WO2012160270A1 - Machine d'application de fibres avec tubes flexibles d'acheminement de fibres munis de lames flexibles - Google Patents

Machine d'application de fibres avec tubes flexibles d'acheminement de fibres munis de lames flexibles Download PDF

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WO2012160270A1
WO2012160270A1 PCT/FR2012/000195 FR2012000195W WO2012160270A1 WO 2012160270 A1 WO2012160270 A1 WO 2012160270A1 FR 2012000195 W FR2012000195 W FR 2012000195W WO 2012160270 A1 WO2012160270 A1 WO 2012160270A1
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WO
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flexible
blade
flexible tube
tube
machine according
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PCT/FR2012/000195
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English (en)
Inventor
Johann Caffiau
Olivier Le Borgne
Yvan Hardy
Alexander Hamlyn
Original Assignee
Coriolis Composites
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Publication date
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Priority to CA2836345A priority patent/CA2836345C/fr
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Priority to EP12728641.7A priority patent/EP2709832B1/fr
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Priority to JP2014511925A priority patent/JP6046705B2/ja
Priority to CN201280024555.9A priority patent/CN103561941B/zh
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    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments
    • B65H2701/314—Carbon fibres

Definitions

  • the present invention relates to a fiber application machine for producing parts made of composite materials, and more particularly means for conveying particular fibers of such a machine for conveying fibers between fiber storage means and the head. application.
  • Fiber application machines commonly known as fiber placement machines, are known for contacting drape tools, such as a male or female mold, with a wide web of multiple flat fibers.
  • continuous, ribbon type dry or impregnated with thermosetting or thermoplastic resin, in particular carbon fibers, consisting of a multitude of carbon threads or filaments.
  • These machines comprise a system for moving a fiber application head, said head comprising an application roller intended to come into contact with the mold for applying the strip and means for guiding the fibers on said application roller. , fiber storage means, and means for conveying the fibers of said storage means to the application head.
  • routing means comprising flexible tubes connecting the storage means to the application head, each flexible tube being able to receive a fiber in its internal passage.
  • the flexible tubes are fixed by their ends to the application head and the storage means respectively by upstream and downstream fixing means, and have a length and flexibility sufficient to not limit the movements of the head displacement system.
  • Each flexible tube is provided with at least one longitudinal flexible blade of rectangular cross section, said flexible blade being disposed substantially parallel to the transport plane of the fiber received in the internal passage of the flexible tube.
  • Such flexible tubes form simple routing means of design, space and reduced costs, to obtain high speeds of scrolling, to deport the means of storage of the displacement system, to suppress motorized soft recovery systems for the fiber reels, to isolate the fibers from the outside, and to simplify the application head displacement system, in particular to use a displacement system such as a poly-articulated arm of the six-axis robot type.
  • the flexible blade associated with each tube limits or prohibits the transverse flexion of the tube in the plane of the blade, which makes it possible to eliminate, or at least limit, the risks of turning the fiber disposed in the internal passage of the flexible tube in parallel. to the blade, in particular during certain movements of the robot, due to excessive bending of the flexible tubes and / or excessive friction of the fibers in the flexible tubes.
  • the flexible tube can perform bending movements in a direction perpendicular to the plane of the blade and torsional movements to allow movement of the fiber placement head in all directions.
  • the assembly of the blade and the flexible tube is effected by means of an adhesive tape, the adhesive tape being wound helically around the tube and the blade to press the latter against the flexible tube.
  • the whole is covered by a protective sheath.
  • the object of the present invention is to provide a machine provided with routing means ensuring a good routing of the fibers, and which are simple to perform.
  • the present invention provides a fiber application machine comprising
  • a fiber application head comprising an application roller and fiber guiding means on said application roller,
  • a displacement system for moving the fiber application head preferably, a displacement system for moving the fiber application head
  • each flexible tube is provided with at least one longitudinal flexible blade of rectangular cross section, said flexible blade being disposed substantially parallel to the transport plane of the fiber received in the internal passage of the flexible tube,
  • each first flexible tube and its associated flexible blade are placed in a second flexible tube, said to hold or guide, so that said second flexible tube maintains said flexible blade substantially against the first flexible tube, while allowing a relative longitudinal displacement of the flexible blade relative to the first flexible tube.
  • the assembly of the first flexible tube and a separate blade is formed by a second flexible tube, this assembly system keeps the blade substantially in contact with the flexible tube while allowing a relative longitudinal displacement of the blade flexible with respect to the first tube.
  • the second flexible holding tube provides a slide-type connection between the first flexible conveying tube and the flexible blade.
  • such an assembly which allows a displacement or longitudinal sliding between the first flexible tube and the second flexible tube, facilitates the longitudinal bending of the flexible tube in a direction perpendicular to the plane of the flexible blade, in two opposite directions, the tube flexible having substantially the same stiffness in the two opposite directions, although the flexible blade is placed on one side of the tube. Longitudinal flexures can be made in two opposite directions, without deterioration of the assembly between the flexible tube and the flexible blade.
  • the flexible blade extends over substantially the entire length of the first flexible tube, the first flexible tube and the flexible blade being assembled by their end portions to said fastening systems so as to allow relative longitudinal movement. of the flexible blade relative to the first flexible tube.
  • one of the flexible blade and the first flexible tube is fixedly assembled by its end portions to the fastening systems, the second member being assembled with a longitudinal freedom of movement by at least one of its end portions to one of the fastening systems.
  • said second element is assembled by one of its end portions to a fastening system with a longitudinal freedom of movement, and is assembled without freedom of movement by its other end portion to the other system. of fixation.
  • the flexible blade is assembled without freedom of movement by its end portions to the fastening systems.
  • the first flexible tube is assembled without freedom of movement by a so-called upstream end to said upstream fastening system, assembled to the storage means, and is assembled with a longitudinal freedom of movement by its downstream end portion.
  • the so-called downstream fastening system assembled to the application head.
  • the first flexible tube has a longitudinal portion of substantially flat outer surface, along which the flexible blade is held by the second flexible tube.
  • the first flexible tube has a substantially rectangular cross section, the flexible blade being held by the second flexible tube along one of the two large sides of the first flexible tube.
  • the second flexible tube has a substantially rectangular cross section.
  • said flexible blade is metallic, and / or the first flexible tube is made of plastic material, preferably high density polyethylene, better still high density polyethylene antistatic, and preferably the second flexible tube is plastic material .
  • the second flexible tube is annealed.
  • Such a second corrugated tube has great flexibility in all directions, and thus does not limit or little longitudinal flexion of first tube in the direction perpendicular to the plane of the flexible blade.
  • each fastening system comprises a support or cassette for each first flexible tube, each support having a main through passage in which is mounted the first flexible tube by an end portion, and a secondary passage in which is mounted the flexible blade by an end portion.
  • each fastening system comprises secondary stiffening means acting against the first flexible tube opposite said flexible blade and possibly against the flexible blade to at least limit the longitudinal flexion of the first flexible tube in one direction. perpendicular to the plane of the blade output of said fastening systems.
  • the secondary stiffening means comprise at least first secondary flexible blade, preferably of rectangular cross section, mounted on the fastening system, and bearing against the first flexible tube opposite the flexible blade .
  • Said secondary stiffening means may comprise, for each fastening system, at least one pair of first secondary flexible blades, preferably of rectangular cross section, mounted on the fastening systems, one of which bears against the flexible blade, and the other bears against the first flexible tube opposite the flexible blade.
  • a pair of second secondary flexible blades may abut against the first secondary flexible blades.
  • the first secondary blades of the two fastening systems that bear against the first flexible tube have overlapping free end portions, the free end portion of a first secondary blade of a fixing system, from which the first flexible tube will be inserted for its mounting, being interposed between the first flexible tube and the free end portion of the first secondary blade of the other fastening system.
  • the first secondary blades of the fastening systems that come against the first flexible tube are formed of a single continuous flexible blade, said blade being assembled with longitudinal freedom of movement by at least one of its end portions to one of the fastening systems.
  • the flexible tubes are preferably assembled in at least one row by their end portions at the application head and the storage means by the fastening systems, for receiving and delivering fibers in the form of a sheet, the cassettes being for example assembled flat against each other on a support plate.
  • the conveying means may further comprise fluidization means able to fluidize a fiber during its transport in the internal passage of a first flexible tube
  • said fluidization means may comprise air injection means, for example mounted on the upstream fastening system, capable of injecting air or any other type of gas, into the internal passage of each flexible tube at its upstream end portion, to create a flow of air in the direction fiber transport.
  • the air flow is preferably air-conditioned, namely regulated in temperature and / or hygrometry, and purified to avoid any contamination of the fibers.
  • the fluidization means may further comprise vibration means capable of vibrating said flexible tubes.
  • said fluidization means are mounted on the upstream fixing means.
  • the machine advantageously comprises a displacement system is able to move the application head in at least three directions perpendicular to each other.
  • Said displacement system advantageously comprises a robot comprising a wrist or poly-articulated arm at the end of which is mounted said application head.
  • the displacement system can be formed by a poly-articulated arm of the standard six-axis robot type, disposed on the ground or mounted on a linear axis or a gantry.
