WO2002068747A1 - Procede et dispositif de commande d'avance de plaque fibreuse aiguilletee. - Google Patents

Procede et dispositif de commande d'avance de plaque fibreuse aiguilletee. Download PDF

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WO2002068747A1
WO2002068747A1 PCT/FR2002/000694 FR0200694W WO02068747A1 WO 2002068747 A1 WO2002068747 A1 WO 2002068747A1 FR 0200694 W FR0200694 W FR 0200694W WO 02068747 A1 WO02068747 A1 WO 02068747A1
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WO
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needles
fibrous structure
advance
speed
needling
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PCT/FR2002/000694
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Inventor
Renaud Duval
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Messier-Bugatti
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/02—Needling machines with needles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H18/00—Needling machines

Definitions

  • the invention relates to the needling of fibrous structures.
  • a particular, but not exclusive, field of the invention is the production of needled plates, sleeves or other fibrous preforms, for example of annular shape, usable for constituting reinforcements of parts made of composite material.
  • a fibrous structure to be needled is advanced opposite a set of needles carried by a needling head, and the needles are periodically introduced into the fibrous structure and then removed therefrom, conferring on the head needling a return movement in a transverse direction relative to the direction of advance of the structure.
  • the applications envisaged in the aforementioned patent are brake discs or diverging nozzles of rocket engines, these applications requiring materials having good mechanical properties and the ability to keep them at high temperatures.
  • the needling of superimposed fibrous layers ensures a transfer of fibers in Z, that is to say transversely to the layers.
  • a structure is thus obtained which has less inhomogeneity and increased resistance to delamination, that is to say increased resistance to separation between layers due to shearing forces such that they can in particular be exerted on discs. of brake.
  • the needling head In order to perform needling on the entire surface of the fibrous structure, the latter is advanced opposite a needling head.
  • a needling head When the needling is carried out on each new superimposed layer, an advance movement is carried out each time a new layer is put in place so that the entire surface of the last superimposed layer is described by the needling head.
  • Document FR 2 729 404 also discloses a feed control method for a needling machine according to which the speed of rotation of rollers for extracting the sheet of needled fibers is modulated, so that this speed of rotation takes on different values. for different needle positions. It is necessary to provide a variable speed roller drive system. In addition, this speed variation does not take into account the instantaneous real forces exerted on the needles. Subject and summary of the invention
  • the object of the invention is to propose a needling process for a fibrous structure which makes it possible to solve the problem of breaking needles without significantly penalizing the speed of the process, even in the case of thick structures.
  • the decrease in the speed of advance is caused directly by the resistance to advance exerted by the needles entering the structure.
  • the decrease in the speed of advance can be absorbed by mechanical play in the transmission.
  • the motor being driven at constant speed, the play, preferably of an elastic nature, is automatically taken up after the start of the withdrawal of the needles.
  • the speed of advance of the structure decreases during the penetration of the needles below a value of average speed of advance corresponding to the speed of the motor, and then increases, after the beginning of the withdrawal of the needles, beyond the average feed speed.
  • a measurement of the torque of a drive member engaged with the fibrous structure can be carried out so as to decrease the speed of the motor when the torque decreases below a threshold, reflecting a slowing down of the fibrous texture.
  • a quantity representative of the force exerted to drive the fibrous structure is measured, the drive speed of the fibrous structure is reduced when the measured quantity reaches or exceeds a first threshold value , and, after the speed has been reduced, we increases the drive speed when the measured quantity becomes less than a second threshold value.
  • the second threshold value can be equal or lower.
  • the quantity measured is for example representative of the torque exerted by a member for driving the fibrous texture.
  • the invention also aims to provide an installation allowing the implementation of the method.
  • an installation comprising a needling head carrying a plurality of needles, a device for driving the needling head to impart an alternating movement to the needles, a support of fibrous structure to be needled situated opposite of the needling head and a device for driving the fibrous structure for imparting thereto a forward movement on said support, installation in which, according to the invention, the device for driving the fibrous structure is arranged to allow a momentary decrease in the speed of advance of a fibrous structure carried by the support in response to the resistance to advance exerted by the needles during their penetration within the fibrous structure, without completely interrupting the advances throughout the duration of the needles presence in the fibrous structure.
  • FIG. 1 is a very schematic perspective view of a needling installation
  • Figure 2 is a very schematic partial view, on an enlarged scale, in side elevation and in section, of the installation of Figure 1;
  • FIG. 3 is a very schematic view of a drive device for achieving the advance of a fibrous structure during needling in an installation such as that of Figures 1 and 2, according to a mode of setting work of the invention
  • - Figure 4 is a curve illustrating the variation over time of the speed of advance of a fibrous structure during needling, in the case of the embodiment of Figure 3;
  • FIG. 5 is a curve illustrating the movement of a fibrous structure during needling, in the case of the embodiment of Figure 3;
  • FIG. 6 is a very schematic view of a device for driving a fibrous structure during needling, according to a second embodiment of the invention
  • - Figure 7 is a flowchart showing the process of controlling the drive of the fibrous structure according to the second embodiment of the invention.
  • FIGS. 1 and 2 show an installation for needling a fibrous structure 10 in the form of a plate.
  • the structure 10 is formed of two-dimensional strata stacked flat and needled to each other in order to bond the strata together and to give the plate resistance to delamination.
  • the individual layers are, for example, strips of fabric or other two-dimensional texture such as, for example, a texture formed of unidirectional sheets superimposed with different directions and linked together by light needling.
  • the strata are for example individually needled, a needling pass being carried out over the entire surface of the fibrous plate after each superposition of a new layer.
