WO2012093159A2 - Machine de manipulation d'outillage - Google Patents
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Definitions
- first locking or clamping system and a second locking or clamping system for mounting said tooling between the first rotary plate and the second rotary plate in the first horizontal direction, in order to rotate said tooling about the axes of rotation; rotation of the plates, substantially coincidental, and substantially parallel to the first horizontal direction, said first locking system comprising a first portion mounted on the first plate adapted to cooperate with a second portion mounted at a first end portion of the tool for assembling the tooling to said first plate, said second locking system comprising a first portion mounted on the second plate adapted to cooperate with a second portion mounted at a second end portion of the tooling for assembling the tooling to said second plate, characterized in that
- the machine comprises three first locking systems and three second locking systems:
- first lateral locking systems and two second lateral locking systems of which the first so-called lateral parts are arranged, preferably substantially symmetrically, on either side of the plane of symmetry of the arm.
- the first central locking system ensures a mechanical connection, with no degree of freedom, of the blocked contact type, between the tooling and the first arm,
- the vehicle 4 carrying the mold 2 is radio-guided to the loading / unloading station to bring the mold between the two bases, in a so-called loading position, above the two arms, so that the pads 323 of the tool parts 32a, 32b, 32c, 32 'a, 32'b, 32'c are disposed substantially vertically housing 312 of the main portions 31a, 31b, 31c, 3a, 31' b, 31 'c corresponding.
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Abstract
La présente invention concerne notamment une machine de manipulation d'outillage comprenant un dispositif (1) de basculement comportant deux plateaux, chacun montés rotatifs et coulissant verticalement sur un socle (10a, 10b), et équipés d'un bras (13a, 13b) dont la face supérieure est munie d'une première partie d'un système de verrouillage, un outillage (2) dont les faces inférieures des parties d'extrémité sont munies des secondes parties des systèmes de verrouillage, et un système de commande pour déplacer en synchronisme les plateaux entre une position basse extrême dans laquelle les bras sont disposés sous l'outillage supporté par un système (4) de support, et une position basse dans laquelle les premières parties sont aptes à coopérer avec les secondes parties des systèmes de verrouillage pour le verrouillage de l'outillage, et entre ladite position basse et au moins une position haute dans laquelle le système de commande est apte à entraîner en rotation l'outillage.
Description
MACHINE DE MANIPULATION D'OUTILLAGE
La présente invention concerne une machine de manipulation d'outillage, ainsi qu'une machine pour la réalisation et/ou le traitement de pièces comprenant une telle machine de manipulation d'outillage et un dispositif de traitement. La présente invention concerne en particulier une machine pour la réalisation de pièces en matériau composite comprenant un dispositif d'application de fibres sur un outillage de drapage combiné à une machine de manipulation dudit outillage de drapage.
Il est connu des dispositifs d'application de fibres, appelés couramment dispositifs de placement de fibres, pour l'application sur un outillage de drapage, tel qu'un moule mâle ou femelle d'une bande large formée de plusieurs fibres plates, de type rubans, sèches ou imprégnées de résine, notamment des fibres de carbone imprégnées d'une résine thermodurcissable ou thermoplastique. Ces dispositifs comprennent classiquement une tête d'application de fibres, appelée également tête de placement de fibres, un système de déplacement de ladite tête, des moyens de stockage de fibres, et des moyens d'acheminement des fibres pour acheminer les fibres desdits moyens de stockage vers la tête. La tête comprend classiquement un rouleau d'application destiné à venir en contact contre le moule pour appliquer la bande.
Pour certaines architectures de dispositif d'application de fibre, il peut être nécessaire de positionner l'outillage de drapage à la verticale ou de le fixer sur un axe rotatif horizontal qui est asservi avec les autres axes du système de déplacement. Tel que décrit notamment dans le document brevet US 6 112 792, l'outillage de drapage est classiquement monté sur un dispositif de basculement de type tour, comportant deux socles verticaux, équipés chacun d'un plateau rotatif, appelé également poupée. L'outillage de drapage est monté sur les deux poupées par ses extrémités. Chaque extrémité peut être équipée d'une platine verticale, avec une surface extérieure d'assemblage, assemblée au moyen de boulons à une poupée selon un plan d'assemblage vertical. La mise en place et le retrait de l'outillage de drapage sont réalisés au moyen d'un pont roulant. Pour sa mise en place, l'outillage, suspendu au pont
roulant, est amené entre les deux poupées, et les platines sont fixées aux poupées.
Cette machine de manipulation d'outillage, comprenant un tour associé à un pont roulant, nécessite des opérations manuelles de chargement sur le pont roulant, de mise en position entre les poupées, et de fixation aux poupées. De plus, les outillages doivent être équipés des platines verticales pour leur fixation. Ces platines ont comme inconvénient d'augmenter l'encombrement et le poids de l'outillage, ce qui est particulièrement pénalisant quand l'outillage de drapage est aussi l'outillage de cuisson car cela augmente les cycles de cuisson et augmente la dimension des moyens chauffants.
Le but de la présente invention est de proposer une solution visant à pallier les inconvénients précités.