  • the fiber storage means may comprise a creel in the case of fibers packaged in the form of coils and / or shelves in the case of fibers packaged in the form of balls or in cartons. These storage means may be arranged on the ground, for example in the case of a standard fixed robot, or be mounted on an element of the displacement system, for example on a follower carriage sliding on the linear axis of the robot.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a placement machine according to the invention.
  • FIG. 2 is a partial schematic perspective view of the conveying means illustrating a flexible conveying tube and the upstream and downstream fastening systems according to the invention
  • FIG. 3 is a schematic sectional view along the plane III-III of Figure 2;
  • FIG. 4 is a partial schematic perspective view of a flexible conveying tube
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a flexible conveying tube
  • FIG. 6 is an exploded schematic perspective view of different constituent elements of the conveying means
  • Figures 7 and 8 are partial enlarged views of Figure 3 respectively at the upstream fastening system and at the downstream fastening system;
  • FIG. 9 is a partial schematic perspective view of the conveying means according to an alternative embodiment
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional view of the conveying means of Figure 9;
  • FIGS. 1 1 and 12 are schematic views respectively in partial perspective and in cross section of the flexible conveying tube of Figure 9;
  • FIG. 13 is a diagrammatic view in longitudinal section of the second flexible tube for holding the flexible blade and the flexible conveying tube;
  • FIGS. 14 and 15 are partial schematic views exploded in perspective and in longitudinal section of conveying means according to a second embodiment.
  • the placement machine comprises a displacement system 1 formed of a poly-articulated arm 11, of the type six-axis robot, known per se, mounted mobile on a linear axis 12, an application head 2 mounted at the end wrist l ia of the poly-articulated arm, fiber storage means 3, conveyance means for routing fibers from said storage means to the application head.
  • the poly-articulated arm January 1 is fixed by its base January 12 on a carriage 13 slidably mounted on the linear axis 12, said linear axis consisting of two parallel rails 121 fixed to the ground.
  • the carriage is equipped with drive means, for example motorized rollers, servocontrolled by a control unit for moving the placement head along these rails.
  • the fiber application head 2 also called the fiber placement head, comprises, in known manner, an application roll 21 able to come into contact with a mold for applying a strip formed of several fibers, for example pre-impregnated of resin.
  • the machine is intended for the application of fibers, for example carbon fiber type F, packaged in the form of coils.
  • the storage means are formed of a creel, schematically represented under reference 3, to receive the fiber reels.
  • Each coil is mounted on a mandrel of the creel, advantageously equipped with an automatic braking system servo closed loop depending on the tension of the fiber, as described in patent EP 697990.
  • the creel is also mounted on a carriage follower 31, disposed on the rails 121 and mechanically connected to the carriage 13 carrying the robot.
  • the machine comprises a control unit (not shown) for controlling the movements of the robot according to programmed sequences, the fiber placement head, in particular the cylinders of individual cutting systems and rerouting systems. Electrical, pneumatic and / or hydraulic circuits for controlling the placement head are disposed in a pipe (not shown) extending from the placement head to the control unit, along the robot arm.
  • the conveying means comprise first flexible tubes, said routing, equipped with flexible blades of stiffening.
  • the fibers are conveyed individually in these creel 3 delivery tubes to the fiber placement head 2.
  • each delivery tube 41 has a wall 41 1 of rectangular cross section, with two small sides 411a and two long sides 411b.
  • the wall 41 1 has an inner surface and a substantially flat outer surface.
  • Each conveying tube is externally equipped over substantially its entire length with a flexible metal blade 42, also called foil.
  • the metal blade and the conveying tube are placed in a second flexible tube 44, said maintenance, of substantially rectangular section so as to maintain the blade substantially parallel to the outer surface of a long side 411b of the conveying tube, and substantially in contact with said surface while allowing relative longitudinal movement of the blade with respect to the delivery tube.
  • the blade has a width less than or equal to that of a large side, preferably less.
  • the conveying tube equipped with its blade and placed in the holding tube is designated by the reference 4.
  • Each conveying tube is intended to receive a flat fiber F in its internal passage 412 of rectangular section, substantially parallel to its major sides, and therefore parallel to the metal blade.
  • the metal blade prevents any transverse flexion of the flexible tube in the plane of the blade, but allows longitudinal flexions of the flexible tube in a direction perpendicular to the plane of the blade as well as twisting of the flexible tube.
  • the flexible tubes will deform by bending perpendicularly to the plane of the blade and / or torsion, so that the fiber F remains flat parallel to the metal blade.
  • the tubes are gathered in a bundle, shown schematically as 4A in FIG. 1, and are placed in the internal passage of a flexible sheath, as described in patent WO2010 / 049424.
  • This sheath is cooled by cooling means, placed in the cabinet of the creel, able to inject a cold gas into said internal passage of said sheath to cool and maintain the fibers at a low temperature, to which the fibers remain slightly tacky.
  • the sheath assembled by its upstream end and its downstream end, respectively to the creel and the application head, has a length and flexibility sufficient to not limit the movements of the poly-articulated arm.
  • the machine comprises a slack recovery system acting on said sheath so that the downstream part of the sheath remains substantially tensioned, in particular at the wrist, whatever the position of the head.
  • Said slack recovery system comprises at least one automatic cable winder, for example of the spiral spring type, mounted on a support beam fixed to the creel, and whose free end of the cable is fixed to the sheath.
  • each conveying tube is fixedly assembled, namely fixed without freedom of movement, by its end portion to the upstream fastening system 6, and assembled movably in longitudinal translation, namely fixed with a longitudinal freedom of movement, the downstream fastening system 8, while its associated blade is fixedly assembled by its end portions to the upstream and downstream fastening systems.
  • the upstream fastening system 6 comprises, for each conveying tube, an upstream support 7 in the form of a parallelepipedal plate, also called an upstream cassette, having two opposite main faces 71, an upstream edge 72a, a downstream edge 72b, an upper edge 72c and a lower edge 72d.
  • the cassette has a longitudinal main passage 73, of rectangular cross section, opening on the upstream and downstream edges 72a, 72b, in which a conveying tube is mounted by its upstream end portion 41a.
  • the cassettes are fixedly mounted by their lower edge 72d on a support plate 61, in the form of a row, the cassettes being arranged flat against each other by their main faces 71, the support plate being mounted on the creel.
  • the section of the main passage 73 is defined so that the conveying tube is locked in rotation in said main passage.
  • the upstream end portion 41a of the tube has a collar 413 bearing against the upstream edge 72a of the cassette, the collar coming for example to be housed in a recess of said upstream edge, and a plate 62 eyelets attached to the support plate 61, bears against the upstream edges of the cassettes 7.
  • the eyelet plate is provided with eyelets, for example Teflon, to facilitate the entry of fibers in the transport tubes .
  • the cassette is provided with a first longitudinal passage 74a longitudinal, parallel to the main passage, opening on the downstream edge 72b of the cassette, and in which is mounted the upstream end portion 42a of the flexible blade, parallel to the long sides of the routing tube.
  • the flexible blade is locked in longitudinal translation in this first secondary passage by means of a screw 75a, screwed from the lower edge 72d of the cassette and passing through a hole 421a of the upstream end portion of the blade.
  • secondary flexible blades are mounted on the cassette of both sides. the other of the conveying tube, and bear against the delivery tube on one side and against the flexible blade on the other side.
  • Two secondary flexible blades arranged flat against each other are mounted in the first secondary passage receiving the flexible blade 42: a first secondary blade 76a is disposed flat against the main face of the flexible blade which is opposite the tube routing, and a second secondary blade 76b, shorter than the first secondary blade, is disposed flat against the first secondary blade.
  • the secondary blades 76a, 76b of cross section substantially identical to that of the flexible blade, have holes 761a, 761b in which passes the screw 75a above for their locking in the first secondary passage 74a.
  • One or more pressure screws (not shown) screwed from the lower edge of the cassette may further be provided to bear against the second blade secondary 76b to complete the locking of the three blades 42, 76a, 76b in the secondary passage 74a.
  • first secondary blade 77a and a second secondary blade 77b are mounted in a second secondary passage 74b arranged parallel to the main passage, on the side of the delivery tube opposite the flexible blade 42.
  • blocking of the secondary blades 77a, 77b in the second secondary passage is achieved by means of a screw 75b screwed from the upper edge and passing through holes 771a, 771b of the secondary blades, and possibly by one or more pressure screws coming from resting against the second secondary blade 77b.
  • the first secondary blade 77a is flat against the long side of the delivery tube which is opposite to the flexible blade 42, the second secondary blade shorter than the first secondary blade, being disposed flat against the first secondary blade.
  • the cassette is made by means of an upper plate 70a, a lower plate 70b, and two plates 70c, 70d mounted between two flanges 70e so as to form between them the main passage 73 and the two secondary passages 74a, 74b.
  • an upstream portion of the main passage 73 is formed between the upper and lower plates 70a, 70b, its downstream portion being defined between the two plates 70c, 70d.
  • a secondary passage 74a is defined between the lower plate 70b and a wafer 70d, the other secondary passage 74b being defined between the upper plate 70b and the other wafer 70c.
