを巻回することによって構造体を製造することも本発明の適用範囲である。
【００１４】
従来通り、機械は、製造される最終構造体に応じて決まる長さおよび幅を有し且つ連続した層で重ね合わさるようにして次々に供給される層またはシート１２を支持するために「ニードリング」テーブル１０を有する。ニードリングテーブルは、ニードルボード１６に設けられた所定数の従来の有刺ニードル１８を有するニードリングヘッド１４の下に鉛直に配置されており、ニードリングヘッドは、１つ以上のモータによって駆動される１つ以上のクランク組立体２０によって鉛直方向に往復動するように駆動せしめられることができる。ニードリングテーブル上方には機械のフレーム２４に固定されたストリッパ２２が設けられ、このストリッパ２２はニードルが上昇するときに繊維構造体がついてきてしまうことを防止する。もちろん、ニードリングテーブルおよびストリッパの両方には、ニードルを通過させるためのそれぞれ対応する孔２６、２８が穿孔されている。ニードリングテーブルは、例えば、モータ駆動のウォームねじによって構成された装置３０による駆動により鉛直方向に移動せしめられる。上流側と下流側とに配置された２連の駆動ローラ３２、３４（入口プレスおよび出口プレスとしても公知）は、繊維構造体をニードリングヘッドに向かって水平方向に給送する。
【００１５】
本発明は、最大ニードル針入低点において繊維構造体における有刺ニードルの実際の針入深さを割り出すために繊維構造体の上面の位置を測定するためにニードリングヘッド１４に配置される手段３６を提供する。有刺ニードルの行程がこれら有刺ニードルが接続されるフレームに対して一定であって、ニードリングテーブルがフレームに対して既知の距離に配置されているので、有刺ニードルが織物材料に針入する深さは、ニードリングテーブルと測定された上面との間に存在する材料の厚さに直接関係する。
【００１６】
このため、測定手段３６はフレーム２４に固定され、ニードリングボード１６（およびストリッパ２２）には、それぞれ、測定手段と繊維構造体の上面との協働を可能にするオリフィス３８，４０が穿孔される。
【００１７】
図示した例では、この協働は、接触なしで（繊維構造体の上面の位置を遠隔的に測定することによって）、あるいは、接触ありで（機械的フィーラを繊維構造体の上面上へと下げることによって）行うことができる。
【００１８】
図１は、非接触タイプの測定手段がレーザエミッタ・レシーバ４２のような光学式測定組立体によって構成されている本発明の好適な実施形態を示している。エミッタは、ニードルボードとストリッパとを通して繊維構造体の上面に向かってレーザビームを送り、次いで、該繊維構造体の上面がレーザビームをレシーバに反射する。先の測定によってエミッタとニードリングテーブルとの間の距離が認識されているので、レーザビームの往復経路を分析することによってエミッタと繊維構造体の上面との間の距離が割り出され、そして、これにより、ニードリングテーブルに支持された繊維構造体の厚さが十分に正確に求められる。さらに、繊維構造体の目立った欠陥を伴う問題を避けるために、レーザ組立体はブロードビームタイプであることが好ましい（この種のレーザは、ビームの全幅に亘る測定による統合効果を奏するからである）。もちろん、赤外線がないほうが好ましいが、赤外線で動作する光学式測定組立体を使用してもよい。
【００１９】
図２は代替的な実施の形態を示しており、ここでの測定手段はフレーム２４に固定された内側のピストン４４によって形成される機械的フィーラによって構成され、フレーム２４上には外側のスリーブ４６が摺動可能に装着されており、スリーブは（ニードルボードおよびストリッパを通過した後に）繊維構造体に直接接触する僅かに丸い端部を有する。スリーブは、フレーム２４に固定される制御モジュール４８からピストンに流体、好ましくは、圧縮空気を制御して注入することによって摺動せしめられる。流体の圧力はニードリングすべき繊維構造体の性質（硬度、反発反応）に基づいて調整され、スリーブが繊維構造体上で跳ねることがないよう調整される。また、スリーブは、その頂端に、フレームに固定されたレーザまたは赤外線エミッタ・レシーバ５２のような光学式測定組立体と協働するための反射カラー５０を有する。エミッタがビームをスリーブ上の反射カラーに導き、次いで、ビームが反射カラーによってレシーバに反射される。フィーラの端部がニードリングテーブルに接触したときのエミッタとレシーバとの間の距離が事前の測定によって判っているので、フィーラの端部が繊維構造体の上面に接触したときのエミッタとレシーバとの間の距離を（ビームの往復経路を分析することによって）割り出すことで、ニードリングテーブルに支持された繊維構造体の厚さが十分に正確に求められる。
【００２０】
上述した両実施形態において、測定手段３６は（もちろん、ニードリングヘッド１４の中央面から相当に離れていてもよいが）繊維構造体が前進する方向に対して垂直にニードリングヘッド１４の中央面に配置されることが好ましい。繊維構造体がニードリングヘッドの下に互いに平行に前進する２つの隣接プレートの形態であるならば、測定手段を２つにしてもよい。図３に示した構造では、ニードリングヘッドは並んで配置された２つの独立したニードルボードを有し、この場合、測定手段は各ボードの略中心に配置される。理解しやすいように、図３は、２つの別個の位置における上記代替的な実施の形態の機械を示し、一方の位置（図３の左側半部）はニードリングヘッドが上昇した静止位置に対応し、他方の位置（右側部分）はニードリングヘッドが最大ニードル針入低点におけるニードリングヘッドの位置に対応する。
【００２１】
最大ニードル針入低点は、例えば、フレームに固定された誘導型または光学型のセンサ５４によってリアルタイムで測定され、このセンサは、例えば、ニードリングヘッドの鉛直方向における往復運動を制御するためのクランク組立体２０上の特定のカムプロフィル５６と協働する。このカムプロフィルは、好ましくは、低点に近接したところで、ニードルボードの下降行程中に時間期間（単に、単一で瞬間的な測定時間ではない）を決定し、この時間期間中に測定手段３６が動作して複数の測定値を得て、これら測定値から、センサ５４および測定手段３６の両方に接続された演算処理モジュール５８がニードリングされた層の厚さの第１の平均値を割り出す。これら測定は繊維構造体を水平方向へ前進させる各々の工程の後に続いて繰り返され、所定のパスの終わりに得られる一組の値は有刺ニードルの実際の平均針入度を決定するために使用され、これに基づきニードリングテーブルを駆動するためにプロセッサ手段５８に接続された装置３０が次のパスを受け入れるようにニードリングテーブルを自動的に鉛直方向に移動させ、ここで、ニードリングテーブルの下向き工程の程度が有刺ニードルが決められた距離だけ繊維構造体に針入するように制御される。
【００２２】
このように、本発明の機械で実施されるニードリング法は、次のように要約することができる。初めに、ニードリングテーブルに配置された厚みのある第１の層上に厚みのある第２の層が重ね合わせられ、これら重ね合わせられた２つの層が所定の条件下でニードリングヘッドの有刺ニードルによって互いに接合される。その後、最大ニードル針入低点において適切な測定手段によって測定される２つの重ね合わせ層の上面の位置の関数でもって決定される程度の変位工程によって、ニードリングテーブルがニードリングヘッドに対して移動せしめられる。最後に、先の厚みのある２つの層上に厚みのある第３の層が重ね合わせられ、この厚みのある第３の層が同じ所定の条件下で先の厚みのある２つの層に接合される。そして、繊維構造体が所望の厚さに形成されるまで、上述した工程が次の層に対しても繰り返される。
【００２３】
上述した機械で実施される方法は、最初に、１つまたは２つの重ね合わせ層をニードリングテーブル１０の上に配置することにあり、次に、これら層は、前進ローラ３２、３４によって繊維構造体の全長に亘って水平方向に移動せしめられる間に、ニードルボード１６を用いたニードリングによって互いに接合される。次いで、ニードリングテーブルは決定サイズの変位工程によって下降されて、第３の層を重ね合わせ、次いで、所望の厚さとなるまで他の２つの層等にニードリングできるようにする。
【００２４】
本発明においては、変位工程の決定された程度は固定の程度でもなく、また、所定の降下関係を受けることもなく、繊維構造体において所望の実密度のニードリングが得られるように最大ニードル針入低点において測定される繊維構造体の先の層における実際のニードル針入度から決定され、ここでの密度は一定であったり、あるいは、繊維構造体の厚さによって変わる密度であったりする。したがって、ニードリングテーブルの所定の程度の下向き工程が行われ、ニードルが決定された距離だけ繊維構造体に針入せしめられるように、繊維構造体の上面の位置はニードルの中央で測定される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】繊維構造体をニードリングするための本発明の機械の第１の実施形態の概略図である。
【図２】繊維構造体をニードリングするための本発明の機械の第２の実施形態の概略図である。
【図３】図２の機械の側面図であり、右側部分は有刺ニードルの最大針入の位置に示されている。【Technical field】
[0001]
FIELD OF THE INVENTION The present invention manufactures protective components for use at high temperatures, for use in rocket engine construction, or for very high performance brake discs for aircraft and land vehicles. The manufacture of needled fibrous structures used in