A cet effet, la présente invention propose une machine de manipulation d'outillage, comprenant
- un dispositif de basculement comportant
- un premier socle ou banc vertical et un deuxième socle ou banc vertical disposés en vis-à-vis, le premier socle étant équipé d'un premier plateau rotatif monté rotatif sur ledit premier socle autour d'un axe de rotation sensiblement parallèle à une première direction horizontale, le second socle étant équipé d'un second plateau rotatif monté rotatif sur ledit second socle autour d'un axe de rotation sensiblement parallèle à la première direction horizontale, et des moyens d'entraînement en rotation aptes à entraîner en rotation le premier plateau et/ou le second plateau,
- au moins un outillage, et,
- au moins un premier système de verrouillage ou serrage et un second système de verrouillage ou serrage pour monter ledit outillage entre le premier plateau rotatif et le second plateau rotatif dans la première direction horizontale, afin d'entraîner en rotation ledit outillage autour des axes de rotation des plateaux, sensiblement confondus, et sensiblement parallèles à la première direction horizontale, ledit premier système de verrouillage comprenant une première partie montée sur le premier plateau apte à coopérer avec une seconde partie montée à une première partie d'extrémité de l'outillage pour assembler l'outillage audit premier plateau, ledit second système de verrouillage comprenant une première partie montée sur le second plateau apte à coopérer avec
une seconde partie montée à une seconde partie d'extrémité de l'outillage pour assembler l'outillage audit second plateau, caractérisée en ce que
chaque plateau est monté coulissant, sensiblement verticalement dans une direction verticale sensiblement perpendiculaire à la première direction horizontale, sur son socle, et est apte à être déplacé verticalement par des moyens d'entraînement verticaux, le premier plateau porte un premier bras, s 'étendant dans la première direction horizontale vers le deuxième socle, présentant une face dite supérieure sur laquelle est disposée la première partie du premier système de verrouillage, le second plateau porte un second bras, s 'étendant dans la première direction horizontale vers le premier socle, présentant une face dite supérieure sur laquelle est disposée la première partie du second système de verrouillage, les secondes parties des premier et second systèmes de verrouillage sont disposées sur une face dite inférieure desdites parties d'extrémité de l'outillage,
ladite machine comprenant en outre
- un système de support, appelé également chariot, apte à supporter ledit outillage et à le déplacer au moins dans une deuxième direction horizontale sensiblement perpendiculaire à la première direction horizontale et à la direction verticale, entre une position écartée et une position de chargement dans laquelle ledit outillage est disposé entre les deux socles, et
- un système de commande apte à commander les moyens d'entraînement verticaux pour déplacer en synchronisme le premier plateau et le second plateau entre une position basse extrême dans laquelle les bras des plateaux sont disposés sous l'outillage supporté par le système de support en position de chargement, lorsque lesdites faces supérieures des bras sont dans une position dite horizontale, les axes de rotation des plateaux étant sensiblement confondus, et une position basse dans laquelle les premières parties sont aptes à coopérer avec les secondes parties pour le verrouillage de l'outillage, et entre ladite position basse et au moins une position haute dans laquelle le système de commande est apte à commander les moyens d'entraînement en rotation pour entraîner en rotation l'outillage.
Selon l'invention, chaque plateau est équipé d'un bras, par exemple en forme d'équerre, proposant une interface d'assemblage horizontale au lieu d'une interface d'assemblage verticale. La machine de manipulation d'outillage selon l'invention, comprenant de tels plateaux combinés à un système support d'outillage permet un chargement et déchargement automatique de l'outillage sur le dispositif de basculement par des mouvements verticaux des plateaux.
Selon une particularité, la machine comprend au moins deux premiers systèmes de verrouillage et au moins deux seconds systèmes de verrouillage, le premier bras portant au moins deux premières parties décalées l'une par rapport à l'autre selon au moins la première direction horizontale et/ou la deuxième direction horizontale.
Selon un mode de réalisation, la machine comprend trois premiers systèmes de verrouillage et trois seconds systèmes de verrouillage :
- un premier système de verrouillage dit central et un second système de verrouillage dit central, dont les premières parties dites centrales sont centrées sensiblement dans le plan de symétrie du bras passant par l'axe de rotation du plateau et sensiblement perpendiculaire à la face supérieure du bras, et
- deux premiers systèmes de verrouillage dit latéraux et deux seconds systèmes de verrouillage latéraux, dont les premières parties dites latérales sont disposées, de préférence sensiblement symétriquement, de part et d'autre du plan de symétrie du bras.
De préférence,
- le premier système de verrouillage central assure une liaison mécanique, sans degré de liberté, de type contact bloqué, entre l'outillage et le premier bras,
- le second système de verrouillage central assure une liaison de type contact linéaire, avec un degré de liberté dans la première direction horizontale,
- les systèmes de verrouillage latéraux assurant une liaison mécanique de type liaison appui plan ou plan/plan avec un degré de liberté dans la première direction horizontale et dans la deuxième direction horizontale.
Les degrés de libertés au niveau des systèmes latéraux et d'un système central permettent un isostatisme de l'ensemble, réduisant ainsi les contraintes imposées sur les outillages.
Selon un mode de réalisation, chaque système de verrouillage comprend une seconde partie comportant au moins une tige ou plot, et une première partie comportant une platine munie d'au moins un logement apte à recevoir ledit plot, et équipée d'au moins un organe de verrouillage apte à coopérer avec ledit plot pour le bloquer en position longitudinale dans ledit logement.
Selon un mode de réalisation, chaque organe de verrouillage est apte à se déplacer radialement entre une position écartée, dans laquelle ledit organe est en retrait par rapport au logement, et une position de verrouillage dans laquelle ledit organe est en saillie dans le logement pour bloquer le plot et ainsi verrouiller la première et la deuxième parties, ledit organe étant avantageusement sollicité élastiquement dans sa position de verrouillage et déplacé vers sa position écartée par des moyens pneumatiques, alimentés en air comprimé uniquement lorsque le plateau est positionné entre sa position basse et sa position basse extrême.
Selon un mode de réalisation, la machine comprend un système de pré-centrage pour centrer l'outillage dans la première direction horizontale et la seconde direction horizontale lors du déplacement des plateaux de leur position extrême basse vers leur position basse, de sorte que les premières parties et les secondes parties soient sensiblement alignées verticalement avant leur engagement pour le verrouillage de l'outillage sur les bras, ledit système de pré-centrage comprenant par exemple sur la face supérieure de chaque bras des premières parties aptes à coopérer avec des secondes parties sur la face inférieure des parties d'extrémité de l'outillage pour effectuer ce pré-centrage.
Selon un mode de réalisation, le système de support comprend un véhicule à guidage automatique, classiquement appelé véhicule AGV. Avantageusement, ledit véhicule à guidage automatique est apte à se déplacer dans la première direction horizontale et la deuxième direction horizontale, et est de préférence également apte à déplacer l'outillage dans la direction verticale.