  • the plates are provided with tapped holes for screwing the screws 75a and 75b for blocking the blades.
  • the upstream fastening system 8 comprises for each transport tube a downstream support 9, also called downstream cassette.
  • each downstream cassette in the form of a parallelepiped plate, has two main faces 91 opposite, an upstream edge 92a, a downstream edge 92b, an upper edge 92c and a lower edge 92d.
  • the downstream cassette has a longitudinal main passage 93, of rectangular cross section, opening on the upstream and downstream edges 92a, 92b, in which a conveying tube is mounted by its downstream end portion. 41b.
  • the downstream cassettes are fixedly mounted by their lower edge 92d on a support structure of the fiber placement head, forming a row, the downstream cassettes being arranged flat against each other by their main faces 91.
  • the downstream end portion 41b of the tube is slidably mounted in the main passage 93.
  • the section of the main passage 93 makes it possible to block in rotation the delivery tube in said main passage, the downstream end portion of the tube being able to freely move longitudinally in this main passage.
  • the cassette is provided with a first longitudinal passage 94a longitudinal, parallel to the main passage, opening on the upstream edge 92a of the cassette, and in which is mounted the downstream end portion 42b of the flexible blade, parallel to the long sides of the routing tube.
  • the flexible blade is locked in longitudinal translation in this first secondary passage by means of a screw 95a, screwed from the lower edge 92d of the cassette and passing through a hole 421b of the upstream end portion of the blade.
  • a first secondary blade 96a is disposed flat against the main face of the flexible blade which is opposite the tube routing
  • a second secondary blade 96b, shorter than the first secondary blade is disposed flat against the first secondary blade.
  • the secondary blades of cross section substantially identical to that of the flexible blade, have holes 961a, 961b in which passes the screw 95a above for their locking in the first secondary passage 94a.
  • One or more pressure screws screwed from the lower edge of the cassette may further bear against the second secondary blade 96b to complete the locking of the three blades 42, 96a, 96b in the secondary passage 94a.
  • first secondary blade 97a and a second secondary blade 97b are mounted in a second secondary passage 94b disposed parallel to the main passage, on the side of the delivery tube opposite the flexible blade 42.
  • locking of the secondary blades 97a, 97b in the second passage is achieved by means of a screw 95b screwed from the upper edge and passing through holes 971a, 971b secondary blades, and optionally by one or more pressure screws bearing against the second secondary blade 97b.
  • the first secondary blade 97a comes flat against the long side of the delivery tube which is opposite to the flexible blade 42, the second secondary blade shorter than the first secondary blade, being arranged flat against the first secondary blade.
  • the holding tube 44 is fitted on the first secondary blades 76a, 77a, 96a, 97a and stops before the ends of the second secondary blades.
  • Sleeves 45 are fitted, for example heat-shrunk, on the ends of the holding tube and on the second secondary blades 76b, 77b, 96b, 97b to lock longitudinally the holding tube and maintain the second secondary blades against the first blades secondary.
  • the downstream cassette is also made by means of an upper plate 90a, a lower plate 90b, and two plates 90c, 90d mounted between two flanges 90e to form between them the main passage 93 and the two secondary passages 94a, 94b.
  • an upstream portion of the main passage is formed between the upper and lower plates 90a, 90b, its downstream portion being defined between the two plates 90c, 90d, a secondary passage being defined between the lower plate 90b and a wafer 90d, the other secondary passage being defined between the upper plate 90a and the other wafer 90c.
  • the pads are provided with tapped holes for screwing screws 95a and 95b for blocking the blades.
  • the routing tubes have an inner rectangular section of 8x2 mm, with a wall thickness of 1 mm, an outer section of 10x4 mm.
  • the flexible tubes are made of a flexible polymer material suitable for the transport of fibers, which does not break the fibers, does not charge the fibers with static electricity, generates little friction, is resistant to wear and has good fatigue resistance. and in repeated flexing.
  • the flexible routing tubes are for example made of a polymeric material, such as a high-density polyethylene (HDPE) natural, comprising an antistatic adjuvant. In the absence of a blade metal, these conveying tubes may flex transversely.
  • the metal blade has a width of about 5 mm and a thickness of about 0.5 mm.
  • the holding tube has for example an inner rectangular section of 7x1 1 mm, with a wall thickness of 0.5 mm, an outer section of 10x14 mm.
  • the flexible holding tubes are made of a polymeric material, such as a polyurethane or a polyamide.
  • the conveying tube may slide in the main passage of the downstream cassette in a clearance of about 20 mm.
  • the upstream fastening system allows the attachment of a row of sixteen routing tubes to receive the fibers of a sheet of sixteen fibers coming out of the creel.
  • the fastening system is mounted by its support plate 61 on the creel, so that the ends of the conveying tubes are arranged vis-à-vis the output pulleys 31 of the creel.
  • the downstream fastening system comprises a row of sixteen downstream cassettes for fixing the routing tubes
  • each cassette comprises a channel 79 opening into the main passage 73, upstream of the blocks, for example upstream of the blades.
  • the end portion of the conveying tube is provided with an opening 414 disposed opposite the channel when the conveying tube is fixedly mounted on the upstream cassette, so that each internal passage 412 of the tube opens on the canal.
  • the channels of the cassettes are individually supplied with compressed air conditioned by pipes connected to a source of compressed air (not shown), and each channel is oriented so as to form an upstream stream of air downstream in the internal passage. of the tube.
  • a vibrator system known per se, can be mounted on the support plate to vibrate all the routing tubes during transport of the fibers.
  • the upstream fastening system is then assembled via its support plate at creel by flexible links silentbloc type to prevent the transmission of vibrations to the creel.
  • Downstream cassettes which do not include air injection channels or vibrator system, however, are assembled to the fiber placement head by flexible links.
  • routing tubes In the case of a placement head designed to receive two fiber sheets, the routing tubes will of course be assembled end in two rows, for example by means of two superimposed fastening systems.
  • one or more voltage limiting systems as described in detail in the aforementioned patent document WO2006 / 092514, comprising a set of motorized parallel cylinders on which the fibers pass. without going around it, can be provided between the creel and the application head to reduce the tension of the fibers at the roller.
  • a limiter system may for example be mounted on the poly-articulated arm of the robot.
  • the fibers pass into first sections of conveying tube equipped with flexible blade and a holding tube, fixed at the end to the creel 3 and the limiter system respectively by first upstream and downstream fastening systems, and then in second sections of conveying tube equipped with a flexible blade and a holding tube, fixed at the end to the limiter system and to the fiber placement head respectively by second upstream and downstream fastening systems, said fastening systems upstream and downstream being as previously described.
  • a voltage limiter system can be integrated at the output of the creel and / or at the input of the application head.
  • FIGS 9 to 13 illustrate conveying means according to an alternative embodiment, which differs mainly from those described above in that the holding tube is corrugated.
  • each fiber is routed individually in the internal passage of a routing tube 141, of rectangular section.
  • Each conveying tube is equipped with a flexible blade 142, the conveying tube and the flexible blade being placed in a holding tube 144 to keep them substantially flat against each other, while allowing a sliding between them.
  • the attachment of each conveying tube is carried out by means of an upstream cassette 7 and a downstream cassette 9, as described above.
  • the conveying tube is assembled, without freedom of movement, in the main passage of the upstream cassette, and is assembled, with a longitudinal freedom of movement in the main passage of the downstream cassette.
  • the flexible blade is fixedly assembled, without freedom of movement, in the secondary passages of the upstream and downstream cassettes.
  • Each cassette is further equipped with secondary blades as described above to increase the stiffness of the flexible blade output cassette.
  • the holding tube here is a corrugated flexible tube, of substantially rectangular section.
  • the annular tube 144 has outer rings 144a protruding outwardly from the annular tube and inner rings 144b projecting inwardly from the annular tube.
  • the holding tube allows a slight relative transverse displacement of the flexible blade with respect to the delivery tube, as well as a relative displacement in rotation of the blade relative to the delivery tube, but limited. a few degrees, the blade remaining positioned between a large side of the delivery tube and a long side of the holding tube.
  • the holding tube extends over most of the delivery tube, maintaining it in longitudinal position on the conveying tube is made by means of two segments 145, 146 of corrugated tube, of larger cross section. Each section is on one side fitted and optionally glued on the end portion of the holding tube and is on the other side fitted on the secondary blades of a cassette to lock longitudinally the holding tube and gradually fold the flexible blade and the secondary blades to bring them against the delivery tube.
  • FIGS. 14 and 15 illustrate routing means according to a second embodiment variant, which is different from the embodiment of FIGS. 6 to 8 in that the first secondary blades of the upstream and downstream cassettes that come against the tube of FIG. routing overlap.
  • the conveying means comprise, as previously for each fiber, a delivery tube 41 and a flexible blade 42, placed in a holding tube 44 and mounted between an upstream cassette 7 and a downstream cassette 9.
  • Secondary flexible blades are mounted as previously on the upstream cassette and the downstream cassette, on either side of the tube. and supported on one side against the delivery tube 41, and on the other side against the flexible blade 42.
  • the first secondary blades 76a, 96a arranged flat against the flexible blade, and the second secondary blades 76b, 96b arranged flat against these first secondary blades 76a, 96a are identical to those of FIG. 6.