[Background Art]
[0002]
Prior art brake discs must be able to withstand braking that produces particularly high shear forces. In an aircraft, such a phenomenon is remarkable because a large stress is applied to the brake disc.
[0003]
The brake disc must be manufactured with minimal structural non-uniformity to withstand the shear forces that would cause delamination. Non-uniform brake discs also have non-uniform stress characteristics and therefore have localized areas that are very likely to tear.
[0004]
Conventionally, brake discs are manufactured from a reinforced fibrous structure consisting of a plurality of superimposed layers that are needled by a set of barbed needles penetrating in the Z direction, ie, across the layers. The fibrous structure is cut to size and carbonized, then densified with a matrix-forming material, and finally subjected to an optional heat treatment. The layers are overlaid on a support. Generally, as the layers are overlaid, the support is lowered and the individual layers are needled. The mechanical properties of the final product thus obtained are largely dependent on the actual needling density used for the fiber reinforced structure. The "real" needling density, a one cubic centimeter (cm ³⁾ function of the number of the puncturing needle per look at the basic volume of the fiber structure, needling density per unit area, the needle in the Z direction Includes the degree of penetration, the extent of the downward displacement step, and the functional characteristics of the needle.
[0005]
According to today's needling methods, some of them can give excellent results, especially by adjusting the degree of the downward process, but it is difficult to obtain completely uniform as desired. It is proposed in US Pat. No. 4,795,0052 to increase the distance between the needle and the layer support by a distance equal to the thickness of the layer to be needled for each superimposed layer. Similarly, in EP 0 736 115, a displacement step is adopted for the layer support, whereby a displacement step, which is reduced in magnitude according to a predetermined relationship, is adopted for the layer support, whereby I am trying to make the thickness constant.
[0006]
The disadvantage of such a method is that the extent of the downward displacement process with respect to the layer support is calculated in advance theoretically roughly, in particular as a function of the number of layers constituting the resulting fibrous structure, and the actual needle That is, the degree of penetration is not considered at all. Unfortunately, it is important to know these parameters to ensure a uniform needling density, which is a prerequisite for obtaining a final fiber structure with good uniformity. Furthermore, the thicker the fibrous structure, the greater the margin of error in recognizing penetration.
[0007]
EP-A-0695823 measures the position of the upper surface of the fibrous structure during needling operations and improves the perception of needle penetration by means of feeler rollers arranged beside the active area of the needle. .
[0008]
However, these solutions are also unsatisfactory because the fibrous structure is compressed by the action of needling force to such an extent that it cannot be detected by performing the measurement. The inconvenience that the deformation of the fibrous structure cannot be taken into account means that accurate recognition of the actual needle penetration cannot be obtained.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[0009]
Objects and Definitions of the Invention Thus, the present invention relates to the actual needle needle in a fibrous structure for each needling to take into account the deformation of the fibrous structure during needling each layer forming the fibrous structure. A needling machine and a method related thereto are proposed which alleviate the above disadvantages by enabling the depth of penetration to be measured.
[0010]