Selon un mode de réalisation, au moins l'un des deux socles est monté coulissant sur au moins un rail pour le déplacement dudit socle dans la première direction horizontale, afin de régler l'écartement entre les deux socles en fonction de la longueur de l'outillage.
La présente invention a également pour objet une machine pour la réalisation et/ou le traitement de pièces, caractérisée en ce qu'elle comprend une machine de manipulation d'outillage telle que définie précédemment, et un dispositif de traitement comprenant une tête de traitement et un système de déplacement apte à déplacer ladite tête de traitement pour réaliser une pièce sur ledit outillage et/ou pour effectuer un traitement d'une pièce placée sur ledit outillage.
Selon une particularité, ladite unité de commande est apte à commander simultanément le déplacement de la tête de traitement par ledit système de déplacement et la rotation de l'outillage et/ou le déplacement de l'outillage dans la direction verticale par le dispositif de basculement pour la réalisation de la pièce sur ledit outillage et/ou pour effectuer un traitement d'une pièce placée sur ledit outillage.
Selon un mode de réalisation, pour la fabrication de pièces en matériau composite, la machine de manipulation comprend au moins un outillage de drapage, présentant une surface d'application correspondant à une pièce à réaliser, le dispositif de traitement comprenant une tête d'application de fibres, ladite tête comportant de préférence un rouleau d'application de fibres pour l'application d'une bande de fibre sur la surface d'application de l'outillage de drapage.
Selon un mode de réalisation, ledit système de déplacement comprend un poignet d'extrémité à trois axes portant ledit outillage de drapage. Selon un mode de réalisation, ledit système de déplacement comprend un bras poly-articulé à au moins quatre axes, de préférence à cinq axes, mieux encore à six axes, comprenant ledit poignet d'extrémité à trois axes.
Selon un mode de réalisation, ledit bras poly-articulé est monté coulissant sur un rail, de préférence disposé dans la première direction horizontale. En variante, le système de déplacement est un système de déplacement cartésien de type portique, avec un poignet d'extrémité monté à l'extrémité d'un chariot du portique mobile verticalement.
Selon des variantes de réalisation, la machine pour la réalisation et/ou le traitement de pièces de traitement comprend un dispositif de traitement comportant une tête de détourage, une tête de piquage, une tête pour l'insertion de renforts tridimensionnels, une tête pour la mise
en place d'insert, une tête de contrôle de contour de plis, une tête de formage, et/ou une tête pour le retrait de la pièce.
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 figure 1 est une vue en perspective d'une machine pour la réalisation de pièces en matériau composite selon l'invention, comprenant un dispositif de placement de fibres, et une machine de manipulation d'outillage qui comporte un outillage de drapage, un système de support d'outillage, et un dispositif de basculement d'outillage avec des plateaux rotatifs, l'outillage étant dans une position écartée sur son système de support, et les plateaux rotatifs étant dans une position basse extrême ;
- la figure 2 est une vue en perspective agrandie du dispositif de basculement de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un système de verrouillage latéral du dispositif de basculement ;
- la figure 4 est une vue en perspective agrandie de l'outillage de drapage ;
- les figures 5A et 5B sont respectivement une vue en perspective et une vue de côté de la machine de la figure 1, l'outillage étant en position de chargement sur son système support, et les plateaux étant en position basse extrême ;
- la figure 5C est une vue agrandie partielle de la figure 5B ;
- les figures 6B et 6C sont des vues analogues de celles des figures 5B et 5C, les plateaux étant dans une position basse pour l'opération de verrouillage ;
- les figures 7A et 7B sont des vues analogues de celles des figures 5A et 5B, les plateaux rotatifs portant l'outillage étant dans une position haute ;
- la figure 8 est une vue analogue de celle de la figure 6A, dans laquelle l'outillage de drapage porté par les plateaux rotatifs est dans une position de traitement pour le drapage de fibres au moyen de la tête de placement de fibres ; et,
- la figure 9 est une vue analogue de celle de la figure 8, dans laquelle l'outillage de drapage porté par les plateaux rotatifs est dans une position dite opposée, à 180° de la position de traitement.
En référence à la figure 1, dans le présent mode de réalisation, la machine de traitement comprend une machine de manipulation d'un outillage de drapage en combinaison avec un dispositif d'application de fibres.
La machine de manipulation d'outillage comprend un dispositif 1 de basculement d'outillage, également appelé dispositif de levage et de basculement d'outillage, un outillage 2 de drapage, et un système 4 de support d'outillage.
En référence aux figures 2, 5B et 5C, le dispositif de basculement comprend deux socles disposés en vis-à-vis, fixés au sol, définissant une direction horizontale X. Un premier socle 10a est équipé d'un premier plateau l ia rotatif, ou poupée. Le plateau est monté rotatif sur un chariot 12a autour d'un axe Al, parallèle à la direction X horizontale, et le chariot est monté coulissant verticalement, selon la direction Z verticale, sur le premier socle. L'entraînement en rotation du plateau est assuré par des premiers moyens d'entraînement en rotation (non représenté), et le déplacement en translation verticale du chariot est assuré par des premiers moyens d'entraînement verticaux. Le premier plateau l ia est équipé d'un premier bras 13a, en forme générale d'équerre, permettant de faire une interface d'assemblage horizontale avec l'outillage 2. Le premier bras comprend une première portion 131a, fixée au plateau l ia par une face verticale d'assemblage, et se prolongeant en direction du deuxième socle 10b par une deuxième portion 132a présentant une face 133a dite supérieure. En référence en particulier à la figure 5C, lorsque cette face supérieure 133a est disposée sensiblement horizontalement et orientée vers le haut, la première portion 131a s'étend vers le bas et la deuxième portion 132a s'étend sensiblement horizontalement. Le premier bras présente un plan PI de symétrie, qui passe par l'axe de rotation Al du bras et qui est perpendiculaire à la face supérieure 133a.