  • a needling pass after superposition of two or more layers, or even the realization of one or more needling passes after superimposition of all the layers making up the plate, fall within the scope of the present invention. .
  • the plate 10 during needling is moved horizontally through a needling station 20, between a first support plate 12 and a second support plate 14 located on either side of the needling station.
  • the plate is moved alternately in one direction and in the other, from the plate 12 to the plate 14 and vice versa.
  • the plate passes over a needling table 22 situated directly above a needling head 24.
  • a drive system 26 comprising at least one rod-crank type assembly prints on the head needling 24 a vertical reciprocating movement under the control of a motor (not shown).
  • the needling head 24 extends over the entire width of the plate 10 and carries a plurality of needles 28.
  • the holes 22a are formed in the table 22, directly above the needles 28.
  • the advancement of the plate 10 is achieved by means of pairs of pressure rollers 40, 50 located between the needling table 22 and, respectively, the plates 12 and 14.
  • the rollers 42 , 44 and 52, 54 are rotated, at least one of the rollers of each pair being disengageable, for example the lower roller 44, 54.
  • the drive is produced by the rollers 52 and 54 applied with pressure towards each other while the roller 44 is disengaged, as well as possibly the roller 42.
  • the drive is carried out by the rollers 42 and 44 applied with pressure towards each other, while the roller 54 is disengaged, as well as possibly the roller 52.
  • lower rollers 44, 54 may be replaced by conveyor belts, which can then also constitute the plates 12 and 14.
  • a new layer is superimposed and a new needling pass is carried out by moving the plate 10 towards the other plate 14 or 12.
  • the needles 28 penetrate vertically into the plate 10.
  • the penetration depth of the needles 28 into the plate 10 is a function of the position of the needling head, at one end of the vertical stroke, relative to the needling table 22.
  • the penetration depth of the needles can extend over several thicknesses of superimposed strata. This depth can be adjusted according to the distribution of needling density desired in the thickness of the plate.
  • the distance between the needling table 22 and the needling head is increased in increments, after each superposition of a new layer, by imposing a step of descent on the table d needling.
  • a similar descent step can be imposed on the plates 12 and 14, these, as well as the table 22 being mounted on a common frame movable vertically.
  • a slowing down of the advance of the plate 10 is produced when the needles penetrate the plate, in order to limit the bending force of the needles due to the advance of the plate and to eliminate or minimize the risk of needle breakage.
  • FIG. 3 shows a device for driving the pressure rollers comprising a motor 60 rotating at constant speed and driving a belt 62 passing over the pressure rollers 42, 44 and 52, 54.
  • the belt 62 passes over tension 64 and deflection rollers 65, while, on its path between the motor 60 and the upper pressure roller 52, the belt 62 passes over tension 66 and deflection rollers 67.
  • rollers on which it passes preferably a double-sided toothed belt meshing with corresponding reliefs formed on the surfaces of the rollers in contact with the belt.
  • the tension rollers 64, 66 are fixed to the end of respective arms 68, 70 forming articulated levers subjected to an elastic restoring force exerted by respective devices 72, 74, so as to keep the belt 62 permanently tensioned.
  • the devices 72, 74 exerting an elastic restoring force can be in the form of springs or, preferably, pneumatic shock absorbers.
  • the pressure in the pneumatic shock absorbers is advantageously adjustable.
  • the plate 10 In the case where the plate 10 is moved from the plate 14 to the plate 12, the plate is driven by the pressure rollers 42, 44, while the lower roller 54 at least is disengaged from the side of the press 50.
  • the motor 60 rotates in the direction indicated by the arrow F r.
  • the needles enter the plate 10 the latter is slowed down by the needles, which causes a reduction in the speed of rotation of the rollers 42, 44.
  • the belt 62 is delivered at constant speed by the motor 60, the length of belt between the motor 60 and the roller 42 becomes longer. This elongation is absorbed by the tension roller 64 under the action of the elastic return exerted by the damper 72 which pivots the lever 68 in the direction indicated by the arrow F.,.
  • FIG. 4 illustrates the variation over time of the speed of advance of the plate 10 when the plate moves from the plate 12 towards the plate 14, or vice versa, the curve C, showing the speed of the plate at the input of the station d 'needling and curve C 2 the output speed.
  • the speed can be measured by means of a sensor carrying a wheel resting on the plate and driven in rotation by the advance of the latter.
  • Curve A showing the displacement of the needles between their high and low positions is also shown.
  • the difference between the input and output feed rates comes from the needling. Due to the transfer of fibers in Z, the measured speed of the non-needled upper layer, upstream of the needling station is greater than that of the plate measured after needling.
  • the times t 1 and t 2 are those of the beginning of penetration of the needles into the plate and of the complete exit of the needles from the plate. The difference ⁇ t between times t 1 and t 2 depends on the penetration depth chosen for the needles.
  • the speed of advance of the plate 10 varies continuously between a maximum greater than the average speed of advance corresponding to the speed of the motor, when the hands are out of the plate and a minimum lower than this average advance speed, when the hands are in the plate, without the advance being interrupted during the time interval between t 1 and t 2 .
  • FIG. 5 shows curves which illustrate the displacement of the plate as a function of time, measured on the one hand on the last layer at the input of the needling zone (curve D.,) and, on the other hand, at the output of the needling area (curve D 2 ), as well as the movement of the needles (curve A).
  • the displacement in entry and in output is measured by a sensor providing a signal representative of the length of advance of the plate.
  • the feed continues to increase after the time t r before reversing.