The above object is a machine for needling a fibrous structure composed of a plurality of superposed layers, the needling table being movable in a vertical direction, and being vertically disposed above the needling table. A needling head having a predetermined number of barbed needles, and means for driving the needling head to reciprocate the needling head in the vertical direction so as to define a maximum needle insertion point in the fibrous structure. This is achieved by a machine comprising a measuring means arranged on the needling head for measuring the position of the upper surface of the fibrous structure at the point of maximum needle penetration.
By arranging the measuring means on the needle board, the actual needle penetration depth can be determined in consideration of the degree of compression of the fibrous structure due to the needling force.
[0011]
It is preferable that the measuring means is arranged on a central plane of the needling head perpendicular to a direction in which the fiber structure advances.
In a preferred embodiment, the means for measuring the position of the upper surface of the fibrous structure has an optical assembly for performing non-contact measurement. Preferably, the measuring means has a broad beam type laser emitter / receiver.
In an alternative embodiment, the measuring means has a mechanical feeler for performing measurement by contact.
[0012]
In order to measure the maximum needle penetration point, preferably an inductive or optical sensor is provided, as a function of the position of the upper surface of the fibrous structure measured by said measuring means at the maximum needle penetration point. It is therefore advantageous to provide processor means for controlling the displacement of the needling table in the vertical direction.
The present invention also provides a method of using the above machine for producing a fibrous structure, and a fibrous structure obtained by the method. Preferably, the position of the upper surface of the fibrous structure is measured by averaging instantaneous measurements made in real time over the entire length of the fibrous structure.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The characteristics and advantages of the present invention will be more clearly understood on reading the following description, using non-limiting expressions, with reference to the drawings, in which: FIG.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Two embodiments of a machine for needling a flat fibrous structure are shown in FIGS. Of course, regardless of whether the sheet or fabric is twisted in an annular and helical manner so as to overlap flat, or whether the sheet is wound on a mandrel so as to overlap, the present invention provides a flat structure. The present invention is not limited to the manufacture of the body, and the scope of the present invention includes manufacturing a structure by winding a fiber sheet.
[0014]
Conventionally, the machine is "needling" to support successively supplied layers or sheets 12 having a length and width depending on the final structure to be manufactured and overlapping in successive layers. Has a table 10. The needling table is disposed vertically below the needling head 14 having a predetermined number of conventional barbed needles 18 provided on a needle board 16, the needling head being driven by one or more motors. One or more crank assemblies 20 can be driven to reciprocate vertically. Above the needling table there is provided a stripper 22 fixed to the machine frame 24, which prevents the fiber structure from following when the needle is raised. Of course, both the needling table and the stripper are provided with corresponding holes 26, 28 for passing the needles. The needling table is moved in the vertical direction by being driven by, for example, a device 30 constituted by a worm screw driven by a motor. Two sets of drive rollers 32, 34 (also known as an inlet press and an outlet press), located upstream and downstream, feed the fibrous structure horizontally toward the needling head.
[0015]