De manière similaire, le deuxième socle 10b est équipé d'un premier plateau 11b rotatif, monté rotatif sur un chariot 12b autour d'un axe A' 1, parallèle à la direction X, et le chariot est monté coulissant verticalement selon l'axe Z sur le second socle. L'entraînement en
rotation du plateau et l'entraînement en translation verticale sont assurés respectivement par des seconds moyens d'entraînement en rotation (non représenté) et des seconds moyens d'entraînement verticaux. Le second plateau est équipé d'un second bras 13b, comprenant une première portion 131b et une deuxième portion 132b présentant une face supérieure 133b. Le second bras présente un plan P' 1 de symétrie, passant par l'axe de rotation A' 1 du bras et perpendiculaire à la face supérieure 133b.
L'outillage 2 de drapage, appelée également moule, présente une surface d'application 21, ici une surface concave correspondant à la pièce à réaliser. L'outillage présente deux parties d'extrémité 23, 24 opposées, ayant chacune une face 23a, 24a dite inférieure. Dans le présente mode de réalisation illustré, le moule présente une surface inférieure 22 sensiblement plane, opposée à la surface de drapage, ladite surface inférieure constituant lesdites faces inférieures des parties d'extrémités.
Suivant la figure 2, l'assemblage du moule au dispositif de basculement, est réalisé au moyen de systèmes de verrouillage : trois premiers systèmes de verrouillage, référencés 3a, 3b, 3c, pour assembler le moule 2 au premier bras 13a, et trois seconds systèmes de verrouillage 3'a, 3'b, 3'c pour assembler le moule au second bras 13b. Chaque système de verrouillage comprend une première partie, dite partie principale, montée sur un bras et une seconde partie, dite partie outil, montée sur la surface 22 inférieure du moule opposée à la surface de drapage.
Pour chaque bras, un système de verrouillage dit central 3a et 3'a comprend une partie principale 31a centrale montée sur la face supérieure 133a, 133b du bras et disposée sensiblement selon le plan PI, P2 du bras. Deux systèmes de verrouillage dit latéraux 3b, 3c et 3'b, 3'c, permettant de reprendre les efforts de rotation ou torsion, comprennent des parties principales latérales 31b, 31c et 31 'b, 31 'c disposées symétriquement sur la face supérieure 133a, 133b de part et d'autre du plan PI, P' 1 du bras, en étant décalées dans la direction X vers l'autre bras par rapport à la partie principale centrale.
En référence à la figure 4, la surface 22 inférieure du moule 2 est équipée à chaque partie d'extrémité 23, 24 d'une partie outil centrale 32a
et 32 'a et de parties outils latérales 32b, 32c et 32 'b, 32 'c disposées de manière à venir s'emboîter dans leurs parties principales correspondantes des bras. Ces parties outils 31a, 31b, 31c et 3 l 'a, 31 'b, 31 'c sont toutes identiques les unes aux autres.
En référence à la figure 3, qui illustre en particulier un système de verrouillage latéral 3b, 3c, 3'b, 3'c, la partie outil de chaque système de verrouillage comprend une platine 321 circulaire montée sur la surface 22 inférieure du moule, la surface 322 inférieure plane de la platine étant équipée d'un plot 323 d'axe A2 perpendiculaire à ladite surface inférieure. La partie principale de chaque système de verrouillage comprend une platine 310 circulaire présentant une surface 311 supérieure plane munie d'un logement 312 central. Ledit logement est apte à recevoir ledit plot 323, et est équipé d'organes 313 de verrouillage aptes à se déplacer radialement, de manière élastique, entre une position écartée dans laquelle lesdits organes sont en retrait par rapport au logement, et une position de verrouillage dans laquelle lesdits organes sont en saillie dans le logement et aptes à s'enclencher dans une gorge 324 annulaire du plot pour verrouiller la partie principale et la partie outil. Dans cette position verrouillée des deux parties, les surfaces 322, 311 des platines sont maintenues sensiblement l'une contre l'autre et définissent un plan d'assemblage P2. Les organes de verrouillage sont avantageusement sollicités élastiquement par des moyens élastiques 314 dans leur position verrouillée, et sont déplacés de manière pneumatique vers leur position écartée par des moyens pneumatiques (non représentés).
Les plans d'assemblage des différents systèmes de verrouillage sont disposés parallèlement les uns aux autres, et peuvent éventuellement être sensiblement confondus. Ces plans d'assemblage sont de préférence disposés en dessous des axes Al, A' 1 de rotation de sorte que le centre de gravité du moule soit au plus proche de l'axe de rotation, ceci afin d'éviter les balourds.
Pour éviter tout problème d'hyperstatisme, les parties principales latérales 31b, 31c et 31 'b, 31 'c sont montées sur les bras en contact plan, lesdites parties principales latérales pouvant se déplacer dans leur plan d'assemblage aux bras. L'une des parties principales centrales, par exemple la partie 31a principale centrale du premier bras, est montée
fixe en contact bloqué sur le premier bras, et la partie principale centrale 31 ' du deuxième bras est montée mobile en translation dans la direction X sur le second bras, en contact linéaire.
A titre d'exemple, en référence à la figure 3, pour le montage en contact plan des parties principales latérales, chaque partie latérale présente une collerette 315 par laquelle ladite partie est assemblée sur la surface supérieure 133a, 133b du bras au moyen d'une bride 316 annulaire. La bride annulaire est fixée à la surface supérieure 133a, 133b et présente un épaulement 317 interne venant en appui contre la collerette pour retenir la partie principale. Le diamètre interne de la bride sous Γ épaulement est supérieur au diamètre externe de la collerette de sorte que la partie principale puisse librement se déplacer parallèlement au plan d'assemblage P2. Des moyens élastiques non représentés, tel qu'une bague en une mousse élastique intercalée entre la collerette et la bride, sollicitent ladite partie centrale dans une position de repos dans laquelle la partie centrale et la bride sont disposées coaxialement.