  • the first secondary blade 177a of the upstream cassette 7 which bears against the delivery tube extends to to the first secondary blade 197a of the downstream cassette, and its free end portion 1177a is positioned under the free end portion 1197a of the first secondary blade 197a of the downstream cassette.
  • This arrangement makes it possible to easily replace the routing tubes 41 from the upstream cassette 7, and in particular to prevent the delivery tube from abutting against the free end of the first secondary blade 197a of the downstream cassette when it is threaded. in the holding tube from the upstream cassette.
  • the end portion of the free end portion 1177a is able to move longitudinally between the free end portion 1197a and the conveying tube.
  • These first secondary blades 177a, 197a which overlap allow of course to reduce the longitudinal flexion of the flexible tube in the direction perpendicular to the plane of the blade over its entire length.
  • the conveying tubes are threaded from the downstream cassette of the application head, the end portion of the first secondary blade of the downstream cassette is then placed between the conveying tube and the end portion. of the first secondary blade of the upstream cassette.
  • the first secondary blades of the upstream and downstream cassettes which come against the conveying tube are replaced by a same flexible blade that extends from one cassette to the other, said flexible blade being fixed in end to a cassette and being slidable longitudinally in a passage of the other cassette.

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Abstract

La présente invention concerne une machine d'application de fibres pour la réalisation de pièces en matériaux composites, comprenant une tête d'application de fibres, des moyens de stockage de fibres, et des moyens (4) d'acheminement des fibres desdits moyens de stockage vers la tête. Lesdits moyens d'acheminement comprennent des premiers tubes flexibles (41), chaque premier tube flexible étant apte à recevoir une fibre dans son passage interne, et étant muni d'au moins une lame flexible (42) longitudinale de section transversale rectangulaire. Chaque premier tube flexible (41) et sa lame flexible (42) associée sont placés dans un second tube flexible (44), de sorte que ledit second tube flexible maintient ladite lame flexible sensiblement contre le tube premier flexible, tout en autorisant un déplacement longitudinal relatif de la lame flexible par rapport au premier tube flexible.

Description

MACHINE D'APPLICATION DE FIBRES AVEC TUBES FLEXIBLES D'ACHEMINEMENT DE FIBRES MUNIS DE LAMES
FLEXIBLES
La présente invention concerne une machine d'application de fibres pour la réalisation de pièces en matériaux composites, et plus particulièrement des moyens d'acheminement de fibres particuliers d'une telle machine pour acheminer les fibres entre des moyens de stockage de fibres et la tête d'application.
Il est connu des machines d'application de fibres, appelées couramment machines de placement de fibres, pour l'application au contact sur un outillage de drapage, tel qu'un moule mâle ou femelle, d'une bande large formée de plusieurs fibres plates continues, de type rubans, sèches ou imprégnées de résine thermodurcissable ou thermoplastique, notamment des fibres de carbone, constituées d'une multitude de fils ou filaments de carbone.
Ces machines comprennent un système de déplacement d'une tête d'application de fibres, ladite tête comportant un rouleau d'application destiné à venir en contact contre le moule pour appliquer la bande et des moyens de guidage des fibres sur ledit rouleau d'application, des moyens de stockage de fibres, et des moyens d'acheminement des fibres desdits moyens de stockage vers la tête d'application.
Dans le document brevet WO 2008122709, il a été proposé d'utiliser des moyens d'acheminement comprenant des tubes flexibles reliant les moyens de stockage à la tête d'application, chaque tube flexible étant apte à recevoir une fibre dans son passage interne. Les tubes flexibles sont fixés par leurs extrémités à la tête d'application et aux moyens de stockage respectivement par des moyens de fixation amont et aval, et présentent une longueur et une flexibilité suffisantes pour ne pas limiter les mouvements du système de déplacement de la tête. Chaque tube flexible est muni d'au moins une lame flexible longitudinale de section transversale rectangulaire, ladite lame flexible étant disposée sensiblement parallèlement au plan de transport de la fibre reçue dans le passage interne du tube flexible.
De tels tubes flexibles forment des moyens d'acheminement simples de conception, d'encombrement et de coûts réduits, permettant d'obtenir des vitesses de défilement élevées, de déporter les moyens de stockage du système de déplacement, de supprimer les systèmes motorisés de récupération de mou pour les bobines de fibres, d'isoler les fibres de l'extérieur, et de simplifier le système de déplacement de la tête d'application, notamment d'utiliser un système de déplacement tel qu'un bras poly-articulé de type robot six axes.
La lame flexible associée à chaque tube limite ou interdit la flexion transversale du tube dans le plan de la lame, ce qui permet de supprimer, ou tout au moins limiter, les risques de retournement de la fibre disposée dans le passage interne du tube flexible parallèlement à la lame, en particulier lors de certains déplacements du robot, en raison de flexions trop importantes des tubes flexibles et/ou de frottements trop importants des fibres dans les tubes flexibles. Le tube flexible peut effectuer des mouvements de flexion dans une direction perpendiculaire au plan de la lame et des mouvements de torsion pour permettre le déplacement de la tête de placement de fibres dans toutes les directions.
L'assemblage de la lame et du tube flexible est effectué au moyen d'une bande adhésive, la bande adhésive étant enroulée de façon hélicoïdale autour du tube et de la lame pour plaquer cette dernière contre le tube flexible. L'ensemble est recouvert par une gaine de protection.
Cet assemblage s'avère toutefois long et fastidieux à réaliser.
Le but de la présente invention est de proposer une machine munie de moyens d'acheminement garantissant un bon acheminement des fibres, et qui soient simples à réaliser.
A cet effet, la présente invention propose une machine d'application de fibres comprenant
- une tête d'application de fibres, comportant un rouleau d'application et des moyens de guidage des fibres sur ledit rouleau d'application,
- de préférence, un système de déplacement pour déplacer la tête d'application de fibres,
- des moyens de stockage de fibres, et
- des moyens d'acheminement des fibres desdits moyens de stockage vers la tête d'application, lesdits moyens d'acheminement comprenant des premiers tubes flexibles, dits d'acheminement, reliant les moyens de stockage à la tête d'application, chaque premier tube flexible étant apte à recevoir une fibre dans son passage interne, les premiers tubes flexibles étant montés en extrémité à la tête d'application et aux moyens de stockage respectivement par des systèmes de fixation, chaque tube flexible est muni d'au moins une lame flexible longitudinale de section transversale rectangulaire, ladite lame flexible étant disposée sensiblement parallèlement au plan de transport de la fibre reçue dans le passage interne du tube flexible,
caractérisée en ce que chaque premier tube flexible et sa lame flexible associée sont placés dans un second tube flexible, dit de maintien ou de guidage, de sorte que ledit second tube flexible maintient ladite lame flexible sensiblement contre le premier tube flexible, tout en autorisant un déplacement longitudinal relatif de la lame flexible par rapport au premier tube flexible.
Selon l'invention, l'assemblage du premier tube flexible et d'une lame distincte est réalisé par un second tube flexible, ce système d'assemblage maintient la lame sensiblement au contact du tube flexible tout en autorisant un déplacement longitudinal relatif de la lame flexible par rapport au premier tube. Un tel assemblage s'avère simple à réaliser. Le second tube flexible de maintien assure une liaison de type glissière entre le premier tube flexible d'acheminement et la lame flexible.
En outre, un tel assemblage qui autorise un déplacement ou glissement longitudinal entre le premier tube flexible et le second tube flexible, facilite les flexions longitudinales du tube flexible dans une direction perpendiculaire au plan de la lame flexible, dans les deux sens opposés, le tube flexible présentant sensiblement la même raideur dans les deux dits sens opposés, bien que la lame flexible soit placée d'un côté du tube. Des flexions longitudinales peuvent être effectuées dans les deux sens opposés, sans détérioration de l'assemblage entre le tube flexible et la lame flexible.
Selon un mode de réalisation, la lame flexible s'étend sur sensiblement toute la longueur du premier tube flexible, le premier tube flexible et la lame flexible étant assemblés par leurs portions d'extrémité auxdits systèmes de fixation de façon à permettre un déplacement longitudinal relatif de la lame flexible par rapport au premier tube flexible. Selon un mode de réalisation, l'un des éléments parmi la lame flexible et le premier tube flexible est assemblé de manière fixe par ses portions d'extrémités aux systèmes de fixation, le second élément étant assemblé avec une liberté de déplacement longitudinal par au moins une de ses portions d'extrémité à l'un des systèmes de fixation.
Selon un mode de réalisation, ledit second élément est assemblé par une de ses portions d'extrémité à un système de fixation avec une liberté de déplacement longitudinal, et est assemblé sans liberté de déplacement par son autre portion d'extrémité à l'autre système de fixation.
Selon un mode de réalisation, la lame flexible est assemblée sans liberté de déplacement par ses portions d'extrémité aux systèmes de fixation.
Selon un mode de réalisation, le premier tube flexible est assemblé sans liberté de déplacement par une extrémité dite amont au système de fixation dit amont, assemblé aux moyens de stockage, et est assemblé avec une liberté de déplacement longitudinal par sa portion d'extrémité aval au système de fixation dit aval assemblé à la tête d'application.