  • This can be explained by the capacity for longitudinal elastic deformation of the ply, combined with the fact that, in the embodiment concerned, a stripper element, of the crowbar type applied to the plate, is not used. needle penetration. Consequently, when the needles are raised, they tend to lift the plate slightly before it releases and falls back onto the needling table.
  • the slowing down of the plate can be detected by measuring the torque at the end of the shaft of one or two pressure rollers which provide the drive.
  • the lengthening of the belt length between the motor and the drive pressure roller in response to the penetration of the needles results in a reduction in the measured torque which reflects the slowing down of the plate. It is then possible to control a slowing down of the drive motor from a setpoint in response when this reduction in torque reaches a certain threshold, which adds to the effect of the elastic play in the transmission to react quickly to the resistance to advance exerted by the needles.
  • the shortening of the belt causes the drive pressure rollers to accelerate.
  • the detection of an increase in torque is then used to increase the speed of the motor and bring it back to its set value.
  • the torque measurement is carried out alternately on a pair of pressure rollers and on the other according to the direction of movement of the plate.
  • the motor is driven at constant but adjustable speed.
  • the command to decrease the speed of advance of the fibrous structure directly by the resistance to advance caused by the needles, by introducing elastic play in the transmission has several advantages: it is self-adapting, in particular as and when the stacking of strata and the increase in thickness of the structure at the start of its constitution, and it makes it possible to maintain a relatively high average speed of advance since the acceleration of the advance, when the needles are out of the structure, compensates for the slowdown caused by the penetration of the needles.
  • control of the speed of advance of the fibrous structure may be carried out on the basis of a measurement of a quantity representative of the force exerted to drive the latter in displacement.
  • Such a magnitude is for example the torque to be deployed to displace the fibrous texture.
  • This torque can be measured at a drive member, for example at the texture drive motor.
  • Figure 6 shows a drive device which differs from that of Figure 3 by the absence of elastic play.
  • the motor 60 drives the pressure rollers 42-44 and 52-54 by means of return rollers 65, 67 and 64 ', 66', the latter having a fixed axis, unlike the rollers 64, 66 of FIG. 3.
  • a sensor (not shown) provides a signal S c representative of the torque C M exerted by the motor 60, for example by measuring the current drawn by the motor.
  • the motor is for example a stepping motor controlled by a control circuit 80. As shown in FIG. 7, the motor 60 is controlled at the start at a predetermined reference speed Vc (step 81).
  • the speed V M of the motor is reduced by an increment ⁇ V (step 83) and we return to test 82. If the measured torque C M is lower than C ma ⁇ (test 82), and if the motor speed VM is lower than the set speed Vc (test 84), the speed VM is increased by an increment ⁇ 'V equal or not to ⁇ V (step 85). On the other hand, if the speed VM is equal to or greater than Vc, it is maintained or reduced to the value Vc (return to step 81). Alternatively, as shown in broken lines in the figure
  • the speed can again be increased by one or more successive increments, when the torque CM becomes less than

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Abstract

Procédé d'aiguilletage d'une structure fibreuse selon lequel une structure fibreuse à aiguilleter est entraînée pour lui conférer un mouvement d'avance en regard d'une tête d'aiguilletage portant une pluralité d'aiguilles animées d'un mouvement alternatif au cours duquel elles pénètrent dans la structure fibreuse et ressortent de celle-ci. La vitesse d'avance instantanée de la structure fibreuse décroît en réponse à la résistance à l'avance exercée par les aiguilles lors de leur pénétration au sein de la structure, et augmente ensuite au retrait des aiguilles, de sorte que l'effort exercé sur les aiguilles par l'avance de la structure est limité, sans interrompre complètement l'avance pendant toute la durée de présence des aiguilles dans la structure. La décroissance de la vitesse d'avance peut être provoquée directement par la résistance à l'avance exercée par les aiguilles en utilisant un dispositif d'entraînement avec une transmission présentant un jeu élastique capable d'absorber la décroissance de la vitesse d'avance de la structure fibreuse.

Description

Titre de l'invention
Procédé et dispositif de commande d'avance de plaque fibreuse aiguilletée.
Arrière-plan de l'invention
L'invention concerne l'aiguilletage de structures fibreuses. Un domaine particulier, mais non exclusif, de l'invention est la réalisation de plaques, manchons ou autres préformes fibreuses aiguilletées, par exemple de forme annulaire, utilisables pour constituer des renforts de pièces en matériau composite.
De façon bien connue, une structure fibreuse à aiguilleter est avancée en regard d'un ensemble d'aiguilles porté par une tête d'aiguilletage, et les aiguilles sont périodiquement introduites dans la structure fibreuse puis retirées de celle-ci en conférant à la tête d'aiguilletage un mouvement aller-retour en direction transversale par rapport à la direction d'avance de la structure.
On pourra notamment se référer au brevet US 4 790 052 qui décrit la réalisation de structures fibreuses aiguilletées par aiguilletages successifs de couches formées par des strates superposées à plat ou des spires enroulées les unes sur les autres. Le domaine visé dans ce brevet est la réalisation de renforts fibreux pour des pièces en matériaux composites thermostructuraux, c'est-à-dire en particulier des matériaux composites carbone/carbone ou des matériaux composites à matrice céramique dans lesquels le renfort fibreux est densifié par une matrice carbone ou céramique. Les structures fibreuses aiguilletées sont en fibres réfractaires, typiquement des fibres de carbone ou de céramique, l'aiguilletage pouvant être réalisé sur des fibres en un matériau à l'état de précurseur de carbone ou de céramique, la transformation du précurseur étant alors réalisée par traitement thermique, après aiguilletage. Les applications envisagées dans le brevet précité sont les disques de frein ou divergents de tuyères de moteurs-fusées, ces applications requérant des matériaux présentant des bonnes propriétés mécaniques et la capacité de les conserver à des températures élevées. L'aiguilletage de couches fibreuses superposées assure un transfert de fibres en Z, c'est-à-dire transversalement par rapport aux couches. On obtient ainsi une structure qui présente une moindre inhomogénéité et une résistance accrue au délaminage, c'est-à-dire une résistance accrue à une désolidarisation entre couches due à des efforts de cisaillement tels qu'ils peuvent notamment s'exercer sur des disques de frein.