The present invention provides a means disposed on the needling head 14 for measuring the position of the upper surface of the fibrous structure to determine the actual penetration depth of the barbed needle in the fibrous structure at the maximum needle penetration low point. 36 is provided. Since the stroke of the barbed needle is constant with respect to the frame to which these barbed needles are connected and the needling table is located at a known distance from the frame, the barbed needle is inserted into the textile material. The depth at which it occurs is directly related to the thickness of the material that exists between the needling table and the measured top surface.
[0016]
To this end, the measuring means 36 is fixed to the frame 24, and the needling boards 16 (and the stripper 22) are perforated with orifices 38, 40, respectively, which enable the measuring means to cooperate with the upper surface of the fibrous structure. You.
[0017]
In the example shown, this cooperation can be achieved without contact (by remotely measuring the position of the upper surface of the fibrous structure) or with contact (lowering the mechanical feeler onto the upper surface of the fibrous structure). By doing that).
[0018]
FIG. 1 shows a preferred embodiment of the invention in which the non-contact type measuring means is constituted by an optical measuring assembly, such as a laser emitter / receiver 42. The emitter sends a laser beam through the needle board and the stripper toward the upper surface of the fibrous structure, which in turn reflects the laser beam to the receiver. Because the distance between the emitter and the needling table was known from previous measurements, the distance between the emitter and the top surface of the fibrous structure was determined by analyzing the round trip path of the laser beam, and As a result, the thickness of the fiber structure supported by the needling table can be determined sufficiently accurately. Furthermore, the laser assembly is preferably of the broad-beam type in order to avoid problems with noticeable defects in the fibrous structure (since such lasers have an integrated effect by measuring over the full width of the beam). ). Of course, the absence of infrared light is preferred, but an optical measurement assembly operating with infrared light may be used.
[0019]
FIG. 2 shows an alternative embodiment, in which the measuring means is constituted by a mechanical feeler formed by an inner piston 44 fixed to the frame 24, on which an outer sleeve 46 is provided. Is slidably mounted and the sleeve has a slightly rounded end (after passing through the needle board and stripper) that directly contacts the fibrous structure. The sleeve is slid by controlled infusion of fluid, preferably compressed air, from a control module 48 fixed to the frame 24 to the piston. The fluid pressure is adjusted based on the properties (hardness, repulsion) of the fibrous structure to be needled and adjusted so that the sleeve does not bounce over the fibrous structure. The sleeve also has a reflective collar 50 at its top end for cooperating with an optical measurement assembly such as a laser or infrared emitter / receiver 52 fixed to the frame. The emitter directs the beam to a reflective color on the sleeve, which is then reflected by the reflective color to the receiver. Since the distance between the emitter and the receiver when the end of the feeler contacts the needling table is known in advance, the emitter and the receiver when the end of the feeler contacts the upper surface of the fiber structure are determined. Is determined (by analyzing the reciprocating path of the beam) to determine the thickness of the fibrous structure supported on the needling table sufficiently accurately.
[0020]
In both embodiments described above, the measuring means 36 (although it can of course be considerably distant from the central plane of the needling head 14), the central plane of the needling head 14 perpendicular to the direction in which the fibrous structure advances. It is preferred to be arranged in. If the fibrous structure is in the form of two adjacent plates advancing parallel to each other below the needling head, two measuring means may be provided. In the configuration shown in FIG. 3, the needling head has two independent needle boards arranged side by side, in which case the measuring means is arranged approximately at the center of each board. For clarity, FIG. 3 shows the machine of the alternative embodiment in two separate positions, one position (left half of FIG. 3) corresponding to the rest position with the needling head raised. The other position (right side) corresponds to the position of the needling head at the point where the needling head is at the maximum needle penetration point.