Selon un mode de réalisation, le premier tube flexible présente une portion longitudinale de surface extérieure sensiblement plane, le long de laquelle la lame flexible est maintenue par le second tube flexible.
Selon un mode de réalisation, le premier tube flexible a une section transversale sensiblement rectangulaire, la lame flexible étant maintenue par le second tube flexible le long d'un des deux côtés de grande dimension du premier tube flexible.
Selon un mode de réalisation, le second tube flexible a une section transversale sensiblement rectangulaire.
Selon un mode de réalisation, ladite lame flexible est métallique, et/ou le premier tube flexible est en matériau plastique, de préférence de polyéthylène haute densité, mieux encore de polyéthylène haute densité antistatique, et de préférence le second tube flexible est en matériau plastique.
Selon un mode de réalisation, le second tube flexible est annelé. Un tel second tube annelé présente une grande flexibilité dans toutes les directions, et ne limite ainsi pas ou peu la flexion longitudinale du premier tube dans la direction perpendiculaire au plan de la lame flexible.
Selon un mode de réalisation, chaque système de fixation comprend un support ou cassette pour chaque premier tube flexible, chaque support présentant un passage principal traversant dans lequel est monté le premier tube flexible par une portion d'extrémité, et un passage secondaire dans lequel est montée la lame flexible par une portion d'extrémité.
Selon un mode de réalisation, chaque système de fixation comprend des moyens de rigidification secondaires agissant contre le premier tube flexible à l'opposé de ladite lame flexible et éventuellement contre la lame flexible pour au moins limiter la flexion longitudinale du premier tube flexible dans une direction perpendiculaire au plan de la lame en sortie desdits systèmes de fixation. Selon un mode de réalisation, les moyens de rigidification secondaires comprennent au moins première lame flexible secondaire, de préférence de section transversale rectangulaire, montée sur le système de fixation, et venant en appui contre le premier tube flexible à l'opposé de la lame flexible. Lesdits moyens de rigidification secondaires peuvent comprendre pour chaque système de fixation, au moins une paire de premières lames flexibles secondaires, de préférence de section transversale rectangulaire, montées sur les systèmes de fixation dont l'une vient en appui contre la lame flexible, et l'autre vient en appui contre le premier tube flexible à l'opposé de la lame flexible. Une paire de deuxièmes lames flexibles secondaires peuvent venir en appui contre les premières lames flexibles secondaires.
Selon un mode de réalisation, les premières lames secondaires des deux systèmes de fixation qui sont en appui contre le premier tube flexible ont des parties d'extrémité libre qui se chevauchent, la partie d'extrémité libre d'une première lame secondaire d'un système de fixation, depuis lequel le premier tube flexible sera inséré pour son montage, étant intercalée entre le premier tube flexible et la partie d'extrémité libre de la première lame secondaire de l'autre système de fixation. Selon un autre mode de réalisation, les premières lames secondaires des systèmes de fixation qui viennent contre le premier tube flexible sont formées d'une seule lame flexible continue, ladite lame étant assemblée avec une liberté de déplacement longitudinal par au moins une de ses portions d'extrémité à l'un des systèmes de fixation.
Les tubes flexibles sont de préférence assemblés en au moins une rangée par leurs portions extrémités à la tête d'application et aux moyens de stockage par les systèmes de fixation, pour recevoir et délivrer des fibres sous forme de nappe, les cassettes étant par exemple assemblées à plat les unes contre les autres sur une plaque support.
Les moyens d'acheminement peuvent comprendre en outre des moyens de fluidisation aptes à fluidiser une fibre lors de son transport dans le passage interne d'un premier tube flexible, lesdits moyens de fluidisation peuvent comprendre des moyens d'injection d'air, par exemple montés sur le système de fixation amont, aptes à injecter de l'air ou tout autre type de gaz, dans le passage interne de chaque tube flexible au niveau de sa portion d'extrémité amont, pour créer un flux d'air dans la direction de transport des fibres. Le flux d'air est de préférence climatisé, à savoir régulé en température et/ou en hygrométrie, et purifié pour éviter toute pollution des fibres. Les moyens de fluidisation peuvent comprendre en outre des moyens de vibration aptes à faire vibrer lesdits tubes flexibles. Avantageusement, lesdits moyens de fluidisation sont montés sur les moyens de fixation amont.
La machine comprend avantageusement un système de déplacement est apte à déplacer la tête d'application selon au moins trois directions perpendiculaires les unes aux autres. Ledit système de déplacement comprend avantageusement un robot comprenant un poignet ou bras poly-articulé à l'extrémité duquel est montée ladite tête d'application. Le système de déplacement peut être formé par un bras poly-articulé de type robot standard six axes, disposé au sol ou monté sur axe linéaire ou un portique.
Les moyens de stockage de fibres peuvent comprendre un cantre dans le cas de fibres conditionnées sous forme de bobines et/ou des étagères dans le cas de fibres conditionnées sous forme de pelotes ou dans des cartons. Ces moyens de stockage peuvent être disposés au sol, par exemple dans le cas d'un robot standard fixe, ou être montés sur un élément du système de déplacement, par exemple sur un chariot suiveur coulissant sur l'axe linéaire du robot. 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 de modes de réalisation particuliers actuellement préférés de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique de côté d'une machine de placement selon l'invention ;
- la figure 2 est une vue schématique partielle en perspective des moyens d'acheminement illustrant un tube flexible d'acheminement et les systèmes de fixation amont et aval selon l'invention ;
- la figure 3 est une vue schématique en coupe selon le plan III-III de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue schématique partielle en perspective d'un tube flexible d'acheminement ;
- la figure 5 est une vue schématique en coupe transversale d'un tube flexible d'acheminement ;
- la figure 6 est une vue schématique éclatée en perspective de différents éléments constitutifs des moyens d'acheminement ;
- les figures 7 et 8 sont des vues agrandies partielles de la figure 3 respectivement au niveau du système de fixation amont et au niveau du système de fixation aval ;
- la figure 9 est une vue schématique partielle en perspective des moyens d'acheminement selon une variante de réalisation ;
- la figure 10 est une vue en coupe longitudinale des moyens d'acheminement de la figure 9 ;
- les figures 1 1 et 12 sont des vues schématiques respectivement en perspective partielle et en coupe transversale du tube flexible d'acheminement de la figure 9 ;
- la figure 13 est une vue schématique en coupe longitudinale du second tube flexible pour le maintien de la lame flexible et du tube flexible d'acheminement ; et,
- les figures 14 et 15 sont des vues schématiques partielles éclatée en perspective et en coupe longitudinale de moyens d'acheminement selon une deuxième variante de réalisation.
En référence à la figure 1 , la machine de placement comprend un système de déplacement 1 formé d'un bras poly-articulé 1 1, du type robot six axes, connu en soi, monté mobile sur un axe linéaire 12, une tête d'application 2 montée au poignet d'extrémité l ia du bras poly- articulé, des moyens de stockage 3 de fibres, des moyens d'acheminement pour acheminer des fibres depuis lesdits moyens de stockage vers la tête d'application.
Le bras poly-articulé 1 1 est fixé par son embase 1 12 sur un chariot 13 monté coulissant sur l'axe linéaire 12, ledit axe linéaire étant constitué de deux rails 121 parallèles fixés au sol. Le chariot est équipé de moyens d'entraînement, par exemple de type galets motorisés, asservis par une unité de commande pour le déplacement de la tête de placement le long de ces rails.
La tête d'application de fibres 2, appelée également tête de placement de fibres, comprend de manière connue, un rouleau d'application 21 apte à venir en contact avec un moule pour appliquer une bande formée de plusieurs fibres, par exemple pré-imprégnées de résine.
La machine est prévue pour l'application de fibres, par exemple de type fibres de carbone F, conditionnées sous forme de bobines. Les moyens de stockage sont formés d'un cantre, schématiquement représentée sous l référence 3, pour recevoir les bobines de fibres. Chaque bobine est montée sur un mandrin du cantre, avantageusement équipé d'un système de freinage automatique asservi en boucle fermée en fonction de la tension de la fibre, tel que décrit dans le document brevet EP 697990. Le cantre est également monté sur un chariot suiveur 31 , disposé sur les rails 121 et relié mécaniquement au chariot 13 portant le robot.
La machine comprend une unité de commande (non représentée) pour commander les déplacements du robot selon des séquences programmées, la tête de placement de fibres, notamment les vérins de systèmes de coupe individuelle et de systèmes de réacheminement. Les circuits électriques, pneumatiques et/ou hydrauliques pour la commande de la tête de placement sont disposés dans un tuyau (non représenté) s'étendant de la tête de placement à l'unité de commande, le long du bras du robot.
Les moyens d'acheminement comprennent des premiers tubes flexibles, dits d'acheminement, équipés de lames flexibles de rigidifîcation. Les fibres sont acheminées individuellement dans ces tubes d'acheminement du cantre 3 à la tête de placement de fibres 2.