Pour son montage en contact linéaire, la partie centrale 3 l 'a du second bras 13 'a est montée de manière similaire au moyen d'une bride, la collerette présentant deux bords opposés parallèles venant contre deux portions parallèles opposées de la paroi interne de la bride pour guider en translation la partie principale centrale dans la direction X. La partie centrale 3 l 'a est également sollicitée élastiquement dans une position de repos. Pour la partie centrale 31a du premier bras, la bride permet de fixer cette dernière sans liberté de déplacement. A titre d'exemple, les parties principales latérales ont une liberté de déplacement dans leur plan d'assemblage d'environ 2 mm dans toutes les directions autour de leur position de repos, et la partie centrale du second bras a une liberté de déplacement d'environ 1 mm dans la direction X autour de part et d'autre de sa position de repos.
Le système 4 de support, qui permet de charger et décharger automatiquement un moule du dispositif de levage et de basculement, est formé d'un véhicule à guidage automatique, connu en soi, classiquement appelé véhicule AGV, se déplaçant sur le sol dans les directions X et Y. Le véhicule possède un plateau 41 sur lequel le moule repose par sa surface 22 inférieure, sensiblement horizontalement, de sorte que ses parties d'extrémité 23, 24 soient disposés de part et d'autre du véhicule.
Avantageusement, ledit véhicule comprend des moyens de levage pour déplacer verticalement le plateau, et ainsi adapter la position verticale des parties outils en fonction des formats de moule. Le véhicule est apte à être radioguidé automatiquement par des moyens de positionnement à distance connus en soi.
Le dispositif 5 d'application de fibres permet la réalisation de pièces en matériau composite par drapage de plusieurs plis de matériau composite sur le moule, chaque pli étant formé de bandes jointives formées chacune d'une ou plusieurs fibres plates, de type rubans, éventuellement imprégnées de résine, notamment des fibres de carbone imprégnées d'une résine thermodurcissable ou thermoplastique.
En référence à la figure 1, le dispositif d'application de fibres comprend une tête 51 d'application de fibres, un système 52 de déplacement de ladite tête d'application de fibres. La tête d'application de fibres comprend classiquement un rouleau d'application destiné à venir en contact avec l'outillage, et un système de guidage permettant de guider les fibres entrant dans la tête vers le rouleau sous la forme d'une bande de fibres pré-imprégnées de résine, les fibres de la bande étant disposées côte à côte de manière sensiblement jointives. Le système de déplacement est ici formé d'un bras 521 poly-articulé, du type robot six axes, connu en soi, fixé sur un chariot 522 monté coulissant sur un rail 523, et dont le poignet d'extrémité 521a est équipé de la tête 51. Le rail est disposé dans la direction X, sensiblement parallèlement aux axes de rotation Al, A' 1. Le bras poly-articulé assure le déplacement de l'outillage de drapage dans l'espace dans toutes les directions. Le chariot est équipé de moyens d'entraînement, par exemple de type galets motorisés pour le déplacement du robot le long du rail. Afin de pouvoir à tout moment stopper et reprendre l'application d'une bande, ainsi que choisir la largeur de la bande, la tête comprend en outre des systèmes de coupe et de blocage pour couper et bloquer individuellement chaque fibre en amont du rouleau, et des systèmes de réacheminement en amont des systèmes de coupe pour réacheminer individuellement chaque fibre venant d'être coupée.
Le dispositif 5 comprend en outre des moyens 53 de stockage de fibres et des moyens d'acheminement (non représentés) pour acheminer des fibres depuis lesdits moyens de stockage vers la tête d'application.
Dans l'exemple illustré, les fibres sont stockées en bobine sur un cantre qui est disposé également sur un chariot motorisé monté coulissant sur le rail 523, et sont acheminées individuellement jusqu'à la tête d'application via des tubes flexibles non représenté placés dans une gaine, tel que décrit dans le document brevet WO2010/049424.
La machine comprend en outre un système de commande (non représenté) avec une interface homme-machine, pour piloter les moyens d'entraînement verticaux et les moyens d'entraînement en rotation du dispositif de basculement, ainsi que le dispositif de placement de fibres.
Le chargement d'un moule sur le dispositif de levage et de basculement est réalisé de la façon suivante.
En référence aux figures 5A, 5B et 5C, les plateaux l ia, 11b rotatifs sont dans une position basse extrême, les faces 133a, 133b supérieures des bras 13a 13b disposées sensiblement horizontalement, et orientées vers le haut, les axes Al et A' 1, et les plans PI et P' 1 étant sensiblement confondus. Le véhicule 4 portant le moule 2 est radioguidé au poste de chargement/déchargement afin d'amener le moule entre les deux socles, dans une position dite de chargement, au dessus des deux bras, de sorte que les plots 323 des parties outils 32a, 32b, 32c, 32 'a, 32'b, 32'c soient disposées sensiblement à la verticale des logements 312 des parties principales 31a, 31b, 31c, 3 l 'a, 31 'b, 31 'c correspondantes.
Les moyens d'entraînement verticaux sont ensuite commandés pour lever en synchronisme les plateaux dans une position basse illustrée aux figures 6B et 6C, dans laquelle les parties outils viennent s'enclencher dans les parties principales. Pour ce faire, lors de ce déplacement vers la position basse, les moyens pneumatiques des parties principales sont alimentés en air comprimé afin de déplacer les organes 313 de verrouillage en position écartée et permettre l'insertion des plots dans les logements. L'alimentation en air comprimé est coupée lorsque les plateaux ont atteint leur position basse, les organes de verrouillage reviennent alors élastiquement dans leur position de verrouillage. Dans cette position basse, le moule 2 est toujours porté par le véhicule 4. Le verrouillage est ainsi réalisé les bras non chargés, afin de rigidifier l'ensemble bras et moule avant le levage. L'ensemble bras et moule se comporte comme une seule poutre rigide.
De préférence, un système de pré-centrage en Y et en X est prévu afin de garantir pour chaque bras l'alignement vertical des plots 323 par rapport aux logements 312 lors de l'opération de verrouillage.