Afin de réaliser un aiguilletage sur toute la surface de la structure fibreuse, celle-ci est avancée en regard d'une tête d'aiguilletage. Lorsque l'aiguilletage est réalisé sur chaque nouvelle couche superposée, un mouvement d'avance est réalisé à chaque fois qu'une nouvelle couche est mise en place pour que toute la surface de la dernière couche superposée soit décrite par la tête d'aiguilletage.
Si une avance continue à vitesse constante est imposée à la structure fibreuse, celle-ci se déplace transversalement par rapport aux aiguilles pendant toute la durée de pénétration des aiguilles. En particulier, lorsque la structure est épaisse ou devient épaisse, l'avance imposée exerce un effort sur les aiguilles qui fléchissent et peuvent se rompre. Outre que des aiguilles rompues doivent être remplacées, leur présence au sein de la structure fibreuse peut être indésirable en vue de son utilisation ultérieure. II peut être envisagé de réaliser l'avance à vitesse très réduite, afin de minimiser les efforts exercés sur les aiguilles pendant leur présence au sein de la structure fibreuse, ou de réaliser une avance discontinue, pour que la structure soit immobile lors de la pénétration des aiguilles. Mais ces solutions présentent l'inconvénient évident d'augmenter de façon importante la durée et, par conséquent, aussi le coût du processus complet d'aiguilletage de la structure.
On connaît aussi du document FR 2 729 404 un procédé de commande d'avance pour une aiguilleteuse selon lequel la vitesse de rotation de rouleaux d'extraction de la nappe de fibres aiguilletées est modulée, de sorte que cette vitesse de rotation prend des valeurs différentes pour différentes positions des aiguilles. Il est nécessaire de prévoir un système d'entraînement des rouleaux à vitesse variable. De plus, cette variation de vitesse ne tient pas compte des efforts réels instantanés exercés sur les aiguilles. Objet et résumé de l'invention
L'invention a pour but de proposer un procédé d'aiguilletage de structure fibreuse qui permette de résoudre le problème de la casse des aiguilles sans pénaliser de façon significative la rapidité du procédé, même dans le cas de structures épaisses.
Ce but est atteint du fait que, conformément à l'invention, la vitesse d'avance instantanée de la structure fibreuse décroît en réponse à la résistance à l'avance exercée par les aiguilles lors de leur pénétration des aiguilles au sein de la structure, et augmente ensuite au retrait des aiguilles, de sorte que l'effort exercé sur les aiguilles par l'avance de la structure est limité, sans interrompre complètement l'avance pendant toute la durée de présence des aiguilles dans la structure.
Avantageusement, la décroissance de la vitesse d'avance est provoquée directement par la résistance à l'avance exercée par les aiguilles pénétrant dans la structure.
Lorsque la structure est déplacée au moyen d'un organe commandé relié à un moteur d'entraînement par une transmission, la décroissance de la vitesse d'avance peut être absorbée par un jeu mécanique dans la transmission. Dans ce dernier cas, le moteur étant entraîné à vitesse constante, le jeu, de préférence de nature élastique, est rattrapé automatiquement après le début du retrait des aiguilles.
Ainsi, la vitesse d'avance de la structure décroît lors de la pénétration des aiguilles en deçà d'une valeur de vitesse moyenne d'avance correspondant à la vitesse du moteur, et croît ensuite, après le début du retrait des aiguilles, au-delà de la vitesse d'avance moyenne.
Une mesure de couple d'un organe d'entraînement en prise avec la structure fibreuse peut être effectuée de manière à diminuer la vitesse du moteur lorsque le couple décroît en deçà d'un seuil, traduisant un ralentissement de la texture fibreuse.
Selon un autre mode de mise en oeuvre du procédé, on mesure une grandeur représentative de l'effort exercé pour entraîner la structure fibreuse, on diminue la vitesse d'entraînement de la structure fibreuse lorsque la grandeur mesurée atteint ou dépasse une première valeur de seuil, et, après que la vitesse a été diminuée, on augmente la vitesse d'entraînement lorsque la grandeur mesurée devient inférieure à une deuxième valeur de seuil.
La deuxième valeur de seuil peut être égale ou inférieure.
La grandeur mesurée est par exemple représentative du couple exercé par un organe d'entraînement de la texture fibreuse.
L'invention a aussi pour but de fournir une installation permettant la mise en oeuvre du procédé.
Ce but est atteint grâce à une installation comportant une tête d'aiguilletage portant une pluralité d'aiguilles, un dispositif d'entraînement de la tête d'aiguilletage pour imprimer un mouvement alternatif aux aiguilles, un support de structure fibreuse à aiguilleter situé en regard de la tête d'aiguilletage et un dispositif d'entraînement de la structure fibreuse pour imprimer à celle-ci un mouvement d'avance sur ledit support, installation dans laquelle, conformément à l'invention le dispositif d'entraînement de la structure fibreuse est agencé pour permettre une diminution momentanée de la vitesse d'avance d'une structure fibreuse portée par le support en réponse à la résistance à l'avance exercée par les aiguilles lors de leur pénétration au sein de la structure fibreuse, sans interrompre complètement l'avance pendant toute la durée de présence des aiguilles dans la structure fibreuse.