[0021]
The maximum needle penetration point is measured in real time, for example, by an inductive or optical sensor 54 fixed to the frame, this sensor being, for example, a crank for controlling the vertical reciprocating movement of the needling head. It cooperates with a specific cam profile 56 on the assembly 20. This cam profile preferably determines a time period (not just a single instantaneous measurement time) during the descending stroke of the needle board, close to the low point, during which time the measuring means 36 Operates to obtain a plurality of measurements from which the processing module 58 connected to both the sensor 54 and the measuring means 36 determines a first average value of the thickness of the needled layer. . These measurements are repeated after each step of advancing the fibrous structure in the horizontal direction, and a set of values obtained at the end of a given pass is used to determine the actual average penetration of the barbed needle. Used to automatically move the needling table vertically so that the device 30 connected to the processor means 58 for driving the needling table accepts the next pass, where the needling table is driven. Is controlled such that the barbed needle enters the fibrous structure by a predetermined distance.
[0022]
Thus, the needling method implemented in the machine of the present invention can be summarized as follows. First, a thick second layer is superimposed on a thick first layer arranged on a needling table, and the superposed two layers are used under a predetermined condition. They are joined to each other by a piercing needle. The needling table is then moved relative to the needling head by a displacement step determined at a maximum needle penetration point by a function of the position of the upper surface of the two superposed layers measured by appropriate measuring means. I'm sullen. Finally, a thick third layer is superimposed on the two thick layers, and the third thick layer is bonded to the two thick layers under the same predetermined conditions. Is done. Then, the above-described steps are repeated for the next layer until the fiber structure is formed to a desired thickness.
[0023]
The method carried out on the machine described above consists in firstly placing one or two superposed layers on the needling table 10, which are then brought into the fiber structure by the advance rollers 32, 34. While being moved horizontally over the entire length of the body, they are joined together by needling using a needle board 16. The needling table is then lowered by a displacement step of the determined size so that the third layer is overlaid, and then can be needled to the other two layers, etc., to the desired thickness.
[0024]
In the present invention, the determined degree of the displacement step is not the degree of fixation, nor is it subjected to a predetermined descent relationship, and the maximum needle needle is set so as to obtain the desired actual density in the fibrous structure. Determined from the actual needle penetration in the previous layer of the fibrous structure measured at the ingress point, where the density is constant or a density that depends on the thickness of the fibrous structure . Thus, a predetermined degree of downward movement of the needling table is performed, and the position of the upper surface of the fibrous structure is measured at the center of the needle such that the needle is penetrated into the fibrous structure by the determined distance.
[Brief description of the drawings]
[0025]
FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment of the machine of the present invention for needling a fibrous structure.
FIG. 2 is a schematic view of a second embodiment of the machine of the present invention for needling a fibrous structure.
FIG. 3 is a side view of the machine of FIG. 2, with the right-hand portion shown at the maximum insertion position of the barbed needle.