En référence aux figures 4 et 5, chaque tube d'acheminement 41 présente une paroi 41 1 de section transversale rectangulaire, avec deux petits côtés 411a et deux grands côtés 411b. La paroi 41 1 présente une surface interne et une surface externe sensiblement plane. Chaque tube d'acheminement est équipé extérieurement sur sensiblement toute sa longueur d'une lame métallique 42 flexible, appelée également clinquant. La lame métallique et le tube d'acheminement sont placés dans un second tube flexible 44, dit de maintien, de section sensiblement rectangulaire de manière à maintenir la lame sensiblement parallèle à la surface extérieure d'un grand côté 411b du tube d'acheminement, et sensiblement en contact avec ladite surface, tout en autorisant un déplacement longitudinal relatif de la lame par rapport au tube d'acheminement. La lame a une largeur inférieure ou égale à celle d'un grand côté, de préférence inférieure. Le tube d'acheminement équipé de sa lame et placé dans le tube de maintien est désigné par la référence 4. Chaque tube d'acheminement est destiné à recevoir une fibre plate F dans son passage interne 412 de section rectangulaire, sensiblement parallèlement à ses grands côtés, et donc parallèlement à la lame métallique.
La lame métallique interdit toute flexion transversale du tube flexible dans le plan de la lame, mais autorise des flexions longitudinales du tube flexible dans une direction perpendiculaire au plan de la lame ainsi que des torsions du tube flexible. Lors des déplacements du robot pour les opérations de placement de fibres, les tubes flexibles vont se déformer par flexion perpendiculairement au plan de la lame et/ou torsion, de sorte que la fibre F reste bien à plat parallèlement à la lame métallique.
Les tubes sont rassemblés en un faisceau, représenté schématiquement sous les références 4 A sur la figure 1, et sont placés dans le passage interne d'une gaine 5 flexible, telle que décrite dans le document brevet WO2010/049424. Cette gaine est refroidie par des moyens de refroidissement, placés dans l'armoire du cantre, aptes à injecter un gaz froid dans ledit passage interne de ladite gaine pour refroidir et maintenir les fibres à une température basse, à laquelle les fibres restent peu collantes. La gaine, assemblée par son extrémité amont et son extrémité aval, respectivement au cantre et à la tête d'application, présente une longueur et une flexibilité suffisantes pour ne pas limiter les mouvements du bras poly-articulé. Pour éviter que la gaine ne gêne les déplacements de la tête et/ou ne vienne contre le moule, la machine comprend un système de récupération de mou, agissant sur ladite gaine de sorte que la partie aval de la gaine reste sensiblement tendue, en particulier au niveau du poignet, quelque soit la position de la tête. Ledit système de récupération de mou comprend au moins un enrouleur de câble automatique, par exemple de type à ressort spiral, monté sur une traverse support fixée au cantre, et dont l'extrémité libre du câble est fixée à la gaine.
Les tubes d'acheminement sont fixés en extrémité au cantre 3 et à la tête respectivement par des systèmes de fixation amont et aval représentés schématiquement sous les références 6 et 8. Pour autoriser un déplacement longitudinal entre chaque tube d'acheminement et sa lame, chaque tube d'acheminement est assemblé de manière fixe, à savoir fixé sans liberté de déplacement, par sa portion d'extrémité au système de fixation amont 6, et assemblé de manière mobile en translation longitudinale, à savoir fixé avec une liberté de déplacement longitudinal, au système de fixation aval 8, tandis que sa lame associée est assemblée de manière fixe par ses portions d'extrémité aux systèmes de fixation amont et aval.
En référence en particulier aux figures 2, 3 et 7, le système de fixation 6 amont comprend pour chaque tube d'acheminement un support amont 7 sous la forme d'une plaque parallélépipédique, appelé également cassette amont, ayant deux faces principales 71 opposées, un bord amont 72a, un bord aval 72b, un bord supérieur 72c et un bord inférieur 72d. La cassette présente un passage principal 73 longitudinal, de section transversale rectangulaire, débouchant sur les bords amont et aval 72a, 72b, dans lequel un tube d'acheminement est monté par sa portion d'extrémité amont 41a. Les cassettes sont montées de manière fixe par leur bord inférieur 72d sur une plaque support 61 , sous la forme d'une rangée, les cassettes étant disposées à plat les unes contre les autres par leurs faces principales 71, la plaque support étant montée sur le cantre. La section du passage principal 73 est définie de sorte que le tube d'acheminement soit bloqué en rotation dans ledit passage principal. Pour son blocage longitudinal dans le passage principal, la portion d'extrémité amont 41a du tube présente une collerette 413 venant en appui contre le bord amont 72a de la cassette, la collerette venant par exemple se loger dans un renfoncement dudit bord amont, et une plaque 62 à œillets fixée à la plaque support 61, vient en appui contre les bords amont des cassettes 7. La plaque à œillet est munie d'œillets, par exemple en téflon, pour faciliter l'entrée des fibres dans les tubes d'acheminement.
La cassette est munie d'un premier passage secondaire 74a longitudinal, parallèle au passage principal, débouchant sur le bord aval 72b de la cassette, et dans lequel est montée la portion d'extrémité amont 42a de la lame flexible, parallèlement aux grands côtés du tube d'acheminement. La lame flexible est bloquée en translation longitudinale dans ce premier passage secondaire au moyen d'une vis 75a, vissée depuis le bord inférieur 72d de la cassette et passant dans un trou 421a de la portion d'extrémité amont de la lame.
Pour augmenter la raideur de la lame 42 flexible en sortie des cassettes, et ainsi diminuer la flexion longitudinale du tube flexible dans la direction perpendiculaire au plan de la lame en sortie des cassettes, des lames flexibles secondaires sont montées sur la cassette de part et d'autre du tube d'acheminement, et viennent en appui d'un côté contre le tube d'acheminement, et de l'autre côté contre la lame flexible. Deux lames flexibles secondaires disposées à plat l'une contre l'autre sont montées dans le premier passage secondaire recevant la lame 42 flexible : une première lame secondaire 76a est disposée à plat contre la face principale de la lame flexible qui est opposée au tube d'acheminement, et une deuxième lame secondaire 76b, plus courte que la première lame secondaire, est disposée à plat contre la première lame secondaire. Les lames secondaires 76a, 76b, de section transversale sensiblement identique à celle de la lame flexible, présentent des trous 761a, 761b dans lequel passe la vis 75a précitée pour leur blocage dans le premier passage secondaire 74a. Une ou plusieurs vis de pression (non représentée) vissées depuis le bord inférieur de la cassette peuvent en outre être prévues pour venir en appui contre la deuxième lame secondaire 76b pour compléter le blocage des trois lames 42, 76a, 76b dans le passage secondaire 74a.
De manière analogue, deux autres lames secondaires, une première lame secondaire 77a et une seconde lame secondaire 77b, sont montées dans un deuxième passage secondaire 74b disposé parallèlement au passage principal, du côté du tube d'acheminement opposé à la lame flexible 42. Le blocage des lames secondaires 77a, 77b dans le deuxième passage secondaire est réalisé au moyen d'une vis 75b vissée depuis le bord supérieur et passant dans des trous 771a, 771b des lames secondaires, ainsi qu'éventuellement par une ou plusieurs vis de pression venant en appui contre la seconde lame secondaire 77b. En sortie de cassette, la première lame secondaire 77a vient à plat contre le grand côté du tube d'acheminement qui est opposé à la lame flexible 42, la deuxième lame secondaire plus courte que la première lame secondaire, étant disposée à plat contre la première lame secondaire.
A titre d'exemple, en référence aux figures 6 et 7, la cassette est réalisée au moyen d'une plaque supérieure 70a, d'une plaque inférieure 70b, et de deux plaquettes 70c, 70d montées entre deux flasques 70e de manière à former entre elles le passage principal 73 et les deux passages secondaires 74a, 74b. En référence à la figure 6, sur laquelle l'une des flasques a été retirée, une portion amont du passage principal 73 est formée entre les plaques supérieure et inférieure 70a, 70b, sa portion aval étant définie entre les deux plaquettes 70c, 70d. Un passage secondaire 74a est défini entre la plaque inférieure 70b et une plaquette 70d, l'autre passage secondaire 74b étant défini entre la plaque supérieure 70b et l'autre plaquette 70c. Les plaquettes sont munies de trous taraudés pour le vissage des vis 75a et 75b pour le blocage des lames.
Du côté de la tête de placement, le système de fixation 8 amont comprend pour chaque tube d'acheminement un support aval 9, appelé également cassette aval. En référence en particulier aux figures 6 et 8, chaque cassette aval, sous la forme d'une plaque parallélépipédique, présente deux faces principales 91 opposées, un bord amont 92a, un bord aval 92b, un bord supérieur 92c et un bord inférieur 92d. La cassette aval présente un passage principal 93 longitudinal, de section transversale rectangulaire, débouchant sur les bords amont et aval 92a, 92b, dans lequel un tube d'acheminement est monté par sa portion d'extrémité aval 41b. Les cassettes aval sont montées de manière fixe par leur bord inférieur 92d sur une structure support de la tête de placement de fibre, en formant une rangée, les cassettes aval étant disposées à plat les unes contre les autres par leurs faces principales 91.