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 très schématique en perspective d'une installation d'aiguilletage ;
- la figure 2 est une vue partielle très schématique, à échelle agrandie, en élévation latérale et en coupe, de l'installation de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue très schématique d'un dispositif d'entraînement permettant de réaliser l'avance d'une structure fibreuse en cours d'aiguilletage dans une installation telle que celle des figures 1 et 2, selon un mode de mise en oeuvre de l'invention ; - la figure 4 est une courbe illustrant la variation en fonction du temps de la vitesse d'avance d'une structure fibreuse en cours d'aiguilletage, dans le cas du mode de réalisation de la figure 3 ;
- la figure 5 est une courbe illustrant le déplacement d'une structure fibreuse en cours d'aiguilletage, dans le cas du mode de réalisation de la figure 3 ;
- la figure 6 est une vue très schématique d'un dispositif d'entraînement d'une structure fibreuse en cours d'aiguilletage, selon un second mode de mise en oeuvre de l'invention ; et - la figure 7 est un ordinogramme montrant le processus de commande de l'entraînement de la structure fibreuse selon le second mode de mise en oeuvre de l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation de l'invention Les figures 1 et 2 montrent une installation d'aiguilletage de structure fibreuse 10 en forme de plaque.
La structure 10 est formée de strates bidimensionnelles empilées à plat et aiguilletées les unes aux autres afin de lier les strates entre elles et de donner à la plaque une résistance au délaminage.
Les strates individuelles sont par exemple des bandes de tissu ou autre texture bidimensionnelle telle que, par exemple, une texture formée de nappes unidirectionnelles superposées avec des directions différentes et liées entre elles par aiguilletage léger. Les strates sont par exemple aiguilletées individuellement, une passe d'aiguilletage étant réalisée sur toute la surface de la plaque fibreuse après chaque superposition d'une nouvelle strate. Toutefois, la réalisation d'une passe d'aiguilletage après superposition de deux strates ou plus, voire même la réalisation d'une ou plusieurs passes d'aiguilletage après superposition de toutes les strates constituant la plaque, entrent dans le cadre de la présente invention.
La plaque 10 en cours d'aiguilletage est déplacée horizontalement à travers un poste d'aiguilletage 20, entre un premier plateau support 12 et un deuxième plateau support 14 situés de part et d'autre du poste d'aiguilletage. La plaque est déplacée alternativement dans un sens et dans l'autre, du plateau 12 au plateau 14 et inversement.
Au poste d'aiguilletage 20, la plaque passe sur une table d'aiguilletage 22 située à l'aplomb d'une tête d'aiguilletage 24. Un système d'entraînement 26 comprenant au moins un ensemble type bielle-manivelle imprime à la tête d'aiguilletage 24 un mouvement alternatif vertical sous la commande d'un moteur (non représenté). La tête d'aiguilletage 24 s'étend sur toute la largeur de la plaque 10 et porte une pluralité d'aiguilles 28. Les trous 22a sont formés dans la table 22, à l'aplomb des aiguilles 28.
L'avance de la plaque 10 est réalisée au moyen de paires de rouleaux presseurs 40, 50 situés entre la table d'aiguilletage 22 et, respectivement, les plateaux 12 et 14. Dans chaque paire 40 et 50 de rouleaux presseurs, les rouleaux 42, 44 et 52, 54 sont entraînés en rotation, l'un au moins des rouleaux de chaque paire étant débrayable, par exemple le rouleau inférieur 44, 54. Lorsque la plaque 10 est déplacée du plateau 12 vers le plateau 14, l'entraînement est réalisé par les rouleaux 52 et 54 appliqués avec pression l'un vers l'autre tandis que le rouleau 44 est débrayé, ainsi qu'éventuellement le rouleau 42. A l'inverse, quand la plaque 10 est déplacée du plateau 14 vers le plateau 12, l'entraînement est réalisé par les rouleaux 42 et 44 appliqués avec pression l'un vers l'autre, tandis que le rouleau 54 est débrayé, ainsi qu'éventuellement le rouleau 52.
Lorsque, dans une paire de rouleaux non-entraîneurs, un seul rouleau est débrayé, on supprime en outre avantageusement la pression exercée sur les rouleaux afin d'éviter tout effet d'entraînement par le rouleau non débrayé.
On notera que les rouleaux inférieurs 44, 54 pourront être remplacés par des tapis de convoyeurs, lesquels peuvent alors constituer aussi les plateaux 12 et 14.
Après chaque passe d'aiguilletage, lorsque la plaque 10 est parvenue sur le plateau 12 ou 14, une nouvelle strate est superposée et une nouvelle passe d'aiguilletage est réalisée en déplaçant la plaque 10 vers l'autre plateau 14 ou 12. Lors de chaque passe d'aiguilletage, les aiguilles 28 pénètrent verticalement dans la plaque 10. La profondeur de pénétration des aiguilles 28 dans la plaque 10 est fonction de la position de la tête d'aiguilletage, à l'une des extrémités de la course verticale, par rapport à la table d'aiguilletage 22.