Le système de pré-centrage comprend sur chaque bras un premier rouleau 61 monté rotatif sur la face supérieure 133a, 133b autour d'un axe de rotation disposé dans la direction X, coopérant avec une encoche d'un bloc 62 fixé sur la surface 22 inférieure du moule, au niveau des faces inférieures 23a, 24a des parties d'extrémité 23, 24. Ladite encoche présente une partie supérieure avec deux parois opposées inclinées se rapprochant l'une de l'autre pour centrer le moule dans la direction Y, et une partie inférieure avec deux parois opposées sensiblement parallèles dont la hauteur est supérieure à la longueur des plots. Chaque bras comprend en outre un second rouleau 63 monté rotatif sur la face supérieure 133a, 133b autour d'un axe de rotation disposé dans la direction Y, coopérant avec une encoche d'un bloc 64 fixé sur les faces inférieures 23a, 24a des parties d'extrémité 23, 24 du moule, l'encoche présentant une partie supérieure avec deux parois opposées inclinées se rapprochant l'une de l'autre pour centrer le moule dans la direction X, et une partie inférieure avec deux parois opposées sensiblement parallèles dont la hauteur est supérieure à la longueur du plot. Les rouleaux 61, 63 d'un bras sont disposés de part et d'autre du plan PI, P' 1 et décalés l'un de l'autre dans la direction X.
Une fois le moule 2 verrouillé sur les deux bras 13a, 13b, les plateaux l ia, 1 lb des deux bras peuvent être levés en synchronisme dans une position haute de consigne par commande des moyens d'entraînement verticaux via le système de commande, tel qu'illustré aux figures 7 A et 7B. Le véhicule 4 est alors retiré du poste de chargement/ déchargement par radioguidage. Les plateaux sont ensuite entraînés en synchronisme en rotation autour des axes de rotation Al, A' 1 pour faire basculer le moule d'environ 90° dans une position de travail illustrée à la figure 8, dans laquelle la surface 21 de drapage est orientée en direction du dispositif 5 d'application de fibres.
L'application de fibres sur la surface 21 est réalisée par déplacement de la tête 51 au moyen du robot 521, qui peut se déplacer le long du rail 523. L'unité de commande principale pilote les mouvements du chariot 522 et les mouvements du robot 521 selon des séquences
programmées, et commande les équipements de la tête, notamment les actionneurs des systèmes de coupe, de blocage et de ré-acheminement, ainsi que les équipements de son cantre associé.
A l'issue des opérations de drapage, le moule peut être basculé de 180° tel qu'illustré à la figure 9, pour une inspection et/ou la réalisation par un opérateur O d'opérations annexes sur la pièce réalisée.
Dans ce mode de réalisation, le moule est stationnaire lors de l'opération drapage. En fonction de la forme du moule, le drapage peut être réalisé par déplacement de la tête et rotation du moule via le dispositif de levage et de basculement. Le dispositif de basculement et de levage peut notamment être utilisé pour effectuer de l'enroulement filamentaire.
Le moule peut ensuite être déchargé en amenant les plateaux dans la position haute illustrée à la figure 7A. Un véhicule est radioguidé jusqu'au poste de chargement/déchargement, et les plateaux sont descendus de manière synchronisée en position basse, dans laquelle le moule est supporté par le véhicule. Les organes 313 de verrouillage sont amenés en position écartée et les plateaux sont descendus en position basse extrême pour permettre le retrait du moule par le véhicule.
Les pièces réalisées peuvent ensuite être durcies ou polymérisées par passage dans un four autoclave, après une étape d'infusion de résine si les fibres appliquées sont des fibres sèches ou partiellement sèches.
La face supérieure d'un bras et l'une des faces inférieures des parties d'extrémité du moule, en particulier la partie principale et la partie outil d'au moins un système de verrouillage, peuvent être équipées de moyens de connexion électrique, par exemple pour l'alimentation électrique d'un système de chauffage du moule servant au chauffage de moule, et/ou de moyens de connexion pneumatique, par exemple pour l'alimentation en air comprimé ou pour la mise sous vide d'un système de maintien/éjection du moule permettant de maintenir par aspiration la pièce réalisée sur le moule et d'éjecter la pièce en soufflant de l'air comprimé.
Avantageusement, l'alimentation en air comprimé des parties principales, qui s'effectue via les bras, n'est possible que dans le cas où les plateaux sont entre leur position basse et leur position basse extrême,
ce qui écarte tout risque de déverrouillage du moule lorsque le moule est porté par les bras.
Dans le mode de réalisation illustré, les parties outils des systèmes de verrouillage sont montées directement sur les moules. En variante, la machine comprend un cadre support équipé desdites parties outils sur lequel différents moules peuvent être montés de manière amovible.
Dans une variante de réalisation, au moins l'un des deux socles 10a, 10b est monté coulissant sur au moins un rail pour permettre le déplacement du socle dans la direction X, afin de régler l'écartement entre les deux socles en fonction de la longueur des outillages.
Selon des variantes de réalisation, la machine de traitement comprend différents dispositifs pour réaliser différentes opérations sur la pièce réalisée sur l'outillage de drapage. Chaque dispositif comprend un système de déplacement, par exemple du type précité, et une tête de traitement, telle que par exemple : une tête de détourage par ultrason pour détourer la pièce ; une tête de piquage pour piquer des fils de renforts dans la pièce ; une tête pour l'insertion par ultrason de renforts tridimensionnels dans la pièce ; une tête pour la mise en place d' insert, par exemple un insert en mousse ou un insert en matériau composite formé d'un ensemble de plis préalablement drapés ; une tête de contrôle de contour de plis, une tête de formage ; et/ou une tête pour le retrait de la pièce.
La machine de manipulation d'outillage selon l'invention peut également être utilisée sans dispositif de traitement particulier, pour le basculement d'un outillage en vis-à-vis d'un opérateur pour réaliser, dans des conditions ergonomiques, des opérations d'inspection ou des opérations de traitement manuelles.