La portion d'extrémité aval 41b du tube est montée coulissante dans le passage principal 93. La section du passage principal 93 permet de bloquer en rotation le tube d'acheminement dans ledit passage principal, la portion d'extrémité aval du tube pouvant librement se déplacer longitudinalement dans ce passage principal.
La cassette est munie d'un premier passage secondaire 94a longitudinal, parallèle au passage principal, débouchant sur le bord amont 92a de la cassette, et dans lequel est montée la portion d'extrémité aval 42b de la lame flexible, parallèlement aux grands côtés du tube d'acheminement. La lame flexible est bloquée en translation longitudinale dans ce premier passage secondaire au moyen d'une vis 95a, vissée depuis le bord inférieur 92d de la cassette et passant dans un trou 421b de la portion d'extrémité amont de la lame.
Deux lames flexibles secondaires disposées à plat l'une contre l'autre sont montées dans le premier passage secondaire 94a recevant la lame 42 flexible : une première lame secondaire 96a est disposée à plat contre la face principale de la lame flexible qui est opposée au tube d'acheminement, et une deuxième lame secondaire 96b, plus courte que la première lame secondaire, est disposée à plat contre la première lame secondaire. Les lames secondaires, de section transversale sensiblement identique à celle de la lame flexible, présentent des trous 961a, 961b dans lequel passe la vis 95a précitée pour leur blocage dans le premier passage secondaire 94a. Une ou plusieurs vis de pression vissées depuis le bord inférieur de la cassette peuvent venir en outre en appui contre la deuxième lame secondaire 96b pour compléter le blocage des trois lames 42, 96a, 96b dans le passage secondaire 94a. De manière analogue, deux autres lames secondaires, une première lame secondaire 97a et une seconde lame secondaire 97b, sont montées dans un deuxième passage secondaire 94b disposé parallèlement au passage principal, du côté du tube d'acheminement opposé à la lame flexible 42. Le blocage des lames secondaires 97a, 97b dans le deuxième passage est réalisé au moyen d'une vis 95b vissée depuis le bord supérieur et passant dans des trous 971a, 971b des lames secondaires, ainsi qu'éventuellement par une ou plusieurs vis de pression venant en appui contre la seconde lame secondaire 97b. En sortie de cassette, la première lame secondaire 97a vient à plat contre le grand côté du tube d'acheminement qui est opposé à la lame flexible 42, la deuxième lame secondaire plus courte que la première lame secondaire, étant disposée à plat contre la première lame secondaire.
En extrémité, le tube de maintien 44 est emmanché sur les premières lames secondaires 76a, 77a, 96a, 97a et s'interrompt avant les extrémités des secondes lames secondaires. Des manchons 45 sont emmanchés, et par exemple thermo-rétractés, sur les extrémités du tube de maintien et sur les secondes lames secondaires 76b, 77b, 96b, 97b pour bloquer longitudinalement le tube de maintien et maintenir les secondes lames secondaires contre les premières lames secondaires.
La cassette aval est réalisée également au moyen d'une plaque supérieure 90a, une plaque inférieure 90b, et deux plaquettes 90c, 90d montées entre deux flasques 90e pour former entre elles le passage principal 93 et les deux passages secondaires 94a, 94b. En référence à la figure 7, sur laquelle l'une des flasques a été retirée, une portion amont du passage principal est formée entre les plaques supérieure et inférieure 90a, 90b, sa portion aval étant définie entre les deux plaquettes 90c, 90d, un passage secondaire étant défini entre la plaque inférieure 90b et une plaquette 90d, l'autre passage secondaire étant défini entre la plaque supérieure 90a et l'autre plaquette 90c. Les plaquettes sont munies de trous taraudés pour le vissage des vis 95a et 95b pour le blocage des lames.
A titre d'exemple, pour acheminer des fibres de 6,35 mm de large, les tubes d'acheminement ont une section rectangulaire intérieure de 8x2 mm, avec une épaisseur de paroi de 1 mm, soit une section extérieure de 10x4 mm. Les tubes flexibles sont réalisés en un matériau polymère souple adapté pour le transport des fibres, qui ne casse pas les fibres, ne charge pas les fibres en électricité statique, engendre peu de frottement, résiste à l'usure et possède une bonne tenue en fatigue et en flexions répétées. Les tubes d'acheminement flexibles sont par exemple réalisés en un matériau polymère, tel qu'un polyéthylène haute densité (PEHD) naturel, comprenant un adjuvant antistatique. En l'absence de lame métallique, ces tubes d'acheminement peuvent fléchir transversalement. La lame métallique a une largeur d'environ 5mm, et une épaisseur de l'ordre de 0,5 mm. Le tube de maintien a par exemple une section rectangulaire intérieure de 7x1 1 mm, avec une épaisseur de paroi de 0,5 mm, soit une section extérieure de 10x14 mm. Les tubes de maintien flexibles sont réalisés en un matériau polymère, tel qu'un polyuréthane ou un polyamide.
Le tube d'acheminement peut par exemple coulisser dans le passage principal de la cassette aval sur un jeu d'environ 20 mm.
Dans le mode de réalisation illustré, le système de fixation amont permet la fixation d'une rangée de seize tubes d'acheminement pour recevoir les fibres d'une nappe de seize fibres sortant du cantre. Le système de fixation est monté par sa plaque support 61 sur le cantre, de sorte que les extrémités des tubes d'acheminement soient disposées en vis-à-vis de poulies de sortie 31 du cantre. Le système de fixation aval comprend une rangée de seize cassettes aval pour la fixation des tubes d'acheminement
Pour améliorer le glissement des fibres dans les tubes, et ainsi garantir un bon acheminement, le système de fixation aval est équipé de moyens de fluidisation pour fluidiser les fibres lors de leur transport dans les tubes. Chaque cassette comprend un canal 79 débouchant dans le passage principal 73, en amont des blocs par exemple en amont des lames. La partie d'extrémité du tube d'acheminement est munie d'une ouverture 414 disposée en vis-à-vis du canal lorsque le tube d'acheminement est monté fixe sur la cassette amont, de sorte que chaque passage interne 412 du tube débouche sur le canal. Les canaux des cassettes sont alimentés individuellement en air comprimé climatisé par des conduites reliées à une source d'air comprimé (non représentée), et chaque canal est orienté de manière à former un flux d'air d'amont en aval dans le passage interne du tube. Dans le cas du transport de fibres pré-imprégnées dont l'aspect collant diminue avec la température, de l'air froid et sec sera avantageusement injecté dans les tubes d'acheminement. Pour compléter ce flux d'air, un système vibreur, connu en soi, peut être monté sur la plaque support pour faire vibrer l'ensemble des tubes d'acheminement lors du transport des fibres. Le système de fixation amont est alors assemblé via sa plaque support au cantre par des liaisons souples de type silentbloc pour éviter la transmission de vibrations au cantre. Les cassettes aval, qui ne comprennent pas de canaux d'injection d'air ni de système vibreur, sont toutefois assemblées à la tête de placement de fibres par des liaisons souples.
Dans le cas d'une tête de placement prévue pour recevoir deux nappes de fibres, les tubes d'acheminement seront bien entendu assemblés en extrémité en deux rangées, par exemple au moyen de deux systèmes de fixation superposés.
En fonction de la longueur des tubes d'acheminement et du type de fibre, un ou plusieurs systèmes limiteurs de tension, tels que décrits en détails dans le document brevet WO2006/092514 précité, comprenant un ensemble de cylindres parallèles motorisés sur lesquels les fibres passent sans en faire le tour, peuvent être prévus entre le cantre et la tête d'application pour réduire la tension des fibres au niveau du rouleau. Un système limiteur peut être par exemple monté sur le bras poly-articulé du robot. Dans ce cas, les fibres passent dans des premiers tronçons de tube d'acheminement équipés de lame flexible et d'un tube de maintien, fixés en extrémité au cantre 3 et au système limiteur respectivement par des premiers systèmes de fixation amont et aval, puis dans des seconds tronçons de tube d'acheminement équipés de lame flexible et d'un tube de maintien, fixés en extrémité au système limiteur et à la tête de placement de fibre respectivement par des seconds systèmes de fixation amont et aval, lesdits systèmes de fixation amont et aval étant tels que décrits précédemment. Un système limiteur de tension peut être intégré en sortie du cantre et/ou en entrée de tête d'application.
Les figures 9 à 13 illustrent des moyens d'acheminement selon une variante de réalisation, qui se différencie principalement de ceux décrit précédemment par le fait que le tube de maintien est annelé. Comme précédemment, chaque fibre est acheminée individuellement dans le passage interne d'un tube d'acheminement 141 , de section rectangulaire. Chaque tube d'acheminement est équipé d'une lame flexible 142, le tube d'acheminement et la lame flexible étant placés dans un tube de maintien 144 pour les maintenir sensiblement à plat l'un contre l'autre, tout en autorisant un glissement entre eux. La fixation de chaque tube d'acheminement est réalisée au moyen d'une cassette amont 7 et d'une cassette aval 9, telles que décrites précédemment. Le tube d'acheminement est assemblé, sans liberté de déplacement, dans le passage principal de la cassette amont, et est assemblé, avec une liberté de déplacement longitudinal dans le passage principal de la cassette aval. La lame flexible est assemblée de manière fixe, sans liberté de déplacement, dans les passages secondaires des cassettes amont et aval. Chaque cassette est en outre équipée de lames secondaires telles que décrites précédemment pour augmenter la raideur de la lame flexible en sortie de cassette.