La profondeur de pénétration des aiguilles peut s'étendre sur plusieurs épaisseurs de strates superposées. Cette profondeur peut être réglée selon la distribution de densité d'aiguilletage souhaitée dans l'épaisseur de la plaque. Lorsqu'une profondeur de pénétration sensiblement uniforme est souhaitée, la distance entre la table d'aiguilletage 22 et la tête d'aiguilletage est augmentée par incrément, après chaque superposition d'une nouvelle strate, en imposant un pas de descente à la table d'aiguilletage. On pourra se référer au document précité US 4 790 052. Un pas de descente similaire peut être imposé aux plateaux 12 et 14, ceux-ci, ainsi que la table 22 étant montés sur un bâti commun mobile verticalement. Ainsi, lors de l'aiguilletage des premières strates constituant la plaque 10, les aiguilles 28 traversent l'ensemble des strates et pénètrent dans les trous 22a. Lorsque la plaque 10 en cours de constitution atteint une certaine épaisseur, les aiguilles 28 n'atteignent plus la table 22.
Conformément à l'invention, un ralentissement de l'avance de la plaque 10 est produit lorsque les aiguilles pénètrent dans la plaque, afin de limiter l'effort de flexion des aiguilles dû à l'avance de la plaque et d'éliminer ou au moins minimiser le risque de casse des aiguilles.
A cet effet, selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le ralentissement est produit directement par la pénétration des aiguilles, exerçant un effort de freinage de l'avance de la plaque. Cela peut être réalisé, par introduction d'un jeu mécanique dans la transmission entre un moteur d'entraînement et les paires de rouleaux presseurs. La figure 3 montre un dispositif d'entraînement des rouleaux presseurs comprenant un moteur 60 tournant à vitesse constante et entraînant une courroie 62 passant sur les rouleaux presseurs 42, 44 et 52, 54. Sur son trajet entre le moteur 60 et le rouleau presseur supérieur 42, la courroie 62 passe sur des rouleaux de tension 64 et de renvoi 65, tandis que, sur son trajet entre le moteur 60 et le rouleau presseur supérieur 52, la courroie 62 passe sur des rouleaux de tension 66 et de renvoi 67.
De manière à éviter un glissement relatif entre la courroie
62 et les rouleaux sur lesquels elle passe, on utilise de préférence une courroie crantée double face engrenant avec des reliefs correspondants formés sur les surfaces des rouleaux en contact avec la courroie.
Les rouleaux de tension 64, 66 sont fixés à l'extrémité de bras respectifs 68, 70 formant leviers articulés soumis à une force de rappel élastique exercée par des dispositifs respectifs 72, 74, de manière à maintenir la courroie 62 en permanence tendue. Les dispositifs 72, 74 exerçant une force de rappel élastique peuvent être sous forme de ressorts ou, de préférence, d'amortisseurs pneumatiques. La pression dans les amortisseurs pneumatiques est avantageusement ajustable.
Le fonctionnement est le suivant :
Dans le cas où la plaque 10 est déplacée du plateau 14 vers le plateau 12, l'entraînement de la plaque est assuré par les rouleaux presseurs 42, 44, tandis que le rouleau inférieur 54 au moins est débrayé du côté de la presse 50. Le moteur 60 tourne dans le sens indiqué par la flèche Fr Lorsque les aiguilles pénètrent dans la plaque 10, celle-ci est ralentie par les aiguilles, ce qui provoque une diminution de la vitesse de rotation des rouleaux 42, 44. Du fait que la courroie 62 est délivrée à vitesse constante par le moteur 60, la longueur de courroie entre le moteur 60 et le rouleau 42 s'allonge. Cet allongement est absorbé par le rouleau de tension 64 sous l'action du rappel élastique exercé par l'amortisseur 72 qui fait pivoter le levier 68 dans le sens indiqué par la flèche F.,. A l'inverse, la longueur de courroie entre le rouleau 52 et le moteur 60 diminue, ce qui fait pivoter le levier 70 dans le sens indiqué par la flèche F3, à rencontre de la force exercée par l'amortisseur 74. Lorsque les aiguilles ressortent ensuite de la plaque, il se produit une accélération des rouleaux presseurs 42, 44 et un rattrapage de la longueur de courroie accumulée entre le moteur 60 et le rouleau 42 jusqu'au retour à une situation d'équilibre entre les deux rouleaux de tension 64, 66. Par le réglage de la pression dans les amortisseurs 72, 74, il est possible d'ajuster la force de rappel qu'ils exercent et de permettre la synchronisation et donc le bon fonctionnement du système d'entraînement. Dans le cas où la plaque 10 se déplace du plateau 12 vers le plateau 14, le fonctionnement est symétrique de celui qui vient d'être décrit.
La figure 4 illustre la variation dans le temps de la vitesse d'avance de la plaque 10 lorsque la plaque se déplace du plateau 12 vers le plateau 14, ou inversement, la courbe C, montrant la vitesse de la plaque en entrée du poste d'aiguilletage et la courbe C2 la vitesse en sortie. La vitesse peut être mesurée au moyen d'un capteur portant une roulette reposant sur la plaque et entraînée en rotation par l'avance de celle-ci. La courbe A montrant le déplacement des aiguilles entre leurs positions haute et basse est également représentée. La différence entre les vitesses d'avance en entrée et en sortie provient de l'aiguilletage. En raison du transfert de fibres en Z, la vitesse mesurée de la couche supérieure non aiguilletée, en amont du poste d'aiguilletage est supérieure à celle de la plaque mesurée après aiguilletage. Les temps t1 et t2 sont ceux de début de pénétration des aiguilles dans la plaque et de sortie complète des aiguilles hors de la plaque. L'écart Δt entre les temps t1 et t2 dépend de la profondeur de pénétration choisie pour les aiguilles.