La présente invention a également pour objet une machine de manipulation d'outillage dans laquelle l'outillage est assemblé à un dispositif de basculement comprenant qu'un seul socle avec un plateau équipé d'un bras. La machine de manipulation d'outillage comprend alors un dispositif de basculement comportant au moins un premier socle vertical équipé d'un premier plateau rotatif, monté rotatif sur ledit premier socle autour d'un axe de rotation sensiblement parallèle à une première direction horizontale, et des moyens d'entraînement en rotation aptes à entraîner en rotation le premier plateau, au moins un outillage, et
au moins un premier système de verrouillage pour monter ledit outillage sur le premier plateau rotatif, ledit premier système de verrouillage comprenant une première partie montée sur le premier plateau apte à coopérer avec une seconde partie montée à une première partie d'extrémité de l'outillage. La machine se caractérise en ce que
- ledit premier plateau est monté coulissant sur son socle, sensiblement verticalement, dans une direction verticale sensiblement perpendiculaire à la première direction horizontale, et est apte à être déplacé verticalement par des moyens d'entraînement verticaux, le premier plateau porte un premier bras présentant une face supérieure sur laquelle est disposée la première partie du premier système de verrouillage, la seconde partie du premier système de verrouillage est disposée sur une face inférieure de la première partie d'extrémité de l'outillage,
- et en ce qu'elle comprend en outre un système de support apte à supporter ledit outillage et à le déplacer entre une position écartée et une position de chargement, et un système de commande apte à commander les moyens d'entraînement verticaux pour déplacer le premier plateau entre une position basse extrême dans laquelle le bras est disposé sous l'outillage supporté par le système support en position de chargement, lorsque ladite face supérieure du premier bras est dans une position dite horizontale, et une position basse dans laquelle la première partie est apte à coopérer avec la seconde partie pour le verrouillage de l'outillage, et entre ladite position basse et au moins une position haute dans laquelle le système de commande est apte à commander les moyens d'entraînement.
De préférence, le dispositif de basculement comporte en outre un deuxième socle vertical, disposé en vis-à-vis du premier socle équipé d'un second plateau rotatif portant un second bras présentant une face supérieure, ledit second plateau étant monté sur ledit second socle de manière rotative autour d'un axe de rotation sensiblement parallèle à la première direction horizontale, et coulissant sensiblement verticalement dans la direction verticale, apte à être déplacé verticalement par des moyens d'entraînement verticaux, et éventuellement, des moyens d'entraînement en rotation aptes à entraîner en rotation le second plateau, la machine comprenant en outre un second système de verrouillage pour assembler l'outillage audit second plateau comprenant une première
partie montée sur la face supérieure du second bras et une seconde partie montée sur une face inférieure d'une seconde partie d'extrémité de l'outillage, le système de support étant apte à déplacer l'outillage au moins dans une deuxième direction horizontale sensiblement perpendiculaire à la première direction horizontale et à la direction verticale, entre une position écartée et une position de chargement dans laquelle ledit outillage est disposé entre les deux socles, ledit système de commande étant apte à commander les moyens d'entraînement verticaux du premier plateau et du second plateau pour déplacer en synchronisme le premier plateau et le second plateau entre une position basse extrême dans laquelle les bras des plateaux sont disposés sous l'outillage supporté par le système support en position de chargement, lorsque lesdites faces supérieures des bras sont dans une position dite horizontale, et une position basse dans laquelle les premières parties sont aptes à coopérer avec les secondes parties pour le verrouillage de l'outillage, et entre ladite position basse et au moins une position haute dans laquelle le système de commande est apte à commander les moyens d'entraînement en rotation.
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
1. Machine de manipulation d'outillage, comprenant
- un dispositif (1) de basculement comportant un premier socle (10a) vertical et un deuxième socle (10b) vertical disposés en vis-à-vis, le premier socle étant équipé d'un premier plateau (l ia) rotatif, monté rotatif sur ledit premier socle autour d'un axe (Al) de rotation sensiblement parallèle à une première direction horizontale (X), le second socle étant équipé d'un second plateau (11b) rotatif, monté rotatif sur ledit second socle autour d'un axe de rotation (A' 1) sensiblement parallèle à la direction horizontale (X), et des moyens d'entraînement en rotation aptes à entraîner en rotation le premier plateau et/ou le second plateau,
- au moins un outillage (2), et
- au moins un premier système de verrouillage (3a, 3b, 3 c) et un second système de verrouillage (3 'a, 3'b, 3'c) pour monter ledit outillage entre le premier plateau (l ia) rotatif et le second plateau (11b) rotatif, ledit premier système de verrouillage comprenant une première partie (31a, 31b, 31c) montée sur le premier plateau apte à coopérer avec une seconde partie (32a, 32b, 32c) montée à une première partie d'extrémité (23) de l'outillage, ledit second système de verrouillage comprenant une première partie (3 l 'a, 31 'b, 31 'c) montée sur le second plateau apte à coopérer avec une seconde partie (32'a, 32'b, 32'c) montée à une seconde partie (24) d'extrémité de l'outillage,
caractérisée en ce que
chaque plateau (l ia, 11b) est monté coulissant, sensiblement verticalement dans une direction verticale (Z), sur son socle (10a, 10b), et est apte à être déplacé verticalement par des moyens d'entraînement verticaux, le premier plateau (1 la) porte un premier bras (13a) présentant une face (133a) dite supérieure sur laquelle est disposée la première partie (31a, 31b, 31c) du premier système de verrouillage, le second plateau (11b) porte un second bras (13b) présentant une face (133b) dite supérieure sur laquelle est disposée la première partie (3 l 'a, 31 'b, 31 'c) du second système de verrouillage, les secondes parties (32a, 32b, 32c ; 32'a, 32'b, 32'c) des premier et second systèmes de verrouillage sont disposées sur une face (23a, 24a) dite inférieure desdites parties d'extrémité (23, 24) de l'outillage, ladite machine comprenant en outre
- un système de support (4) apte à supporter ledit outillage et à le déplacer au moins dans une deuxième direction horizontale (Y) sensiblement perpendiculaire à la première direction horizontale (X) et à la direction verticale (Z), entre une position écartée et une position de chargement dans laquelle ledit outillage (2) est disposé entre les deux socles (10a, 10b), et
- un système de commande apte à commander les moyens d'entraînement verticaux pour déplacer en synchronisme le premier plateau (1 la) et le second plateau (11b) entre une position basse extrême dans laquelle les bras (13a, 13b) des plateaux sont disposés sous l'outillage supporté par le système de support en position de chargement, lorsque lesdites faces (133a, 133b) supérieures des bras sont dans une position dite horizontale, et une position basse dans laquelle les premières parties (31a, 31b, 31c ; 31 'a, 31 'b, 31 'c) sont aptes à coopérer avec les secondes parties (32a, 32b, 32c ; 32'a, 32'b, 32'c) pour le verrouillage de l'outillage, et entre ladite position basse et au moins une position haute dans laquelle le système de commande est apte à commander les moyens d'entraînement en rotation pour entraîner en rotation l'outillage.