Claims

A machine for needling a fibrous structure composed of a plurality of superposed layers (12), comprising a vertically movable needling table (10) and a vertically disposed needling table above the needling table. A needling head (14) having a predetermined number of barbed needles (18) to be driven and the needling head being driven vertically to drive the needling head to define a maximum needle penetration point in the fibrous structure. Means for reciprocating in the direction, further comprising measuring means (36) disposed on said needling head for measuring the position of the upper surface of the fibrous structure at the point of maximum needle penetration. Machine.

2. The machine according to claim 1, wherein the measuring means is arranged in a central plane of the needling head perpendicular to a direction of advance of the fibrous structure.

Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the means for measuring the position of the upper surface of the fibrous structure comprises an optical assembly (42) for performing non-contact measurements.

3. The machine according to claim 1, wherein the optical assembly comprises a laser emitter / receiver.

The machine according to claim 4, wherein the laser emitter / receiver is of the broad beam type.

Machine according to claim 1 or 2, characterized in that the means for measuring the position of the upper surface of the fibrous structure comprises a mechanical feeler (44-52) for measuring by contact.

The machine according to any of the preceding claims, further comprising an inductive or optical sensor (54) for determining the maximum needle penetration point.

Processor means (58) for controlling the displacement of the needling table in the vertical direction as a function of the position of the upper surface of the fibrous structure measured by the measuring means at the point of maximum needle penetration. The machine of claim 7, wherein:

A method for producing a fibrous structure composed of a plurality of superimposed layers (12), comprising: a) forming a thick second layer on a thick first layer arranged on a needling table. Superposing, b) connecting these two superposed thick layers to each other under predetermined conditions using a barbed needle (16) of a needling head (14), c). Needling the needling table through a displacement step to the extent that it is a function of the position of the upper surface of these two superimposed layers at the point of maximum needle penetration measured at the needling head and of the position of the needling head. Displacing with respect to the head, d) superposing a new thick layer on the thick previous layer, and e) applying the thick new layer on the thick previous layer. Bonding under defined conditions, and f) the position of the upper surface of the fibrous structure in step c) above, for which the displacement in step c) is configured for the subsequent thick layer. Repeating the steps c, d) and e), which are determined as a function of the position measured by the needling head at the point of maximum needle penetration.

10. The method of claim 9, wherein the location of the top surface of the fibrous structure is determined by averaging instantaneous measurements taken in real time over the entire length of the fibrous structure.