Grâce à la présence d'un jeu élastique dans la transmission entre le moteur 60 et les presses 40, 50, la vitesse d'avance de la plaque 10 varie continuellement entre un maximum supérieur à la vitesse d'avance moyenne correspondant à la vitesse du moteur, lorsque les aiguilles sont hors de la plaque et un minimum inférieur à cette vitesse d'avance moyenne, lorsque les aiguilles sont dans la plaque, sans que l'avance soit interrompue pendant l'intervalle de temps entre t1 et t2.
La figure 5 montre des courbes qui illustrent le déplacement de la plaque en fonction du temps, mesuré d'une part sur la dernière couche en entrée de la zone d'aiguilletage (courbe D.,) et, d'autre part, en sortie de la zone d'aiguilletage (courbe D2), ainsi que le déplacement des aiguilles (courbe A). Le déplacement en entrée et en sortie est mesuré par un capteur fournissant un signal représentatif de la longueur d'avance de la plaque.
On constate qu'en sortie, c'est-à-dire immédiatement en aval des rouleaux presseurs entraînant la plaque, l'avance de la plaque diminue un peu après l'instant t1 de pénétration des aiguilles tandis qu'elle recommence à croître un peu avant l'instant t2 où les aiguilles sortent complètement de la plaque.
En entrée, dans la zone d'aiguilletage, c'est-à-dire immédiatement en amont des rouleaux presseurs débrayés, l'avance continue à croître après le temps tr avant de s'inverser. Cela peut s'expliquer par la capacité de déformation élastique longitudinale de la nappe, combinée avec le fait que, dans le mode de réalisation concerné, il n'est pas utilisé d'élément débourreur, de type pied de biche appliqué sur la plaque pendant la pénétration des aiguilles. Par conséquent, à la remontée des aiguilles, celles-ci ont tendance à soulever légèrement la plaque avant qu'elle se libère et retombe sur la table d'aiguilletage.
Selon une variante du mode de réalisation décrit ci-avant, le ralentissement de la plaque peut être détecté par une mesure du couple en bout d'arbre d'un ou des deux rouleaux presseurs qui assurent l'entraînement. L'allongement de la longueur de courroie entre le moteur et le rouleau presseur d'entraînement en réponse à la pénétration des aiguilles se traduit par une diminution du couple mesuré qui traduit le ralentissement de la plaque. Il est alors possible de commander un ralentissement du moteur d'entraînement à partir d'une valeur de consigne en réponse lorsque cette diminution de couple atteint un certain seuil, ce qui ajoute à l'effet du jeu élastique dans la transmission pour réagir rapidement à la résistance à l'avance exercée par les aiguilles. Au retrait des aiguilles, le raccourcissement de la courroie provoque une accélération des rouleaux presseurs d'entraînement. La détection d'une augmentation du couple est alors mise à profit pour augmenter la vitesse du moteur et la ramener à sa valeur de consigne.
Bien entendu, la mesure de couple est effectuée alternativement sur une paire de rouleaux presseurs et sur l'autre selon le sens de déplacement de la plaque. Selon cette variante, le moteur est entraîné à vitesse constante mais ajustable.
Un mode de réalisation de l'invention a été décrit ci-avant dans le cas de l'aiguilletage d'une plaque déplacée en translation rectiligne à travers un poste d'aiguilletage. Toutefois, il apparaît immédiatement à l'homme l'art que l'invention est immédiatement applicable à l'aiguilletage de structures fibreuses annulaires formées par enroulement hélicoïdal d'une texture fibreuse en spires superposées à plat ou de structures en forme de manchon formées par bobinage d'une texture en spires superposées, lesquelles structures étant entraînées en rotation devant une tête d'aiguilletage. Dans ces cas, le mouvement d'avance de la texture est unidirectionnel.
La commande de décroissance de vitesse d'avance de la structure fibreuse directement par la résistance à l'avance provoquée par les aiguilles, en introduisant un jeu élastique dans la transmission présente plusieurs avantages : elle est auto-adaptative, notamment au fur et à mesure de l'empilement de strates et de l'accroissement d'épaisseur de la structure au début de sa constitution, et elle permet de conserver une vitesse moyenne d'avance relativement élevée puisque l'accélération de l'avance, lorsque les aiguilles sont sorties de la structure, compense le ralentissement provoqué par la pénétration des aiguilles.
Toutefois, la commande de la vitesse d'avance de la structure fibreuse pourra être réalisée à partir d'une mesure d'une grandeur représentative de l'effort exercé pour entraîner celle-ci en déplacement.
Une telle grandeur est par exemple le couple devant être déployé pour déplacer la texture fibreuse. Ce couple peut être mesuré au niveau d'un organe d'entraînement, par exemple au niveau du moteur d'entraînement de la texture.