2. Machine de manipulation d'outillage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux premiers systèmes de verrouillage (3a, 3b, 3c ) et au moins deux seconds systèmes de verrouillage (3 'a, 3'b, 3'c), le premier bras (13a) portant au moins deux premières parties (31a, 31b, 31c) décalées l'une par rapport à l'autre selon au moins la première direction horizontale (X) et/ou la deuxième direction horizontale (Y).
3. Machine de manipulation d'outillage selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend trois premiers systèmes (3a, 3b, 3c) de verrouillage et trois seconds systèmes de verrouillage (3 'a, 3'b, 3'c) :
- un premier système de verrouillage dit central (3a) et un second système de verrouillage dit central (3 'a), dont les premières parties dites centrales (31a, 3 l 'a) sont centrées sensiblement dans le plan (PI, P' 1) de symétrie du bras passant par l'axe de rotation du plateau et sensiblement perpendiculaire à la face (133a, 133b) supérieure du bras, et - deux premiers systèmes de verrouillage dit latéraux (3b, 3c) et deux seconds systèmes de verrouillage latéraux (3'b, 3'c), dont les premières parties dites latérales (31b, 31c ; 31 'b, 31 'c) sont disposées de part et d'autre du plan (PI, P' 1) de symétrie du bras.
4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que, dans la position basse des plateaux,
- le premier système de verrouillage central (3a) assure une liaison mécanique sans degré de liberté entre l'outillage et le premier bras,
- le second système de verrouillage central (3 'a) assure une liaison avec un degré de liberté dans la première direction horizontale (X), et
- les systèmes de verrouillage latéraux (3b, 3c ; 3'b, 3'c) assurent une liaison mécanique avec un degré de liberté dans la première direction horizontale (X) et dans la deuxième direction horizontale (Y).
5. Machine selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que chaque système de verrouillage comprend
- une seconde partie comportant au moins un plot (323),
- une première partie comportant une platine (310) munie d'au moins un logement (312) apte à recevoir ledit plot, et équipée d'au moins un organe de verrouillage (313) apte à coopérer avec ledit plot pour le bloquer en position longitudinale dans ledit logement.
6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque organe (313) de verrouillage est apte à se déplacer radialement entre une position écartée, dans laquelle ledit organe est en retrait par rapport au logement (312), et une position de verrouillage dans laquelle ledit organe est en saillie dans le logement pour bloquer le plot (323), ledit organe étant sollicité élastiquement dans sa position de verrouillage et déplacé vers sa position écartée par des moyens pneumatiques, alimentés en air comprimé uniquement lorsque le plateau est positionné entre sa position basse et sa position basse extrême.
7. Machine selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de pré-centrage (61-64) pour centrer l'outillage dans la première direction horizontale (X) et la seconde direction horizontale (Y) lors du déplacement des plateaux de leur position extrême basse vers leur position basse, de sorte que les premières parties et les secondes parties soient sensiblement alignées verticalement avant leur engagement pour le verrouillage de l'outillage sur les bras.
8. Machine de manipulation d'outillage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le système de support (4) est comprend un véhicule à guidage automatique.
9. Machine de manipulation d'outillage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ledit véhicule (4) à guidage automatique est apte à se déplacer dans la première direction horizontale (X) et la deuxième direction horizontale (Y).
10. Machine de manipulation d'outillage selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'au moins l'un des deux socles (10a, 10b) est monté coulissant sur au moins un rail pour le déplacement du socle dans la première direction horizontale (X).
11. Machine pour la réalisation et/ou le traitement de pièces, caractérisée en ce qu'elle comprend une machine de manipulation d'outillage selon l'une des revendications 1 à 10, et un dispositif (5) de traitement comprenant une tête (51) de traitement et un système (52) de déplacement apte à déplacer ladite tête de traitement pour réaliser une pièce sur ledit outillage (2) et/ou pour effectuer un traitement d'une pièce placée sur ledit outillage.
12. Machine pour la réalisation et/ou le traitement de pièces selon la revendication 11 , caractérisée en ce que ladite unité de commande est apte à commander simultanément le déplacement de la tête de traitement par ledit système de déplacement (52) et la rotation de l'outillage et/ou le déplacement de l'outillage dans la direction verticale (Z) par le dispositif de basculement pour la réalisation de la pièce sur ledit outillage et/ou pour effectuer un traitement d'une pièce placée sur ledit outillage.
13. Machine pour la réalisation et/ou le traitement de pièces selon la revendication 11 ou 12, pour la fabrication de pièces en matériau composite, caractérisée en ce que la machine de manipulation comprend au moins un outillage (2) de drapage, présentant une surface d'application (21) correspondant à une pièce à réaliser, le dispositif de traitement comprenant une tête (51) d'application de fibres, ladite tête comportant un rouleau d'application de fibres pour l'application d'une bande de fibre sur la surface d'application de l'outillage de drapage.
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| NENP | Non-entry into the national phase |
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| WWE | Wipo information: entry into national phase |
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