Le tube de maintien est ici un tube flexible annelé, de section sensiblement rectangulaire. Le tube annelé 144 comporte des anneaux externes 144a en saillie vers l'extérieur du tube annelé et des anneaux internes 144b en saillie vers l'intérieur du tube annelé. Comme visible sur la figure 12, le tube de maintien autorise un léger déplacement transversal relatif de la lame flexible par rapport au tube d'acheminement, ainsi qu'un déplacement relatif en rotation de la lame par rapport au tube d'acheminement, mais limité à quelques degrés, la lame restant positionnée entre un grand côté du tube d'acheminement et un grand côté du tube de maintien.
Le tube de maintien s'étend sur la majeure partie du tube d'acheminement, son maintien en position longitudinale sur le tube d'acheminement est réalisé au moyen de deux tronçons 145, 146 de tube annelé, de section transversale plus importante. Chaque tronçon est d'un côté emmanché et éventuellement collé sur la portion d'extrémité du tube de maintien et est de l'autre côté emmanché sur les lames secondaires d'une cassette pour bloquer longitudinalement le tube de maintien et plier progressivement la lame flexible et les lames secondaires pour les amener contre le tube d'acheminement.
Les figures 14 et 15 illustrent des moyens d'acheminement selon une deuxième variante de réalisation, qui se différencie du mode de réalisation des figures 6 à 8 par le fait que les premières lames secondaires des cassettes amont et aval qui viennent contre le tube d'acheminement se chevauchent.
Les moyens d'acheminement comprennent comme précédemment pour chaque fibre, un tube d'acheminement 41 et une lame flexible 42, placés dans un tube de maintien 44 et montés entre une cassette amont 7 et une cassette aval 9. Des lames flexibles secondaires sont montées comme précédemment sur la cassette amont et la cassette aval, de part et d'autre du tube d'acheminement, et viennent en appui d'un côté contre le tube d'acheminement 41 , et de l'autre côté contre lame flexible 42. Les premières lames secondaires 76a, 96a disposées à plat contre la lame flexible, et les deuxièmes lames secondaires 76b, 96b disposées à plat contre ces premières lames secondaires 76a, 96a sont identiques à celles de la figure 6. Par contre, la première lame secondaire 177a de la cassette amont 7 qui est en appui contre le tube d'acheminement s'étend jusqu'à la première lame secondaire 197a de la cassette aval, et sa partie d'extrémité libre 1177a vient se positionner sous la partie d'extrémité libre 1197a de la première lame secondaire 197a de la cassette aval. Ce montage permet un remplacement aisé des tubes d'acheminement 41 depuis la cassette amont 7, et évite en particulier que le tube d'acheminement ne bute contre l'extrémité libre de la première lame secondaire 197a de la cassette aval lorsqu'il est enfilé dans le tube de maintien depuis la cassette amont. Lors de flexions longitudinales du tube flexible, la partie d'extrémité la partie d'extrémité libre 1177a est apte à se déplacer longitudinalement entre la partie d'extrémité libre 1197a et le tube d'acheminement. Des deuxièmes lames secondaires 77b, 97b, identiques à celles de la figure 6, viennent en appui contre ces premières lames secondaires 177a, 197a. Ces premières lames secondaires 177a, 197a qui se chevauchent permettent bien entendu de diminuer la flexion longitudinale du tube flexible dans la direction perpendiculaire au plan de la lame sur toute sa longueur.
En variante, les tubes d'acheminement sont enfilés depuis la cassette aval de la tête d'application, la partie d'extrémité de la première lame secondaire de la cassette aval est alors placée entre le tube d'acheminement et la partie d'extrémité de la première lame secondaire de la cassette amont.
Dans une autre variante de réalisation, les premières lames secondaires des cassettes amont et aval qui viennent contre le tube d'acheminement sont remplacées par une même lame flexible qui s'étend d'une cassette à l'autre, ladite lame flexible étant fixée en extrémité à une cassette et étant apte à coulisser longitudinalement dans un passage de l'autre cassette.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec différents modes de réalisation particuliers, 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

REVENDICATIONS
1. Machine d'application de fibres comprenant
- une tête (2) d'application de fibres,
- des moyens (3) de stockage de fibres, et
- des moyens (4) d'acheminement des fibres desdits moyens de stockage vers la tête d'application, lesdits moyens d'acheminement comprenant des premiers tubes flexibles (41 , 141) reliant les moyens de stockage à la tête d'application, chaque premier tube flexible étant apte à recevoir une fibre dans son passage interne (412), les premiers tubes flexibles étant montés en extrémité à la tête d'application et aux moyens de stockage respectivement par des systèmes de fixation (6, 8), chaque tube flexible est muni d'au moins une lame flexible (42, 142) longitudinale de section transversale rectangulaire,
caractérisée en ce que chaque premier tube flexible (41 , 141) et sa lame flexible (42, 142) associée sont placés dans un second tube flexible (44, 144), de sorte que ledit second tube flexible maintient ladite lame flexible contre le premier tube flexible, tout en autorisant un déplacement longitudinal relatif de la lame flexible par rapport au premier tube flexible.
2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que la lame flexible (42, 142) s'étend sur sensiblement toute la longueur du premier tube flexible (41, 141 ), le premier tube flexible et la lame flexible étant assemblés par leurs portions d'extrémité (42a, 42b ; 41a, 41b) auxdits systèmes de fixation (6, 8) de façon à permettre un déplacement longitudinal relatif de la lame flexible par rapport au premier tube flexible.
3. Machine selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'un des éléments parmi la lame flexible (42, 142) et le premier tube flexible (41, 141) est assemblé de manière fixe par ses portions d'extrémités (42a, 42b ; 41a, 41b) aux systèmes de fixation (6, 8), le second élément étant assemblé avec une liberté de déplacement longitudinal par au moins une de ses portions d'extrémité à l'un des systèmes de fixation.
4. Machine selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit second élément est assemblé par une de ses portions d'extrémité à un système de fixation avec une liberté de déplacement longitudinal, et est assemblé sans liberté de déplacement par son autre portion d'extrémité à l'autre système de fixation.
5. Machine selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que la lame flexible (42, 142) est assemblée sans liberté de déplacement par ses portions d'extrémité aux systèmes de fixation.
6. Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le premier tube flexible (41 , 141) est assemblé sans liberté de déplacement par une extrémité dite amont au système de fixation dit amont, assemblé aux moyens de stockage (3), et est assemblé avec une liberté de déplacement longitudinal par sa portion d'extrémité aval au système de fixation dit aval assemblé à la tête d'application.
7. Machine selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le premier tube flexible (41, 141) présente une portion longitudinale de surface extérieure sensiblement plane, le long de laquelle la lame flexible (42, 142) est maintenue par le second tube flexible.
8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que le premier tube flexible (41, 141) a une section transversale sensiblement rectangulaire, la lame flexible (42, 142) étant maintenue par le second tube flexible (44, 144) le long d'un des deux côtés (411b) de grande dimension du premier tube flexible.
9. Machine selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le second tube flexible (44, 144) a une section transversale sensiblement rectangulaire.
10. Machine selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que ladite lame flexible (42) est métallique, le premier tube flexible (41) est en matériau plastique, le second tube flexible est en matériau plastique.
11. Machine selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le second tube flexible (44, 144) est annelé.
12. Machine selon l'une des revendications 1 à 1 1, caractérisée en ce que chaque système de fixation comprend un support ou cassette pour chaque premier tube flexible, chaque support présentant un passage principal traversant dans lequel est monté le premier tube flexible par une portion d'extrémité, et un passage secondaire dans lequel est monté la lame flexible par une portion d'extrémité.
13. Machine selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que chaque système de fixation comprend des moyens de rigidification secondaires (76a, 76b, 96a, 96b, 77a, 77b, 97a, 97b ; 177a, 197a) comprenant au moins première lame flexible secondaire (77a, 97a, 177a, 197a) montée sur le système de fixation (6, 8) et venant en appui contre le premier tube flexible (41) à l'opposé de la lame flexible.
14. Machine selon la revendication 13, caractérisée en ce que les premières lames secondaires (177a, 197a) des deux systèmes de fixation (6, 8) qui sont en appui contre le premier tube flexible (41) ont des parties d'extrémité libre (1 177a, 1 197a) qui se chevauchent, la partie d'extrémité libre (1 177a) d'une première lame secondaire d'un système de fixation étant intercalée entre le premier tube flexible (41 ) et la partie d'extrémité libre (1 197a) de la première lame secondaire de l'autre système de fixation.
15. Machine selon la revendication 13, caractérisée en ce que les premières lames secondaires des systèmes de fixation qui viennent contre le premier tube flexible sont formées d'une seule lame flexible continue, ladite lame étant assemblée avec une liberté de déplacement longitudinal par au moins une de ses portions d'extrémité à l'un des systèmes de fixation.
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