La figure 6 montre un dispositif d'entraînement qui se distingue de celui de la figure 3 par l'absence de jeu élastique. Le moteur 60 entraîne les rouleaux presseurs 42-44 et 52-54 par l'intermédiaire de rouleaux de renvoi 65, 67 et 64', 66', ces derniers ayant un axe fixe, contrairement aux rouleaux 64, 66 de la figure 3. Un capteur (non représenté) fournit un signal Sc représentatif du couple CM exercé par le moteur 60, par exemple par mesure du courant prélevé par le moteur. Le moteur est par exemple un moteur pas à pas commandé par un circuit de commande 80. Comme le montre la figure 7, le moteur 60 est commandé au départ à une vitesse de consigne prédéterminée Vc (étape 81). Si le couple mesuré CM atteint ou dépasse une valeur de seuil maximale Cmax (test 82), la vitesse VM du moteur est diminuée d'un incrément ΔV (étape 83) et on revient au test 82. Si le couple mesuré CM est inférieur à Cmaχ (test 82), et si la vitesse VM du moteur est inférieure à la vitesse de consigne Vc (test 84), la vitesse VM est augmentée d'un incrément Δ'V égal ou non à ΔV (étape 85). Par contre, si la vitesse VM est égale ou supérieure à Vc, elle est maintenue ou ramenée à la valeur Vc (retour à l'étape 81). En variante, comme montré en traits interrompus sur la figure
7, lorsque CM est égal ou inférieur à Cmax et VM < Vc, il peut être vérifié si le couple CM est devenu inférieur à un seuil Cmin inférieur à Cmax (test 86). Dans l'affirmative, la vitesse V est augmentée de l'incrément ΔN. Sinon, elle est inchangée et on retourne au test 82. Lorsque les aiguilles pénètrent dans la texture fibreuse, la résistance à l'avance exercée par les aiguilles provoque une augmentation du couple nécessaire pour continuer à entraîner la texture fibreuse à la vitesse de consigne. La vitesse est diminuée d'un incrément dès que le couple atteint le seuil Cmax. Plusieurs incréments de diminution successifs peuvent être nécessaires pendant la pénétration des aiguilles.
Au retrait des aiguilles, la vitesse peut à nouveau être augmentée d'un ou plusieurs incréments successifs, lorsque le couple CM devient inférieur à
Cmax ou au seuil Cmjn, jusqu'à atteindre à nouveau la valeur de consigne.
Il est supposé, dans le mode de réalisation des figures 6 et 7, qu'il n'y a pas de glissement entre la texture fibreuse et les rouleaux presseurs entraîneurs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'aiguilletage d'une structure fibreuse selon lequel une structure fibreuse à aiguilleter est entraînée pour lui conférer un mouvement d'avance en regard d'une tête d'aiguilletage portant une pluralité d'aiguilles animées d'un mouvement alternatif au cours duquel elles pénètrent dans la structure fibreuse et ressortent de celle-ci, caractérisé en ce que la vitesse d'avance instantanée de la structure fibreuse décroît en réponse à la pénétration des aiguilles au sein de la structure, et augmente ensuite au retrait des aiguilles, de sorte que l'effort exercé sur les aiguilles par l'avance de la structure est limité, sans interrompre complètement l'avance pendant toute la durée de présence des aiguilles dans la structure.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la décroissance de la vitesse d'avance est provoquée directement par la résistance à l'avance exercée par les aiguilles lors de leur pénétration dans la structure.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'avance de la structure fibreuse est réalisée par l'intermédiaire d'une transmission présentant un jeu mécanique capable d'absorber la décroissance de la vitesse d'avance de la structure fibreuse.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on utilise une transmission présentant un jeu élastique et reliée à un moteur d'entraînement à vitesse constante de sorte que la décroissance de la vitesse d'avance en réponse à la pénétration des aiguilles est compensée par une accélération après retrait des aiguilles.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'une mesure de couple d'un organe d'entraînement en prise avec la structure fibreuse est effectuée de manière à diminuer la vitesse du moteur lorsque le couple décroît en- deçà d'un seuil.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mesure une grandeur représentative de l'effort exercé pour entraîner la structure fibreuse, on diminue la vitesse d'entraînement de la structure fibreuse lorsque la grandeur mesurée atteint ou dépasse une première valeur de seuil, et, après que la vitesse a été diminuée, on augmente la vitesse d'entraînement lorsque la grandeur mesurée devient inférieure à une deuxième valeur de seuil.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la grandeur mesurée est représentative du couple exercé par un organe d'entraînement de la texture fibreuse.
8. Installation d'aiguilletage d'une structure fibreuse comportant une tête d'aiguilletage portant une pluralité d'aiguilles, un dispositif d'entraînement de la tête d'aiguilletage pour imprimer un mouvement alternatif aux aiguilles, un support de structure fibreuse à aiguilleter situé en regard de la tête d'aiguilletage et un dispositif d'entraînement de la structure fibreuse pour imprimer à celle-ci un mouvement d'avance sur ledit support, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement de la structure fibreuse est agencé pour permettre une diminution momentanée de la vitesse d'avance d'une structure fibreuse portée par le support en réponse à la pénétration des aiguilles au sein de la structure fibreuse, sans interrompre complètement l'avance pendant toute la durée de présence des aiguilles dans la structure fibreuse.
9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement de la structure fibreuse comprend un moteur d'entraînement à vitesse constante, et une transmission ayant une capacité de jeu entre le moteur d'entraînement et la structure fibreuse.
10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que la transmission a une capacité de jeu élastique.
1 1. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que la transmission comprend une courroie, au moins un rouleau de tension sur lequel passe la courroie, et des moyens exerçant une force de rappel élastique sur le rouleau de tension.
12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que les moyens exerçant une forme de rappel élastique sont constitués par un amortisseur pneumatique à pression réglable.
13. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement de la structure fibreuse comprend au moins un capteur pour mesurer l'effort exercé pour entraîner la structure fibreuse, et un circuit de commande relié audit capteur et agencé pour commander la vitesse du moteur en fonction de l'effort mesuré.
14. Installation selon la revendication 13, caractérisé en ce que le capteur est un capteur de couple délivré par un moteur d'entraînement.
3'Dl
Figure imgf000017_0001
l'Dl
Figure imgf000017_0002
S/l
Z.t_.890/Z0 OΛV 2/5
Figure imgf000018_0001
FIG.3 3/5
Vitesse (Déplacement)
Figure imgf000019_0001
FIG 4/5
Déplacement
Figure imgf000020_0001
5/5
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000021_0002
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